基于Revit 平臺的結構專業快速建模關鍵技術

周凱旋 焦 柯 楊遠豐

(1.廣東工業大學土木與交通工程學院，廣州 510006;2.廣東省建筑設計研究院，廣州 510010)

1 引言

目前，基于Revit 平臺的BIM 技術在結構工程專業的推廣應用中遇到的阻力比較大，一部分原因是軟件功能的限制，另一部分原因則是結構工程師缺乏合適的操作技巧。為克服軟件操作上的困難，筆者在參考相關文獻［1-3］基礎上，對Revit 的功能及操作技巧進行了大量的研究，并成功將其應用于實際工程的BIM 建模中。本文吸收了實操建模技巧的精華，對Revit 結構建模的三大關鍵難點:視野設置、結構坡屋面、樁基礎的建模進行詳細的分析介紹。本文介紹的操作方法均可在原生態的Revit 中實現，不需要進行二次開發，適應性較強，且能滿足一般建筑結構的建模要求。

2 Revit 建模的必要性

Revit 中創建的三維結構模型與傳統的CAD 二維模板圖有著本質的不同。

其一，傳統二維CAD 模板圖缺失Z 向數據，缺乏空間表達能力，需要設計人員通過空間想象來還原建筑模型。這對于標高眾多、外形復雜的建筑尤為困難，其施工圖的出錯概率亦會增大，且結構梁的高度對整個空間的影響無法在圖紙中進行反映，從而造成了目前大量的施工圖返工現象。而Revit 三維結構模型則有效地克服以上缺點，不僅極大地提高了校對審核的效率，同時可明顯提高出圖質量，減少返工次數。因而從結構專業出圖質量和整個設計周期考慮，使用Revit創建三維的結構模型，并以此為信息載體和出圖模板，其意義重大。

其二，傳統二維施工圖的信息具有隨意性和缺失性，這導致了其不能有效地將結構信息傳遞給后期軟件，如造價軟件、施工管理軟件、建筑維護軟件等，造成了大量的重復工作。而Revit 結構模型不僅具備完整的三維幾何信息，而且是個有效的參數化信息載體，其數據信息可供下游軟件讀取使用。因而從提升整個建造環節的工作效率考慮，利用Revit 創建結構模型十分必要。

而為了使在Revit 中創建的結構模型能夠有效地為后續工作提供可視化和參數化的信息。下文就視圖設置、結構坡屋面建模、樁基礎建模的方法進行詳細的介紹。

其中，視圖設置的樣板可有效提高建模和校對的效率;結構坡屋面建?？捎行Э朔evit 建筑坡屋面無法添加結構參數的缺點;而本文獨創的樁基礎建模方法則可以讓樁體自動附著到持力層，給下游的造價軟件提供準確的材料用量信息。

3 視圖設置技巧

Revit 的“視圖范圍”設置與“可見性”設置是相互關聯的。巧妙地利用兩者的關系進行圖面視圖設置可以有效地減少建模的出錯概率，同時也可為校審提供高效的可視化圖形。

3.1 建模視圖樣板

本文以金山谷七期項目為例，介紹其建模時的視圖設置方法。

金山谷項目位于廣州市番禺區，本案例所采用的七期14 號樓，建筑層數32 層，消防高度98.5m，為剪力墻結構，抗震設計等級為七級，屬于高層建筑。

案例通過利用Revit“可見性”中截面和投影的顯示區別，并結合恰當的“視圖范圍”設置，即可令結構的上下層構件清晰地展現在同一平面上。若將其設置創建為一個獨立的“視圖樣板”，即可在其他工作平面中應用該樣板，避免重復設置。根據不同的顯示需求，創建不同的視圖樣板，可實現顯示效果的快速切換，如此可大大提高建模和各專業協同校審時的工作效率。

(1)視圖范圍設置

Revit 的視圖范圍設置中分為“頂”、“剖切面”、“底”及“視圖深度”，除視圖深度外，其余三項的設置構成了視圖的主要范圍。其中“剖切面”應設置在當前樓層標高范圍內?！暗住痹O置在樓板板底標高之下(默認板剪切梁，若梁剪切板時，則“底”設置在樓板板面標高之下即可)，否則被覆蓋的梁線將無法自動顯示為虛線?！绊敗痹O置為樓層頂部標高，而“視圖深度”的標高可設置與“底”標高一致，如圖1。

