汪 勇，付 豪，曹珂瑞，尹鵬程

（重慶市設(shè)計院有限公司，重慶市 400015）

1 概述

1.1 項目簡介

兩江新區(qū)到長壽區(qū)快速通道位于重慶市兩江新區(qū)東側(cè)和長壽區(qū)西部，南起于三環(huán)高速，順接快速路六縱線，北沿銅鑼山東側(cè)，經(jīng)石船、統(tǒng)景，跨越御臨河，穿越明月山至長壽晏家后，北止于菩提山北側(cè)渝巫路，接順現(xiàn)狀菩提北路。

項目全長23.61 km，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬度29 m，包括特長隧道1 座（晏家隧道約4.46 km），中隧道1 座（龍門橋隧道），跨御臨河橋梁1 座，主線橋17 座，互通立交4 座（雙橋立交、統(tǒng)景立交、河泉立交、齊心大道立交），建設(shè)投資約79.73 億元。該項目總體布置如圖1 所示。

圖1 兩江新區(qū)到長壽區(qū)快速通道項目區(qū)位圖

1.2 項目難點

項目是連接重慶市兩江新區(qū)與長壽區(qū)的重要通道，作為重慶市的重點工程，項目投資金額高（79.73億）、設(shè)計工期緊、工程技術(shù)復(fù)雜、安全風(fēng)險高。

項目體量大，衍生出一系列難題，如地形面積大，處理難；路線眾多，調(diào)整難；結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，構(gòu)建難。常規(guī)BIM 設(shè)計思路已不能很好的應(yīng)對本項目。故項目組對BIM 設(shè)計工具進(jìn)行定向二次開發(fā)以解決本項目中遇到的實際問題。

對于場地設(shè)計，本項目原始勘察資料包含較多異常的測量點與等高線。為快速清除勘察資料中的異常數(shù)據(jù)，項目組通過自研算法并對Civil3D 進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)自動識別并刪除出差點，實現(xiàn)超大范圍場地模型的創(chuàng)建。

路線設(shè)計為道路設(shè)計的核心。路線中儲存的信息是本項目最為基礎(chǔ)的設(shè)計要素之一，也是多專業(yè)協(xié)同的核心數(shù)據(jù)。本項目受規(guī)劃方案及用地紅線影響，路線數(shù)量眾多，路線設(shè)計調(diào)整頻繁。為應(yīng)對此難題，項目組自研Civil3D 輔助工具，實現(xiàn)對EICAD 路線資料的自動識別，并將其轉(zhuǎn)化為Civil3D 路線對象。本方法的應(yīng)用，不僅解決了項目設(shè)計工期短，路線設(shè)計變更頻繁等問題，還將傳統(tǒng)二維設(shè)計形式與三維設(shè)計模式的銜接，為BIM 正向設(shè)計的落地，打下堅實基礎(chǔ)。

受地形起伏變化影響，本項目結(jié)構(gòu)數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。使用傳統(tǒng)設(shè)計思路推進(jìn)BIM 設(shè)計時，出現(xiàn)諸如上部結(jié)構(gòu)翼緣扭曲，隧道襯砌漏面等情況。項目組根據(jù)Revit 特性，以及實際需要，通過二次開發(fā)，研發(fā)特定Revit 輔助工具，較為理想的解決了上述問題。除此之外，該工具的運用不僅大幅提升了結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)建效率與準(zhǔn)確性，還極大縮短了設(shè)計周期，提升了設(shè)計成果的質(zhì)量。

項目組通過對Civil3D 和Revit 等傳統(tǒng)BIM 設(shè)計軟件進(jìn)行二次開發(fā)，大幅提升了BIM 模型的創(chuàng)建效率與準(zhǔn)確性，為順利完成江長項目，推動BIM 技術(shù)在大型市政工程中的應(yīng)用，打下了堅實基礎(chǔ)。

2 二次開發(fā)結(jié)合Civil3D 在市政道路工程中的運用

2.1 二次開發(fā)結(jié)合Civil3D 快速創(chuàng)建數(shù)字地形

受測量誤差影響，本項目原始地勘資料中包含大量異常數(shù)據(jù)，需要對地勘數(shù)據(jù)進(jìn)行處理才能建立正確的數(shù)字地形（如圖2）。

