二次開發實現從AUTOCAD 到REVIT快速翻模技術研究

王建宇 王昕妍

(1.中國汽車工業工程有限公司，天津 300113;2.華僑大學土木工程系，廈門 361021)

1 引言

BIM 技術能提高設計企業核心競爭力的理念，已逐步廣大設計企業所認同。國內各大設計院都希望能夠走在技術的前沿，紛紛嘗試利用BIM 技術進行實際項目設計實驗及探討。

BIM 設計相對于AUTOCAD 二維設計設計，具有無可比擬優勢，具體表現在:可視化設計，便于業主決策，減少項目返工;各專業協同設計，大幅度減少設計錯誤，提高設計質量;可解決機電管道打架老大難問題。項目通過引入BIM 技術，可大幅提高設計質量，降低項目建造成本。因此，BIM 已成為建筑行業發展方向。

多數設計單位采用BIM 技術作驗證手段，即先完成二維CAD 設計，再由BIM 專業人員采用翻模方式建立三維BIM 模型，利用BIM 設計技術主要用來解決管道綜合、設計糾錯、施工圖深化、工程量統計等問題。這樣做主要原因是現階段直接用BIM出全套施工圖效率低下及出圖質量還不盡人意。BIM 軟件出圖是采用模型投影得到，而投影得到圖形往往雜亂無章，無法滿足國內對施工圖出圖要求，需要進行大量修改，修改工作量有時要比重新設計還要大。在公用系統設計時，BIM 設計往往無法兼顧清晰表達及實際位置兩方面的矛盾，若管線按實際位置繪制，投影得到管線在平面圖全部擠到一起，無法清晰表達管線內在關系。因此，多數設計單位采用先進行cad 二維設計，再由專業人員采用翻模方式進行BIM 建模。

現階段多數設計人員進行BIM 翻模還處于手工階段，存在大量的繁重的重復性工作。BIM建模效率低下成為其推廣使用最大障礙之一，如何提高BIM 建模效率是當前急需解決問題之一。

本文試圖通過開發AUTOCAD 及REVIT 二次插件，實現從AUTOCAD 圖形到REVIT 快速建模。

2 技術開發策略及原則

2.1 開發策略

利用土建及公用二維設計圖紙，由AUTOCAD 插件自動讀出翻模所需構件相關信息，利用EXCEL 作為中間存儲及少量數據輸入文件，利用REVIT 二次插件將數據導入到REVIT 實現BIM快速建模。

2.2 原則確定

廣泛適應性:對cad 圖形不作特別要求，確保插件具備廣泛的適應性。

準確性:翻模準確性放在第一位，在滿足準確建模前提下，盡可能提高建模效率。

便于擴充:利用EXCEL 作為中間文件，其作用既作為數據臨時存放地，又可作為參數輸入入口。這樣做即可大大簡化軟件開發難度，又可方便操作者輸入，還可便于使用者自行更改或擴充。

操作力求簡單:插件操作力求簡單，便于上手。結合使用者可能是AUTOCAD 熟練操作，而REVIT操作較為生疏的特點，主要工作安排在AUTOCAD中完成。

通過本插件，設計人員可以快速將已有AUTOCAD 二維模型在REVIT 中進行重建，減少重復工作，力求將設計人員從繁雜重復的建模工作中解放出來。

3 開發工具

本插件BIM 建模基于REVIT 2014 版本，主要開發工具為AUTOCAD VBA 及Visual Studio 2010。

AUTOCAD 圖形中模型數據讀取選擇AUTOCAD VBA 作為二次開發平臺來完成，此軟件具有調試容易、運行速度快、方便轉換成DLL 程序加以保護等優勢。

BIM 采用REVIT 軟件，因為在市面上眾多BIM軟件中，其中要數Autodesk REVIT 系列軟件可擴展性最好，應用程序接口較為完善。

4 功能實現

4.1 基本思路

圖1 翻模基本思路

為了實現從AUTOCAD 圖形到REVIT 快速建模，插件分AUTOCAD 功能模塊及REVIT 功能模塊。

(1)AUTOCAD 功能模塊

目的:滿足快速構建REVIT 建模所需要數據，寫入EXCEL 文件。

編程思路:在DWG 文件進行必要編輯前提下，選擇合適實體，計算或收集構件位置及尺寸相關數據，寫入EXCEL 內指定單元格。

(2)REVIT 功能模塊

目的:插件利用EXCEL 中數據構建族實例或族。

編程思路:對EXCEL 文件補充必要數據(如標高、族類型等AUTOCAD 模塊中不便輸入或無法收集數據)，程序讀出數據后自動建模，如構建新的族類型、族實例、新族、新的管線及管件。