圖1 中，“標高之上”是指本工作平面標高之上的第一個標高;“相關標高”指本工作平面標高，“偏移量”以往上為正，往下為負。

圖1 視圖范圍設置

(2)可見性設置

可見性設置中，“截面”是指被視圖范圍中剖切面所剖切到的部分，而“投影”則是指剖切面以下的非剖切部分，可理解為下層的豎向構件。

墻、柱的“投影”類別中“線”設置為“非黑色”虛線，不設置填充圖案;而“截面”類別中，“線”不作設置，填充圖案設置為灰色實體。如此可使下層構件輪廓顯示為非黑色虛線，且內部無填充，而本層豎向構件內部則為實心填充，從而直觀地區分上下層構件的關系。

此外，系統默認樓板無填充，容易出現樓板漏建的情況，因而建議將樓板的投影填充設置為半色調的淡色填充。

同時，結構框架(即框架梁)的投影填充亦宜設置為淡色填充，以方便在平面上區分墻體和梁。以上設置如圖2 所示，完成后效果如圖3，可見被覆蓋的梁邊線自動顯示為虛線，有樓板的地方為淡灰色填充，這與中部無樓板的樓電梯間的純白色形成鮮明對比。

圖2 可見性設置參考

圖3 可見性設置示例

圖4 樓板區分示例

完成上述設置后，可在項目瀏覽器中右鍵點擊該樓層平面，在彈出的對話框中選擇“通過視圖創建視圖樣板”即可將該工作平面下的所有視圖設置集成為一個視圖樣板，其他工作平面直接應用該樣板即可，無需重復設置。

3.2 快速樓板區分

實際工程中，同一建筑層的樓板厚度及標高一般不會完全一致。而Revit 默認的平面視圖中又無法直觀地查看樓板的厚度數據和標高數據。這將對進行樓板厚度和標高校核帶來極大的麻煩。一般校核樓板厚度和標高只能通過信息標注或點擊屬性欄查看，這兩種方法的工作效率都極低。

故本案例通過Revit 過濾器的方法對樓板信息進行顏色區分。在建模時即可通過顏色識別樓板的厚度、標高等信息，如此可大大減少校核工作量，提升工作效率。

具體操作方法如下:在可見性的過濾器選項卡中創建新的“過濾器”，過濾類別選擇為樓板。區別樓板厚度時，過濾條件選擇為“類型名稱”(Revit 中一個類別對應一種厚度);區別標高時，過濾條件選擇為“自標高的高度偏移”，并設置偏移值。建議將顏色設置為半色調，避免與其他構件有顏色沖突。如圖4 所示，深灰色代表140mm 的板厚，中灰色代表120mm 的板厚，淺灰色為100mm 的板厚。

3.3 局部樓層的三維觀察

無論是建模還是校審都需要進入三維視圖中對局部樓層進行檢查，但Revit 默認的三維視圖為全樓模型，且Revit 的局部樓層提取命令又十分隱秘，這導致了大部分設計人員除了使用插件進行樓層提取外，并不知道Revit 自身就能實現該功能。

Revit 中利用三維視圖下的ViewCube 工具可實現某一標高樓層的三維提取。操作方法如下:鼠標右鍵點擊ViewCube→選擇定向到視圖→選擇樓層平面→選擇需要提取的樓層平面。由于操作流程較長，故建議將其設置為快捷鍵，快捷鍵設定頁面中搜索“定向到其他視圖”即可找到該命令。

使用該命令提取的三維視圖，其樓層的高度范圍由視圖范圍對話框中的“主要范圍”決定，即工作平面“頂”與“底”的標高范圍。這也是視野范圍中“頂”要設置為上一層標高的原因，如此可觀察到整個樓層的構件。此外，由于圖1 視野范圍中“底”設置在本層標高以下的位置，故可在三維視圖中可以看到下一樓層的梁板構件，如圖5，如此對校驗上下層構件的關系十分有利。