圖2 地形圖中的錯誤等高線

2.1.1 傳統(tǒng)Civil3D 場地設(shè)計流程及存在的不足

傳統(tǒng)的Civil3D 場地設(shè)計流程，通過識別關(guān)鍵性地形要素，如地形點、等高線等創(chuàng)建三維地形曲面（見圖3）。如曲面出現(xiàn)明顯錯誤，用戶根據(jù)等高線變化趨勢，手動刪除異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

圖3 地形等高線與離散點

以上建模流程對本項目存在以下不足：

（1）人力成本高

江長項目場地范圍長度約23.61 km。原始場地設(shè)計資料中包含1 748 326 個測量點，其中包括眾多異常點。在數(shù)十平方千米的場地范圍內(nèi)通過人工識別所有異常點，會耗費相當(dāng)大的人力成本。

（2）時間成本高

對于Civil3D 的“編輯曲面”功能，由于人工無法一次找到所有出差點，需要多次進(jìn)行修改，每次對曲面的地形點進(jìn)行修改后，Civil3D 均會重新計算等高線并生成地形，這一計算過程會耗費大量時間成本。

（3）效果難以預(yù)測

對于人工識別的方式刪除出差點，難以避免遺漏一些不明顯的出錯測量點，也很容易誤刪除正確的地形點。Civil3D 對三維模型的展示能力較差，一般需要將Civil3D 設(shè)計成果導(dǎo)入到Infraworks 中設(shè)計人員才能看到設(shè)計成果。設(shè)計人員對刪除出差點的效果難以預(yù)測，往往需要多次修改并導(dǎo)入，才能得到滿足要求的數(shù)字地形。

2.1.2 通過自研插件快速創(chuàng)建數(shù)字地形

解決2.1.1 中問題的關(guān)鍵在于一次性找到所有的錯誤地形點，避免Civil3D 的多次生成。為解決這個問題，項目組在程序中引入遺傳算法的思想。

遺傳起源于對生物系統(tǒng)所進(jìn)行的計算機(jī)模擬研究。它是模仿自然界生物進(jìn)化機(jī)制發(fā)展起來的隨機(jī)全局搜索和優(yōu)化方法，借鑒了達(dá)爾文的進(jìn)化論和孟德爾的遺傳學(xué)說。

可以這樣想象，將地形當(dāng)作一個多維曲面，將每個地形點當(dāng)作這個多維曲面中的山峰，這個多維曲面里面有數(shù)不清的“山峰”，對于本問題，遺傳算法的任務(wù)就是盡量爬到最陡峭的“山峰”，而不是陷落在一些較為平坦的“山峰”，具體步驟如圖4。

圖4 處理出差點技術(shù)路線圖

（1）將地形點的二維坐標(biāo)進(jìn)行浮點數(shù)編碼。為避免遺傳算法在過大的范圍內(nèi)搜索，提高算法效率和精度，將曲面按設(shè)定的大小劃分多個區(qū)域，每個區(qū)域單獨編碼。

（2）在每個編碼范圍內(nèi)隨機(jī)選取一些點，作為初始種群。

（3）根據(jù)點的編碼，確定點在曲面上位置，將點在此處的斜率作為個體的適應(yīng)度。斜率的值越大，適應(yīng)度越高。與傳統(tǒng)遺傳算法不同的是，在每輪迭代過程中，如果個體的適應(yīng)度大于預(yù)設(shè)值，則記錄該個體，并在循環(huán)結(jié)束后將其作為出差點并刪除。

（4）采用輪盤賭選擇（Roulette Wheel Selection），確定用來遺傳的個體。根據(jù)個體的適應(yīng)度，計算選擇概率。

（5）將選擇的個體作為父代，通過交叉形成子代，開始循環(huán)直至找到滿意的解，對于本問題，可以設(shè)置斜率的值作為停止條件。

本項目原始勘察資料中包含1 748 326 個地形點，經(jīng)處理后，共清理155 864 個出錯測量點，項目組順利得到滿足設(shè)計要求的地形數(shù)據(jù)（見圖5）。該輔助工具的研發(fā)與應(yīng)用，為項目順利推進(jìn)提供了有力保障。

