徐敬真， 唐樂

（1. 南京工業(yè)大學(xué)；2. 淮陰工學(xué)院）

1 引言

建筑行業(yè)作為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，迫切需要在高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程中推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)全過程的信息化[1]以實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化等創(chuàng)新轉(zhuǎn)型任務(wù)。隨著BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)的出現(xiàn)，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)迎來信息化的重大革命，經(jīng)過BIM技術(shù)更新迭代，不斷為建筑設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的協(xié)同工作提供了應(yīng)用基礎(chǔ)[2]，極大地提高了我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的工作效率。但是由于建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)特征與BIM模型構(gòu)件參數(shù)信息的復(fù)雜性，BIM技術(shù)的潛力尚未在我國(guó)的實(shí)踐應(yīng)用中全部展現(xiàn)[3]?；诖耍疚募橙∠嚓P(guān)研究成果[4-5]，結(jié)合三維模型設(shè)計(jì)軟件Revit 2018及其內(nèi)置可視化編程軟件Dynamo，以某研發(fā)辦公樓建筑設(shè)計(jì)為例，搭建參數(shù)信息數(shù)據(jù)的交互程序，以減少建筑設(shè)計(jì)師在面對(duì)模型構(gòu)件參數(shù)信息時(shí)數(shù)據(jù)查找、轉(zhuǎn)換與修改中的工作量。

2 交互程序的軟件基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)特性

2.1 交互程序的軟件基礎(chǔ)

當(dāng)前，國(guó)際上諸多建筑軟件公司已針對(duì)BIM技術(shù)開展了研發(fā)。其中，美國(guó)Autodesk公司開發(fā)的Revit系列軟件基本涵蓋了BIM平臺(tái)所需的全部技術(shù)要求，且與AutoCAD系列軟件共享內(nèi)核、兼容良好，并基于AutoCAD的高度市場(chǎng)占有率從而成為國(guó)內(nèi)外最廣泛使用的BIM軟件。故此，Revit系列軟件作為當(dāng)前廣泛應(yīng)用的BIM平臺(tái)，相較于其他軟件擁有高度參數(shù)化的技術(shù)特性，較好地滿足了搭建參數(shù)信息交互程序的基本需求。

鑒于Revit本身的參數(shù)交互功能相對(duì)不足，近年來Autodesk公司研發(fā)的Revit內(nèi)置軟件Dynamo作為可適應(yīng)Revit系列軟件的程序開發(fā)平臺(tái)，因其與Revit模型內(nèi)構(gòu)件參數(shù)數(shù)據(jù)的良好契合性，可提取建筑模型中各類圖元和構(gòu)件所包絡(luò)的信息，在預(yù)處理后轉(zhuǎn)化為Dynamo可識(shí)別應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型，隨后可智慧響應(yīng)各專業(yè)部門的需要輸出不同格式數(shù)據(jù)以滿足實(shí)際工作需求。因此，可通過Dynamo開發(fā)程序，以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件參數(shù)數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理和交互傳遞，并在此基礎(chǔ)上形成BIM模型構(gòu)件參數(shù)的快速調(diào)整與控制。

2.2 Revit構(gòu)件參數(shù)數(shù)據(jù)特性

Revit軟件中模型構(gòu)件具有層級(jí)性，自上而下可分為類別、族、族類型以及圖元四個(gè)層級(jí)（見圖1），其中最高層級(jí)為類別（Category），包括門、房間、管道、墻等；其次的層級(jí)為族（Family），是根據(jù)參數(shù)屬性的相似、使用功能的相同以及圖元表示的相似等來對(duì)圖元進(jìn)行的分組。以門類別為例，其類別中有平開門、推拉門、折疊門等不同的族；在各自的族下又可依據(jù)不同尺寸細(xì)分為800mm×2000mm或1000mm×2200mm等族類型（Type）；族類型層面上，平開門又并可將定位至最低層級(jí)圖元（Instance），為一個(gè)個(gè)的單體實(shí)例。四個(gè)層級(jí)的構(gòu)件信息共同構(gòu)成了Revit獨(dú)特的參數(shù)數(shù)據(jù)特性。

圖1 Revit中模型構(gòu)件的參數(shù)信息結(jié)構(gòu)

因Dynamo與Revit良好的數(shù)據(jù)互通性，且自帶多個(gè)與辦公軟件良好交互的節(jié)點(diǎn)，使批量對(duì)構(gòu)件進(jìn)行信息更新與調(diào)整成為可行途徑。Dynamo軟件可鏈接Revit建筑模型中特定類別、族、族類型和圖元，將其所包絡(luò)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Dynamo工作空間中實(shí)施處理。針對(duì)模型中類別、族、族類型下不同層級(jí)的構(gòu)件屬性時(shí)需要遵循不同的構(gòu)件提取方式（見圖2），為搭建信息交互程序的搭建奠定良好的數(shù)據(jù)來源基礎(chǔ)。

圖2 對(duì)不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的提取的流程

3 構(gòu)件參數(shù)信息交互程序的搭建

基于Revit 2018軟件分別建立并合并某研發(fā)辦公樓的各專業(yè)模型。繼而以BIM模型為基礎(chǔ)，在Dynamo軟件內(nèi)分別通過模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)出程序和導(dǎo)入程序的結(jié)合，構(gòu)建整體的參數(shù)信息交互程序。通過交互程序?qū)τ谀Ｐ蛢?nèi)構(gòu)件參數(shù)信息的處理，實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的快速交互。