圖5 局部樓層三維視圖

此外，局部構件若遮擋了目標對象，可使用“HH ”快捷命令對遮擋物進行臨時隱藏。取消勾選屬性欄的“剖切框”，即可還原為全樓模型。

4 坡屋面建模技巧

Revit 的“結構模塊”不提供坡屋面的建模功能，而“建筑模塊”創建的坡屋面又不具備任何的結構屬性，不能滿足結構專業及下游專業的使用需要。故如何創建帶有結構屬性的坡屋面一直為BIM結構工程師建模的難點。

經過筆者的大量建模嘗試，總結出兩種使用結構樓板快速創建坡屋面的方法，下文以某一別墅實例進行詳細介紹。

4.1 借助建筑坡屋頂建模

Revit 建筑模塊具有十分強大的坡屋面建模功能，其創建的建筑坡屋面雖不能為結構專業直接使用，但能提供屋脊線位置、板邊高度等三維位置信息，可起到輔助結構樓板建模的作用。

該方法的優點是屋面板可分板塊繪制，可選擇“坡度”或“尾高”兩種方法實現樓板的傾斜，適合較為復雜坡屋面的結構建模，效果可靠，且導入計算軟件(廣廈、盈建科等)可保持坡屋面形狀。缺點是建模速度較慢。

總體操作流程:通過建筑模塊繪制“建筑坡屋面”→調整建筑坡屋面高程位置→分板塊繪制結構板→定義各板塊的坡度→通過三維捕捉創建坡屋面梁。

其中，需要對建筑坡屋面高程位置進行調整的原因是Revit 默認建筑坡屋面板底與樓層標高平齊，而結構樓板則為板頂與樓層標高平齊。若不對建筑坡屋面的高程進行修改，會導致出現三維捕捉建模時結構構件高程出錯的現象。建筑坡屋面高程調整前后的建模效果對比，如圖6 -圖9 所示。

圖6 調整前布梁的效果

圖7 調整后布梁效果

圖8 調整前樓板對梁的剪切效果

圖9 調整后樓板對梁的剪切效果

結構樓板的坡度定義有兩種方法，一種為通過板邊線定義坡度，另外一種通過添加“坡度箭頭”定義。其中“板邊線坡度定義法”以選中的板邊線為旋轉軸，角度為正時，向下旋轉，角度為負時，向上旋轉。而“坡度箭頭定義法”則提供坡度和尾高兩種方法來實現樓板的傾斜，適用性更廣。

坡屋面梁構件的建模必須遵循一定建模準則，否則建模效果難以滿足使用需求。

準則一:創建屋面梁時，宜先將結構樓板臨時隱藏，保證捕捉對象為建筑坡屋面，如此可避免出現捕捉對象出錯的問題;

準則二:宜先創建水平梁，后布置斜梁，否則斜梁端部的連接處理會出現問題;

準則三:坡屋面中進行水平梁布置時，不宜勾選“三維捕捉”，宜勾選“鏈”模式，同時建議通過設置“Y 軸偏移值”實現梁的偏移;

準則四:繪制斜梁或非層標高處的梁時，宜勾選“三維捕捉”，如此可減少大量梁標高調整工作;

準則五:繪制斜梁時，應捕捉水平梁交線的端點，而不應捕捉坡屋面的輪廓外端點，否則會導致梁端部高程出錯，從而影響視圖的正確表達。

4.2 修改子圖元法建模

該方法主要通過“添加分割線”來繪制屋脊線，見圖10，通過“添加點”和“修改子圖元”來定義屋面脊線高度，見圖11。

該方法優點:若已知屋脊點高度，可實現快速建模。

該方法缺點:整個屋面板為一塊大板，無法區分板跨，無法通過坡度對屋面進行定義，該方法創建的坡屋面在導入計算軟件后會變成平板。

操作方法:創建結構樓板→添加樓板分割線→點擊修改子圖元→點擊樓板“點”，修改點標高→創建坡屋面梁→完成建模。

圖10 添加樓板分割線

圖11 修改樓板“點”標高

完成坡屋面板建模后，采用上節方法創建坡屋面梁即可。

以上兩種方法創建的結構板坡屋面均可輸入任何類型的結構信息，供后續的施工圖繪制使用和供下游軟件調用，相比封閉的“建筑屬性”坡屋面具有較為明顯的優勢。

5 樁基礎建模技巧

Revit 自身既不提供樁基礎的建模工具，亦不提供樁基礎族，故在Revit 中創建結構專業所需的樁基礎具有一定的難度，一定程度上阻礙了Revit 在結構行業的推廣。實際上，只需要掌握一些操作技巧和變通手段即可快速創建各種形式的樁基礎，且其幾何信息精度可達概預算的使用要求。