圖5 兩江新區(qū)到長壽區(qū)快速通道項目數(shù)字地形

2.2 二次開發(fā)結(jié)合Civil3D 快速創(chuàng)建數(shù)字地形

截至本文撰稿時，本項目為重慶市最長市政路，設(shè)計速度80 km/h，雙向6 車道。項目沿線周邊水系發(fā)達(dá)，建筑、軌道、鐵路眾多，交通組織復(fù)雜。設(shè)計要求根據(jù)沿線地塊功能、性質(zhì)，結(jié)合地形地貌，合理進(jìn)行路線平、縱設(shè)計，為地塊整治和開發(fā)利用創(chuàng)造條件，提高土地價值。故本項目路線數(shù)量眾多，線路設(shè)計調(diào)整較為頻繁。

2.2.1 傳統(tǒng)Civil3D 路線建模流程及存在的不足

Civil3D 可通過“路線創(chuàng)建工具”，通過交點法和積木法進(jìn)行路線設(shè)計，也可通過轉(zhuǎn)換功能將選取的圖元轉(zhuǎn)換為路線對象。

但是Civil3D 軟件本地化程度較低，使用Civil3D進(jìn)行路線設(shè)計時存在以下不足：一是軟件層面缺乏對國內(nèi)最新規(guī)范的支持；二是自帶的路線圖元類型、路線樣式和路線標(biāo)簽樣式與國內(nèi)設(shè)計人員使用習(xí)慣差異較大。三是相比傳統(tǒng)的二維設(shè)計軟件，缺乏一些常用的設(shè)計工具，特別是使用Civil3D 進(jìn)行出圖時，需要進(jìn)行深度定制。

2.2.2 通過自研插件快速創(chuàng)建三維路線對象

路線設(shè)計中的包含信息是最為基礎(chǔ)的設(shè)計要素，也是多專業(yè)協(xié)同的核心數(shù)據(jù)[1]。為解決2.2.1 中所提到的不足，保持傳統(tǒng)設(shè)計人員設(shè)計習(xí)慣基本不變，推動BIM 正向設(shè)計在行業(yè)內(nèi)落地，項目組采用EICAD 進(jìn)行路線平曲線設(shè)計，開發(fā)Civil3D 插件解析EICAD 平曲線設(shè)計成果，并自動在Civil3D 中創(chuàng)建路線三維對象，實現(xiàn)了二維設(shè)計數(shù)據(jù)到三維數(shù)據(jù)的無縫傳遞。技術(shù)路線如圖6。

圖6 創(chuàng)建Civil3D 線形技術(shù)路線圖

EICAD 是一款基于AutoCAD 的交互式道路與立交設(shè)計軟件，在市政工程路線設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛[2]。為實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)，本文基于Civil3D 的路線功能進(jìn)行二次開發(fā)，通過解析EICAD 數(shù)據(jù)生成可供Civil3D 讀取的數(shù)據(jù)，利用Civil3D 的創(chuàng)建路線API 一鍵創(chuàng)建路線模型，解決了二維路線平曲線設(shè)計數(shù)據(jù)到三維路線平曲線設(shè)計數(shù)據(jù)的無縫精確轉(zhuǎn)換問題，實現(xiàn)了在Civil3D 中快速建立路線對象的功能。開發(fā)環(huán)境選擇C#.Net4.5.2、Python 與C3D 2018 SDK。

使用Civil3D API 創(chuàng)建路線對象時，需要通過平曲線計算計算路線圖元，具體計算方法可參考文獻(xiàn)[4]，使用的API 見表1。

表1 Civil3D 創(chuàng)建路線對象AP I

基于Python3.8 和科學(xué)計算庫Numpy，Sympy 編寫上述計算程序，通過線程通訊傳遞參數(shù)與計算結(jié)果，在主程序中創(chuàng)建直線與圓曲線圖元。