下面以兩根結構梁翻模過程說明插件功能實現基本思路:

(1)在AUTOCAD 中分別選擇梁文字代號及梁中心線，即選擇圖2 中文字“WKL4(1)250x500”及“WKL4(1)”及代表梁中心線的黑粗線;

(2)AUTOCAD 模塊將梁尺寸及位置信息寫入Excel，即將所選擇梁位置信息及寬度及高度寫入EXCEL，并在EXCEL 中補充梁頂標高及梁族名稱信息;

(3)運行REVIT 中對應模塊，模塊根據梁尺寸構建族類型，然后根據梁位置信息創建族實例，從而完成對梁自動建模。

4.2 各種構件處理

按照REVIT 中建模習慣，將模型分為軸網、墻、門、窗、柱、梁、樓梯、風管、水管、橋架、管道附件等構件，結合各構件建模特點，分別對不同類型的構件采用不同方法進行程序處理。

圖2 AUTOCAD 中梁結構圖

圖3 EXCEL 中梁信息表

(1)軸網:選擇AUTOCAD 中軸網實體及標號信息，快速產生軸網;

(2)標高:在AUTOCAD 中選擇標高文字實體，即可快速產生樓層平面;

(3)墻:通過讀取平面圖中墻線位置信息，在EXCEL 中輸入墻底標高、頂標高信息及墻族類型信息進行翻模;

(4)門窗:分平面圖上門窗與立面圖上兩種翻模形式，通過對平面圖或立面圖上，讀取門窗位置信息及類型信息，并在EXCEL 文件中指定門窗類型對應的族類型進行翻模;

(5)樓梯:讀出樓梯位置信息，并在EXCEL文件中輸入樓梯標高信息及平臺相關信息進行繪制;

(6)梁:從結構圖中讀出梁高、梁寬、梁位置等信息參數進行建模;

變截面鋼架梁族:用于建立變截面的門式鋼架梁族，讀取梁邊界線，設定梁寬及板厚，建立梁族;

網架族:利用網架各平面視圖線條信息，計算出網架構件空間位置，設定桿直徑，建立單片網架族;

(7)柱:建筑或結構圖中讀出柱位置，設置族標高信息進行建模;

(8)建筑物獨立基礎:在CAD 中讀入基礎位置及基礎形式，在REVIT 中進行建模;

復雜設備基礎:采用單獨建立族形式來建模，建模后利用族插入進行繪制，在AUTOCAD 中讀入設備基礎形狀信息，對工業建筑中特別復雜的特構基礎進行建模;

(9)管道:在AUTOCAD 中對管道線進行必要程序處理，分圖層讀出管道線平面位置數據，并用插件輔助快速設定各段管道線管徑及標高，在REVIT 中進行建模;

閥門等管道附件插入:從AUTOCAD 圖批量讀出閥門塊位置，在REVIT 中根據位置選擇合適管道插入，并根據管道大小調整所插入閥門類型大小;

(9)消防箱或暖氣片相連管道繪制:調整DWG 圖，使消防箱或暖氣片安放位置及立管位置與實際相符，從AUTOCAD 中得到消防箱或暖氣片相連立管較為準確位置，然后將其信息通過軟件繪制在REVIT 中，實現消防箱或暖氣片等公用設施自動布管連接，通過插件大大提高管道建模效率，并且最大程度確保管道布線接近現場實際情況;

(10)風管及母線:讀出AUTOCAD 中風管及母線路由，輸入標高及尺寸相關數據，在REVIT 中進行建模;

(11)雨篷:讀出雨篷邊線位置及長度，輸入標高及類型信息，在REVIT 中進行繪制。

5 插件實際使用情況

暖氣片及暖氣管道BIM 建模往往是設計人員十分頭痛的工作，尤其是復雜的工業廠房內，面積大，暖氣片數量多，形式多樣，建模十分耗時。如一個5 萬多m2工業廠房，就有200 以上暖氣片，其建模往往花費設計人員數天時間，其建模工作十分枯燥，迫切需要自動化軟件將設計人員從重復工作中解放出來。

快速翻模插件較好解決以上問題。對暖氣片及暖氣管道建模具體使用情況如下:

(1)暖氣主干管繪制:

