PKPM與Revit接口軟件中若干問題探討

喬保娟 鄧正賢 張洪磊

(中國建筑科學研究院 建研科技股份有限公司，北京100013)

1 引言

建筑信息模型(Building Information Model，BIM)技術，是近年在計算機輔助建筑設計領域出現的新技術，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性五大特點。對于整個建筑行業來說，BIM是一次真正的信息革命，推進BIM技術研究與應用亟不可待[1]。

BIM技術，自2002年由Autodesk公司率先提出后，逐漸得到世界建筑行業的普遍認可，在發達國家已經得到了普遍應用，美國60%的建筑設計和施工企業應用BIM。在我國，水立方、上海中心大廈及上海世博會場館對BIM的應用[2]使其名聲鵲起，不過就BIM應用廣度和深度而言，其在中國的應用還只是剛剛開始，BIM技術在工程運用中還存在諸多障礙[3]。

在國內，隨著建筑業對信息化要求的不斷提高、國家科研投入不斷增多及在基于BIM技術的軟件開發商宣傳下，相關機構和各部門已開始著手研究和應用BIM技術[4-9]，但是目前對BIM技術的研究和應用僅處于起步階段，各研究機構對BIM技術的研究相對分散，尚未形成一套完整的技術體系，各企業單位也只是將BIM技術應用到某一個或某幾個建設項目的部分建設過程中，還不能在建筑設計、施工管理及運營等全生命周期連續應用BIM技術。

目前，以Revit為代表的國外主流BIM設計軟件已進入國內市場，但尚不能很好地適應我國規范要求，使得結構專業在整個三維信息鏈中成了孤島，導致近十年來國內大量結構計算模型無法協同應用。PKPM結構分析軟件與國家規范緊密結合，在建筑結構設計領域得到了廣泛的運用，因此開發PKPM和Revit接口軟件意義重大。

Revit的平臺是開放的，它具有強大的二次開發端口，這為編程人員根據實際需求進行二次開發提供了便利條件。作為PKPM結構設計軟件的開發人員，作者在 Revit平臺下通過調用 Revit API[4]提取Revit模型數據、創建Revit模型，開發了PKPM與Revit雙向接口軟件，本文將深入探討PKPM和Re-vit接口軟件開發過程中關鍵問題的解決方案。

2 接口軟件簡介

PKPM與Revit接口軟件在Autodesk Revit平臺下開發，支持 Revit 2012、Revit 2013、Revit 2014 32/64位中文/英文版本，在Revit下以插件形式調用。支持Windows XP 32/64位和Windows 7 32/64位操作系統。接口軟件安裝簡單，操作方便。PKPM與Revit接口軟件實現了Revit模型數據和PM模型數據的雙向轉換:實現了Revit直軸線、弧軸線、標高、豎直柱、斜柱、直梁、弧梁、直墻、弧墻、普通樓板、斜板、墻洞、板洞、豎井、材料、族截面等向PKPM的轉換;實現了PKPM直軸線、弧軸線、樓層、豎直柱、支撐、直梁、弧梁、直墻、弧墻、普通樓板、斜板、墻洞、板洞、材料、截面等向Revit的轉換。

3 族與截面轉換問題

接口軟件根據PMCAD中的截面類型，預先制作了族文件，放在接口軟件安裝文件PKPMFamily文件夾中，以下簡稱PKPM族。PMCAD模型轉Revit模塊能夠自動根據PMCAD中的使用的截面加載PKPM族并創建族類型，便于后續生成柱、梁實例。如圖1為PMCAD中多種截面柱轉換到Revit中的例子。

圖1 PMCAD截面與Revit族轉換實例

圖2 Revit模型轉PKPM設置

在Revit模型轉PMCAD模型模塊，用戶可以自行指定Revit族對應的PMCAD截面，可以通過兩種方式進行截面匹配:1)單個匹配:對于Revit族類型，用戶選擇希望匹配的PMCAD截面類型，手動輸入PMCAD截面參數;2)批量匹配:對于Revit族，用戶選擇希望匹配的PMCAD截面類型，手動輸入PMCAD截面參數對應的Revit族參數，即可將該族的所有族類匹配。所有族類型匹配完成后，點擊[保存設置]按鈕可以將此次截面匹配設置保存到文本文件中，下次轉換此工程時可通過[讀取設置]讀取截面匹配設置。對于常用的Revit系統族和PKPM族，程序能夠自動識別，給出默認匹配，減少了用戶的工作量。如圖2為截面匹配對話框。

4 偏心問題的處理

對于原始模型為PM數據的模型，接口軟件運用Revit擴展數據存儲PMCAD偏心信息。PMCAD模型轉換為Revit模型時，將梁柱墻偏心信息存儲到構件擴展數據中，這樣再轉回PMCAD模型時就能保留原來的偏心信息及節點位置，很好地解決了PMCAD圍板時周圍梁線不閉合問題，使樓板不會丟失，PMCAD模型轉Revit模型，再轉PM模型，模型保持原樣，如圖3所示。