創(chuàng)建直線與圓曲線圖元后，根據(jù)圖元關(guān)系，即可創(chuàng)建拋物線圖元，之后設(shè)定路線名稱、樣式、樁號、圖層、標(biāo)簽集樣式等，可實現(xiàn)通過程序自主在Civil3D 中創(chuàng)建路線對象。

本項目通過對Civil3D 進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)了EICAD 設(shè)計數(shù)據(jù)到Civil3D 設(shè)計數(shù)據(jù)的無縫精確流轉(zhuǎn)，大幅提升BIM 設(shè)計的精度和效率。經(jīng)綜合評估，此項技術(shù)在本次項目共節(jié)省工期5 d，為保證工程順利完工打下了堅實基礎(chǔ)。

3 二次開發(fā)結(jié)合Revit 在市政結(jié)構(gòu)工程中的運用

3.1 傳統(tǒng)Revit 結(jié)構(gòu)設(shè)計流程及存在的不足

傳統(tǒng)的BIM 橋梁設(shè)計流程：通過二維圖紙，創(chuàng)建上部結(jié)構(gòu)輪廓族，再將輪廓族沿橋梁中心線進(jìn)行放樣融合生成橋梁上部結(jié)構(gòu)，隧道同理。

在江長項目中，傳統(tǒng)設(shè)計流程存在以下問題：一是結(jié)構(gòu)數(shù)量多，設(shè)計時間成本大幅增加；二是結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜，存在大量異形結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)BIM 設(shè)計方式無法滿足業(yè)主要求。因此項目組通過對Revit 進(jìn)行二次開發(fā)，以提高設(shè)計效率、節(jié)省時間成本、解決異形結(jié)構(gòu)構(gòu)建等問題。

3.2 二次開發(fā)環(huán)境及其應(yīng)用

本項目結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，數(shù)量眾多。項目包含大型橋梁18 座，互通立交3 座，穿山隧道3 條，其中晏家隧道全長4.45 km。面對如此大體量、短工期的情況，運用傳統(tǒng)BIM 設(shè)計模式已無法很好的完成此次設(shè)計任務(wù)。因此項目組考慮基于Revit 研發(fā)專用市政輔助工具，以提高設(shè)計效率，提升模型精度。該工具還成功實現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型自動生成CAD 圖紙等功能。

開發(fā)環(huán)境為C#.NET Framework4.5.2、Revit 2018 SDK。

Revit 為Autodesk 公司為建筑、結(jié)構(gòu)BIM 設(shè)計研發(fā)的綜合設(shè)計工具，在土建BIM 設(shè)計領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。Revit 有很強(qiáng)的拓展性，為開發(fā)者提供了大量API（接口），第三方開發(fā)者能夠根據(jù)自己的需求調(diào)用這些API，實現(xiàn)將自己開發(fā)的功能集成到Revit 上，使之成為軟件中的一個模塊。

本章將闡述，通過對Revit 進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)將項目組需求與Revit 相結(jié)合，實現(xiàn)對原有BIM 結(jié)構(gòu)設(shè)計思路的優(yōu)化，實現(xiàn)參數(shù)化快速建模、提高BIM設(shè)計效率，提升BIM 模型的質(zhì)量，同時擴(kuò)展Revit 軟件功能，使其更加符合市政工程BIM 設(shè)計的使用需求，促進(jìn)BIM 正向設(shè)計的發(fā)展。

3.3 二次開發(fā)在橋梁中的應(yīng)用

3.3.1 變截面上部結(jié)構(gòu)

本項目橋梁數(shù)量多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以主線14 號橋為例，主線14 號橋上跨匝道B 線、晏家聯(lián)絡(luò)道、現(xiàn)狀河道及還建道路，綜合考慮橋梁跨越以及景觀效果，同時考慮到橋梁的經(jīng)濟(jì)性布置，橋梁分為左右兩幅橋設(shè)置，左幅橋梁第三、四、五聯(lián)，右幅橋梁第一、二、三、七聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁，左幅橋梁第一、二聯(lián)，右幅橋梁第四、五、六聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式，單箱多室等截面直腹式箱梁。該橋梁結(jié)構(gòu)對模型精度要求較高，傳統(tǒng)BIM 設(shè)計精度有限，且模型不穩(wěn)定，故不能滿足本項目要求。為提升BIM 模型的精度，項目組采用二次開發(fā)的方式來創(chuàng)建橋梁BIM 模型。