3.1 BIM模型的建立

3.1.1 工程概況

該研發(fā)辦公樓建筑面積3566㎡，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，高度為14.4m，建筑共分為四層。由于該研發(fā)辦公樓建筑內(nèi)部一、二層承擔(dān)著一部分實(shí)驗(yàn)室研發(fā)需求且衛(wèi)浴區(qū)域占比較重，因此給排水方案設(shè)計(jì)中，管線類型眾多且構(gòu)件參數(shù)較為復(fù)雜。

3.1.2 模型建立

應(yīng)用Revit 2018軟件進(jìn)行模型的搭建工作，通過“設(shè)置項(xiàng)目樣板的公共部分——分別確立模型的標(biāo)高、軸網(wǎng)及項(xiàng)目基點(diǎn)——搭建項(xiàng)目的建筑結(jié)構(gòu)模型并鏈接——設(shè)置工作集和中心文件——繪制BIM機(jī)電模型”的路徑建立BIM全專業(yè)模型（見圖3）。

圖3 研發(fā)辦公樓BIM模型外觀及其內(nèi)部展示

3.2 交互程序的搭建

基于BIM模型的參數(shù)信息交互程序的基本思路可總結(jié)為“數(shù)據(jù)的提取——數(shù)據(jù)的處理——數(shù)據(jù)的導(dǎo)入”，基于此，可分別建立模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)出程序和參數(shù)信息導(dǎo)入程序，并將二者組合而成。

在模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)出程序中，具體操作為：①構(gòu)件參數(shù)提取，通過Dynamo節(jié)點(diǎn)庫(kù)中Selection節(jié)點(diǎn)下的Category、Select Model Element等次一級(jí)節(jié)點(diǎn)選中所有目標(biāo)構(gòu)件，并利用Element. Parameters節(jié)點(diǎn)提取所有被選中構(gòu)件的所有參數(shù)信息（見圖4a）；②參數(shù)處理，針對(duì)構(gòu)件所包絡(luò)的冗雜參數(shù)數(shù)據(jù)的問題，利用Element.Get Parameter Value By Name節(jié)點(diǎn)中選擇所需要特定的實(shí)例參數(shù)（見圖4b）；③導(dǎo)出參數(shù)，利用Excel.WriteToFile節(jié)點(diǎn)將在得出目標(biāo)構(gòu)件的特定參數(shù)后需將其導(dǎo)出Excel文檔以便快速審閱及修改（見圖4c）。

圖4 模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)出程序

在模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)入程序中，具體操作為：①參數(shù)信息導(dǎo)入，在上文生成的Excel文件的基礎(chǔ)上，通過Excel.ReadFromFile節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入至中（見圖5a）；②參數(shù)信息的處理，為使Excel文檔列表數(shù)據(jù)能夠?yàn)镈ynamo軟件所識(shí)別，分別對(duì)圖元參數(shù)名稱（見圖5c）、具體圖元（見圖5b）和圖元參數(shù)數(shù)值（見圖5d）三個(gè)部分進(jìn)行處理；③數(shù)據(jù)返還模型，將處理好的在圖元參數(shù)名稱、具體圖元和圖元參數(shù)數(shù)值分別連接到Set BuiltIn Parameter節(jié)點(diǎn)端口（見圖5e）并運(yùn)行程序，目標(biāo)路徑中的Excel表格將會(huì)自動(dòng)彈出，此時(shí)修改Excel文檔中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)即可將數(shù)據(jù)傳輸回模型中，完成建筑構(gòu)件參數(shù)信息交互程序的搭建。

圖5 模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)入程序

3.3 交互程序功能應(yīng)用

本實(shí)例項(xiàng)目中，所有的鋼制管道都需參照《國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集》02S403的做法進(jìn)行，Revit軟件中并未包含圖集等參數(shù)信息的初始設(shè)置，因此只能采用后期添加的方式。利用上文建立的模型參數(shù)信息導(dǎo)出程序，通過在Code Block節(jié)點(diǎn)中輸入需要的參數(shù)名稱包括“Element ID、類型、參照標(biāo)高、直徑、注釋”等數(shù)據(jù)，程序自動(dòng)生成含指定數(shù)據(jù)的明細(xì)表（見圖6a）。因明細(xì)表由模型直接導(dǎo)出產(chǎn)生，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模型內(nèi)的構(gòu)件參數(shù)信息結(jié)構(gòu)保持一致，因此可以采用直接在excel表格中進(jìn)行修改的方式和Revit模型進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，相較于逐個(gè)選取圖元進(jìn)行屬性添加的方式減少了大量操作的時(shí)間。在注釋欄下批次輸入“《國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集》02S403”，對(duì)構(gòu)件的參數(shù)信息進(jìn)行修改（見圖6b）。

圖6 導(dǎo)出并修改指定參數(shù)信息明細(xì)表

在對(duì)表格中的信息進(jìn)行修改后，經(jīng)信息交互程序中的導(dǎo)入程序?qū)?shù)信息導(dǎo)入回模型中，通過對(duì)導(dǎo)入文件路徑的設(shè)置確認(rèn)文件后，模型內(nèi)管道注釋信息發(fā)生了變化如圖7所示，驗(yàn)證了建筑構(gòu)件參數(shù)信息交互程序的可行性。

圖7 參數(shù)注釋信息的批次添加

4 結(jié)語

現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)硬件水平的發(fā)展使BIM技術(shù)成為推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型的重要途徑，在此背景下建筑信息化、產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展將會(huì)大大推動(dòng)建筑及上下游產(chǎn)業(yè)的行業(yè)升級(jí)。本文針對(duì)建筑信息模型中參數(shù)化構(gòu)件數(shù)據(jù)的處理需求，提出基于BIM模型的信息交互體系。在體系內(nèi)結(jié)合數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出程序，經(jīng)過檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了信息交互聯(lián)動(dòng)中建筑構(gòu)件信息數(shù)據(jù)的快速處理和快速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)管理的需求。