圖3 帶有偏心的模型轉換

對于原始模型為Revit數據的模型，無法從Revit數據庫中提取梁、墻、柱偏心信息，只能得到構件中心線/點位置。Revit梁、墻、柱轉到PMCAD中按梁、墻、柱實際位置中心線/點生成網線及節點。若Revit中圍成某個板的梁、墻中心線端點搭不上，則轉到PMCAD中不能圍成板。若梁、墻中心線端點與柱中心點搭不上，則轉到PMCAD中柱懸空。這樣可能導致轉到PMCAD中的模型無法計算或與建模初衷不符。初步解決方案有:1)若梁端點在柱截面內，把梁端點挪到柱節點上;這樣做的缺點是，可能會造成梁傾斜，模型效果不好;2)若梁端點在柱截面內，把柱節點移到端點落到該柱截面內的幾根梁的中心線延長線交點上。這樣做的缺點是，各層同一位置的柱子可能節點上下對不上，對于同一根柱子上有兩根梁中心線平行的情況轉換效果有時不太好。接口軟件融合了以上兩種解決方案，對于帶有偏心的Revit模型，轉換到PMCAD時，根據梁、墻、柱的實際位置并結合軸線自動做出處理，計算偏心，對于大部分的情況能夠處理得比較好，但不是所有情況都能盡善盡美，有時需要用戶在PMCAD中做些后續調整。為此，建議用戶在Revit中建模時，盡量使梁端點、墻端點、柱中心點搭上。

5 標高、樓層、軸線問題的處理

5.1 標高樓層轉換問題

Revit模型轉PMCAD模型模塊根據Revit的標高在PMCAD中創建樓層并組裝，Revit模型中一個標高(除底標高外)對應PMCAD一個樓層。用戶可以在Revit轉PM設置對話框手動選擇想要轉換到PMCAD的標高，如圖2左側所示，選擇框底部顯示了用戶選擇的要轉換的標高總數，轉到PMCAD后的樓層數即為總標高數減1。

PMCAD模型轉Revit模型模塊，把PMCAD模型中樓層轉為Revit標高，Revit標高數為 PMCAD樓層數加一，同時根據標高自動創建樓層平面視圖和3D視圖。

Revit模型轉PMCAD模型模塊同時提供了部分轉換模型功能，用戶可以在Revit模型界面框選部分模型，在Revit轉PMCAD設置對話框勾選“只轉換鼠標選中的模型”(見圖2左下角)，來將框選的部分Revit模型轉換到PMCAD中，便于對規模較大的工程進行局部結構分析。

5.2 軸線轉換問題

Revit模型中一根軸線是一個豎直面，可跨越多層標高，而PMCAD中每層有自己的軸線，因此，轉換為PMCAD模型時，軟件自動將Revit軸線復制到PMCAD各層。接口軟件自動根據梁、墻、柱的定位線生成網線，參照Revit軸線計算構件偏心，PMCAD軸線是和構件相關的，可能會比Revit軸線多。

PMCAD中各層均有軸線，若直接轉換到Revit中將會有多根軸線重合，造成圖面繁雜，軟件解決辦法是，將重合的軸線刪去，并將軸線兩端外延3米，以免PMCAD模型轉到Revit后軸線兩端緊貼墻、梁外邊緣。

6 墻、板的轉換與剖分

6.1 墻與墻洞轉換問題

Revit模型轉 PMCAD模塊能夠轉換直墻、弧墻、上節點高不同的山墻，其中直墻、弧墻采用拉伸墻創建方式，山墻采用多邊形創建方式。墻在PMCAD中會根據節點布置自動拆分。圖2為直墻、弧墻、山墻及墻洞轉換實例。

對于Revit模型中跨越多個標高的墻，轉到PM時能夠根據樓層自動剖分，如果墻上的洞口跨樓層也會剖分，剖分效果如圖5所示。對于結構柱和斜撐也會同樣按樓層剖分。

6.2 板與板洞轉換問題

Revit模型轉PMCAD模塊能夠轉換水平樓板、斜板、圓弧邊界板，Revit模型中的大板轉到PMCAD后能夠自動根據網線布置拆分成小板，挑出的部分會生成懸挑板。由于PMCAD不支持跨越兩個板的板洞，因此Revit中這類板洞會被過濾掉，并在生成信息中做出位置提示。PMCAD中零厚度板轉到Revit后為板洞。Revit模型轉PMCAD模型模塊能夠轉換矩形、圓形、自定義多邊形板洞及豎井洞口，如圖6所示。

圖4 墻轉換實例

圖5 墻剖分實例

圖6 板洞轉換實例

7 接口軟件轉換實例

PKPM與Revit接口軟件實現了Revit模型數據和PM模型數據的雙向轉換，直軸線、弧軸線、標高、樓層、豎直柱、斜柱、直梁、弧梁、直墻、弧墻、普通樓板、斜板、墻洞、板洞、豎井、材料、截面等均能正確轉換。如圖7為某博物館模型，結構復雜，體量大，由PMCAD模型轉為Revit模型，轉換前后模型完全一致。如圖8為某高層建筑結構模型，包含大量弧墻、弧梁、斜撐、圓弧邊界板等，由 Revit模型轉為PMCAD模型，轉換前后模型完全一致。

8 小結

PKPM與Revit接口軟件能夠滿足用戶對PKPM與Revit數據雙向轉換的需要，經過大量的測試，可靠性得到了保證。用戶在用Revit建模后，可以直接使用接口軟件將模型轉到PKPM中做計算分析，再把做完計算分析后的模型使用接口軟件轉到Revit，做后續的多專業協同設計。有了PKPM與Revit接口軟件，結構專業不再是BIM三維信息鏈中的孤島，用戶可以真正實現建筑、結構、施工、設備等多專業的協同設計，省去了再次建模的工作量，大大縮短了設計工期，極大地提高了設計效率。

圖7 某博物館模型轉換實例

圖8 某高層建筑模型轉換實例

[1]龍文志.建筑行業應盡快推行建筑信息模型(BIM)技術[J].建筑技術.2011，42(1):9-13.

[2]劉占省，趙明，徐瑞龍.BIM技術在我國的研發及工程應用[J].建筑技術.2013，44(10):893-897.

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[7]張建平，余芳強，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術研究[J].土木建筑工程信息技術，2012，4(1):6-14.

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[10] Autodesk.Revit2012 APIDeveloper Guide.