對于變截面上部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)建模方式通常是創(chuàng)建一個參數(shù)化輪廓族，并利用Dynamo 驅(qū)動參數(shù)化輪廓族進(jìn)行放樣，生成完整上部結(jié)構(gòu)。該方法的問題在于生成的模型構(gòu)造不穩(wěn)定，由于參數(shù)化的原因，箱梁翼緣處極易出現(xiàn)變形的情況，如圖7 所示。

圖7 變截面結(jié)構(gòu)異常

為解決此問題，項目組對Revit 進(jìn)行二次開發(fā)，調(diào)用其內(nèi)部高權(quán)限API 創(chuàng)建模型。思路如下：

（1）中心線解析

將道路中心線導(dǎo)入Revit 的方式通常有兩種[5]：

方法一是通過Civil3D 數(shù)據(jù)報告功能，將道路中心點報告數(shù)據(jù)進(jìn)行相對坐標(biāo)處理，把處理好的點報告數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel 表格，利用點數(shù)據(jù)生成空間曲線；

方法二是直接將Civil3D 中的道路中心線轉(zhuǎn)化為帶有高程的空間曲線，通過API 中的Autodesk.Revit.UI.Selection 手動拾取道路中心線。

本節(jié)采用第一種方式進(jìn)行展示。利用NPOI 程序框架解析目標(biāo)Excel 并獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，再利用System.OI.FileStream 和NPOI 框架對Excel 表格進(jìn)行處理，獲取道路中心點的空間坐標(biāo)信息，丟棄無效數(shù)據(jù)。利用ReferencePointArray()方法將每一組三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為自適應(yīng)點，然后通過NewCurveByPoints()方法將各自適應(yīng)點連接成空間三圍曲線。其中道路中心點數(shù)據(jù)如圖8 所示。

圖8 道路中心點數(shù)據(jù)

（2）閉合曲線組成放樣輪廓

生成橋梁上部結(jié)構(gòu)需要選擇橋梁橫斷面輪廓，在中心線的基礎(chǔ)上進(jìn)行空間放樣融合的操作，如圖9所示。輪廓通常選擇在Revit 中使用公制常規(guī)模型來繪制。生成上部結(jié)構(gòu)的技術(shù)路線如下：

圖9 上部結(jié)構(gòu)二次開技術(shù)路線圖

a.根據(jù)3.2.1 中（1）的方法獲得橋梁中心線，利用API 中Plane.CreateByNormalAndOrigin 創(chuàng)建并獲取空間曲線上關(guān)鍵控制點的法向平面；

b.使用公制常規(guī)模型繪制上部結(jié)構(gòu)輪廓族，外輪廓和箱室輪廓分兩次創(chuàng)建；并將輪廓族旋轉(zhuǎn)放置于法向平面上，如圖10 所示；

圖10 輪廓示意圖

c.找到閉合輪廓并對其進(jìn)行分組。通過GetInstanceGeometry()方法將已經(jīng)繪制好的輪廓族轉(zhuǎn)化為GeometryElement，遍歷其中每一項為直線Line 的元素，將其轉(zhuǎn)化為模型線ModelCurve 對象，最后通過ReferenceArray 將閉合輪廓成組；

d.通過LookupParameter().Set()將參數(shù)化族與設(shè)計參數(shù)相結(jié)合，并附上相應(yīng)參數(shù)值；

e.利用ReferenceArrayArray()生成放樣融合可用的閉合輪廓，再通過NewLoftForm（bool,ReferenceArrayArray）創(chuàng)建上部結(jié)構(gòu)，如圖11 所示。

圖11 上部結(jié)構(gòu)模型示意圖

3.3.2 橋臺橋墩的生成和放置

根據(jù)橋臺與橋墩結(jié)構(gòu)類型重復(fù)性大的特點，項目組考慮用參數(shù)化控制樁的長度、橋臺寬度等，通過對族參數(shù)的設(shè)置和傳值，實現(xiàn)下部結(jié)構(gòu)的參數(shù)化生成，提高模型生成效率。