1)AUTOCAD 管線合并:運行專用子程序，將邏輯上是一根直管，但在圖形上表現若干根線條合并成一根線條;

2)AUTOCAD 中按圖層或按顏色選擇主干管線實體:將管線位置數據寫入EXCEL，對已寫入的管線進行編號及變色顯示，方便設計人員編輯操作;

3)指定各管線的標高及管徑;

4)在REVIT 中根據EXCEL 文件數據創建各管線。

(2)繪制暖氣片及連接管道

1)cad 中重新插入暖氣片塊及立管位點，此工作為插件讀取暖氣片形式、位置關系及立管實際位置作準備;

2)插件讀取暖氣片實際位置及立管點位寫入EXCEL 文件中;

3)在REVIT 中根據EXCEL 數據插入相應族類型，根據立管位置及族實例接口位置，將暖氣片自動連接到進水管及回水管上;

經過試驗，包括手工設定在內以上所有工作可在30 分鐘內完成，這要比手工建模效率提高了一個數量級，建模效率大大提高，基本上可將設計人員從繁重建模工作解脫出來。而且，因立管位置在cad 準確定位，族類型在EXCEL 中人工設定的，所建模型十分準確，較好避免自動建模中出現“張冠李戴”情況，實現快速準確建模目標。

通過對土建及公用施工圖反復分析總結，插件多數情況下可實現90%以上構件翻模工作，尤其對CAD 操作熟練，而REVIT 操作較為陌生的設計人員，在一定程度規避了因對REVIT 軟件不熟悉導致建模效率低下問題，使之也能高效完成模型創建工作。插件還可協助建族，可完成復雜形狀，如變截面工字梁、網架構件、復雜設備基礎等，以族形式完成建模工作，大大提高建模效率。如鋼結構廠房網架建模，因REVIT 內無對應直接建模手段，設計人員往往需借助特別技巧，所建模型細節上尺寸也不是十分準確。而通過本插件，通過讀出已有網架二維圖形信息數據，計算出各桿件三維坐標點，利用程序構建單片網架族，然后利用族插入，構建出完整的屋面網架。所建模型十分準確。有了準確網架模型，即可在網架內布置公用管線，體現出BIM技術在管線綜合方面所具備無可比擬的優勢。

6 結論

BIM 技術應用可提高設計質量，已成為業內共識。現階段用REVIT 取代AUTOCAD 進行全套施工設計還不現實，BIM 技術較適合用于施工圖設計驗證或深化設計上。REVIT 建模效率低下，工作量大，嚴重阻礙BIM 技術發展，通過開發REVIT 二次插件是提高建模效率較為可行方法之一。

本文結合AUTOCAD 及REVIT 二次開發軟件插件，通過直接讀取AUTOCAD 中構件相關信息，完成在REVIT 中三維重建，避免設計部分重復工作。實踐表明，插件具有廣泛適應性，可大大提高CAD到REVIT 翻模效率，基本實現快速準確REVIT 建模這一插件開發所設定初始目標。插件利用REVIT二次開發突破BIM 發展瓶頸，作了一些嘗試及實踐，取得了較好效果，但在更廣領域應用，還需不斷實踐，還有針對性補充及完善。另外，插件在交互性及容錯性還需進一步加強。

通過開發REVIT 二次插件來提高其建模效率，是推動BIM 發展有效途徑之一。如何借助二次開發技術使BIM 技術成為AUTOCAD 一樣高效便捷設計技術手段，值得廣大設計人員共同研究及探討。

［1］徐迪.基于REVIT 的建筑結構輔助建模系統開發［J］.土木建筑工程信息技術，2012，4(3):71-77.

［2］紀凡榮.BIM 技術在某項目管線綜合中的應用［J］.施工技術，2013，42(3):107-109.

［3］謝錦波，周國然，俞立新，毛伊皓.高樁碼頭三維交互設計系統的開發［J］.水運工程，2010，437(1):43-46.

［4］徐迪，潘東嬰，謝步瀛.基于BIM 的結構平面簡圖三維重建［J］.結構工程師，2011，27(5):17-21.

［5］張緒松，謝宜，劉曉波.BIM 技術在三亞新海干部療養基地設計中應用［J］.土木建筑工程信息技術，2013，5(1):75-84.

［6］陳秋宇.論Autodesk Revit 在北海冠嶺二期項目的運用［J］.企業科技與發展，2013，349(7):28-29.

［7］路錦程，范亞偉.工業廠房中管道匯總設計綜述［J］.山西建筑，2010，36(21):156-157.