下部結(jié)構(gòu)的放置主要分為放置點位置和旋轉(zhuǎn)角度兩個部分，精確放置點位可由Civil3D 導(dǎo)出數(shù)據(jù)后，Revit 直接讀取，旋轉(zhuǎn)角度部分，對于橋臺和橋墩的二次開發(fā)應(yīng)用過程如下：

a.旋轉(zhuǎn)角度可等價于空間曲線上某點的切向量方向和下部結(jié)構(gòu)初始方向的水平夾角，因此考慮借助向量叉積的運算來得出所需的旋轉(zhuǎn)角度。

對于向量a 和向量b：

a 和b 的叉積可寫作：

其集合意義為在三維幾何中，向量a 和向量b的叉積結(jié)果是一個向量，該向量垂直于向量a 和向量b所構(gòu)成的平面。

因此為計算下部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度，首先可先利用Hermite Spline.Tangents []和Curve.Get Points().get_Item ().Position 得到曲線上點的切線和點坐標(biāo)，通過Plane.CreateByNormalAndOrigin 生成曲線上各點的法向平面；接下來用Plane.CreateByOriginAnd-Basis 創(chuàng)建一個新平面垂直于水平面，所需的參數(shù)有三個：平面原點——與法向平面原點相同；BasisX——法向平面的法向量與（0，0，1）的叉積所得向量；BasisY——（0，0，1）向量。

由此可得到一個新的豎向平面，該平面的法向量方向與下部結(jié)構(gòu)原始方向的夾角即為所需旋轉(zhuǎn)角度。

b.將樁號對應(yīng)的橋臺和橋墩族載入到Revit 項目文件，并把族名稱及樁號導(dǎo)入Excel 表格，使用NPOI 框架對表格進(jìn)行讀取操作。

在文檔中創(chuàng)建FamilyInstance 將下部結(jié)構(gòu)放置在指定位置，然后在各點位處創(chuàng)建一條方向為（0，0，1）旋轉(zhuǎn)參照直線，最后對已經(jīng)放置的族使用ElementTransformUtils.RotateElement 按水平角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，效果如圖12 所示。

圖12 橋臺和橋墩模型示意圖

3.4 二次開發(fā)在隧道中的應(yīng)用

3.4.1 隧道主體

本項目共有三個隧道，分別是龍門橋隧道、經(jīng)開區(qū)隧道和晏家隧道。其中晏家隧道為特長隧道，長約4.46 km，襯砌類型多達(dá)二十余種，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模型設(shè)計有一定難度。

隧道主體設(shè)計易遇到的問題與橋梁設(shè)計相似，主要表現(xiàn)為隧道主體變形、隧道漏面、剪切異常等，如圖13 所示。

圖13 隧道主體異常情況

圖14 隧道二次開發(fā)技術(shù)路線圖

因此，項目組繼續(xù)對Revit 進(jìn)行二次開發(fā)，調(diào)用其API 創(chuàng)建隧道模型。隧道模型設(shè)計過程與橋梁類似，首先通過C3D 解析道路中心線，然后通過閉合曲線組成隧道襯砌輪廓，最后在中心線上對輪廓進(jìn)行放樣融合操作，此處不再贅述。其技術(shù)路線圖如下。

3.4.2 隧道橫通道

為保證模型的真實性和精準(zhǔn)度，項目組利用二次開發(fā)進(jìn)行了隧道橫通道的設(shè)計工作。

（1）橫通道主體

以左線樁號為基準(zhǔn)，截取中心線上橫通道所在的點位，利用Line.CreateBound()方法創(chuàng)建一條直線，直線與該點在曲線上的法向量相互垂直。再通過NewLoftForm()方法將橫通道輪廓在該直線上進(jìn)行放樣操作，得到橫通道主體。

（2）橫通道剪切

重新創(chuàng)建一個隧道主體模型，并將NewLoftForm（bool,ReferenceArrayArray）方法中的bool 條件設(shè)為false，即可得到一個空心隧道實體。再將空心隧道主體與橫通道進(jìn)行剪切，便生成出一個與隧道主體貼合的橫通道模型。最后利用同樣的方式實現(xiàn)隧道主體與橫通道的剪切，就可以得到一個既保證了模型真實性、又達(dá)到設(shè)計精度的橫通道模型（見圖15）。

圖15 隧道主體與橫通道模型結(jié)構(gòu)

3.5 BIM 二次開發(fā)在項目工程中的應(yīng)用

高精度BIM 模型的創(chuàng)建，為后期模型在工程中的應(yīng)用提供了必要條件。

3.5.1 工程量統(tǒng)計

利用LookupParameter 節(jié)點，查找構(gòu)件的體積參數(shù)，并將參數(shù)按需展示出來，按此思路進(jìn)行二次開發(fā)，即可形成專門的工程量查詢工具，效果如圖16、17 所示。

圖16 箱梁鋼筋示意圖

圖17 箱梁鋼筋示意圖

3.5.2 為構(gòu)件添加模型屬性及編碼

本項目結(jié)構(gòu)數(shù)量多，為便于BIM 設(shè)計成果在可視化平臺中進(jìn)一步應(yīng)用，項目組需為構(gòu)件添加模型屬性和統(tǒng)一編碼，但原生的Revit 并未具備上述功能。此處考慮對軟件進(jìn)行定向開發(fā)，利用Family-Manager.AddParameter()方法將編碼寫入構(gòu)件的自定義屬性，實現(xiàn)對構(gòu)件的編碼功能。

添加模型屬性時將屬性名稱和屬性值儲存在Excel 表格中，利用Epplus 框架解析并讀取屬性表。將AddParameter 方法中的參數(shù)組屬性設(shè)為PG_ADSK_MODEL_PROPERTIES（模型屬性），用以創(chuàng)建屬性分組，如圖18 所示。

圖18 為構(gòu)件添加模型屬性

為構(gòu)件添加編碼時，利用Epplus 讀取編碼表。由于編碼數(shù)量巨大，因此還需創(chuàng)建編碼過濾器來篩選出所需的編碼類型，如圖19。

圖19 編碼過濾器

選擇對應(yīng)編碼后利用AddParameter()方法對構(gòu)件進(jìn)行循環(huán)編碼并生成模型屬性，如圖20 所示。

圖20 構(gòu)件模型屬性

4 結(jié)語

對于場地設(shè)計，通過自建數(shù)學(xué)模型，自主開發(fā)插件識別并刪除出差點，提升了大型場地模型的創(chuàng)建精度與效率。

對于路線設(shè)計，本項目路線調(diào)整頻繁，為滿足設(shè)計要求，項目組實現(xiàn)對EICAD 路線數(shù)據(jù)的解析，將解析后的成果導(dǎo)入Civil3D，驅(qū)動其快速生成三維路線對象。該工具的應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了二維路線數(shù)據(jù)到三維路線對象的無縫轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的閉環(huán)轉(zhuǎn)移，還保留了傳統(tǒng)道路設(shè)計師的設(shè)計習(xí)慣，為BIM 道路正向設(shè)計提供有力支撐。

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計，本項目結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，數(shù)量眾多，BIM 設(shè)計和應(yīng)用都有不小難度。本文抓住問題，深入研究，針對模型異常情況配套開發(fā)了Revit 插件來輔助設(shè)計。該插件的應(yīng)用不僅大幅提高了建模效率，縮短了設(shè)計周期，還有效提升了模型的精度。該插件的運用為二次開發(fā)在市政結(jié)構(gòu)專業(yè)的大膽嘗試，為BIM 結(jié)構(gòu)正向設(shè)計探索了新的方向。

本文對Civil3D 與Revit 進(jìn)行二次開發(fā)，較好的解決了在江長項目BIM 設(shè)計中遇到的各類問題，相比傳統(tǒng)設(shè)計方式，共節(jié)省工期22 d，為保障項目順利完成，推動BIM 技術(shù)在山地城市大型市政工程中的應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。