一個完整的樁基礎由承臺和樁體組成，但承臺形狀、樁體布置形式、樁數都具有不確定性，從而導致了有無窮多種組合，故無法通過創建族的方式來解決該問題。因此，建議將兩者分開，對承臺和樁體獨立建模。

5.1 樁基礎的承臺建模

Revit 中創建樁承臺最方便的方法為利用已有獨立基礎族進行改造。由于本方法的樁體用柱族來代替，而Revit 中“柱類別”的構件不能創建于“結構基礎類別”構件的底部，會出現如圖12 的警告。

圖12

故必須將獨立基礎的族類別改為“常規模型”，并在族參數處勾選“可將鋼筋附著至主體”，如此既可解決端部附著的問題，又能保持原基礎族的所有功能。族類別更改后，該族將會被存放于“構件”命令菜單中。

注意到原獨立基礎族為一階的矩形基礎，并不能滿足多階異型承臺的創建要求。經作者的大量嘗試和對比，解決該問題最好的方法為創建“空心構件”。

該方法本質上是以系統默認的矩形承臺為“坯體”，首先通過輪廓修改來完成構件的大體形狀創建，然后通過布置“空心構件”的方式對其進行細部雕刻，以完成整個承臺構件的創建。該方法可快速創建任意形狀的承臺，具有很強的適用性。

具體操作方法:點擊獨立基礎構件→編輯族→更改族類別→修改構件輪廓→通過“空心拉伸”功能創建空心構件→另存為新族→載入項目使用。

由于“內置構件”屬于“族編輯”的操作內容，會對該族的所有類型產生影響。故在載入項目前需另存為一個新族，以避免覆蓋項目中的原族版本，從而造成不必要的麻煩。

5.2 樁基礎的樁體建模

對結構專業而言，樁與柱兩者之間具有大量的共同點，不僅受力形式相似，配筋形式相似，而且構件外形也大致相似。故在Revit 中用“結構柱族”來作為結構樁體的替代品十分合適。

除了方樁外，常規的樁型還有圓樁和圓管樁，其外形的變換只需進入“族編輯”界面進行簡單的輪廓編輯即可。注意載入項目前宜另存為新族，避免覆蓋原族版本。

利用結構柱來替代樁體的方法需要對其柱族進行少量的改造，但完成一次族編輯后，即可批量使用，無需重復工作。同時，由于樁族是由結構柱族改造而來，歸屬于同一個族類別，故其建模方式與柱建模方式完全一致，可在承臺上實現任意形式的布置，操作簡單且適用性廣。

采用該方法創建的多樁雙階異型承臺基礎效果如圖13 所示。

圖13 多樁雙階異型承臺基礎效果

5.3 樁底持力層的附著

在建筑基礎中，每根樁的樁體長度并不一致，其實際長度與持力層位置有關。根據規范［4］規定:樁底進入持力層的深度，宜為樁身直徑的1～3 倍。

為了在Revit 中使用“明細表”功能輸出樁體的混凝土用量，供概預算使用，則樁體的實際長度應大致準確，其長度計算宜以規范［4］要求為依據。

Revit 中，結構柱類別的構件可以自動附著于樓板，故只需采用結構板來創建持力層即可實現樁體的自動附著。

土層的創建方法:將結構板厚度改為10mm(Revit 最小值)，然后在持力層的大致位置創建一個標高，在此標高平面繪制一塊覆蓋場地范圍的結構板作為持力層。根據地質報告中鉆孔的位置創建樓板控制點(即“添加點”)，然后通過“修改子圖元”命令來修改各點的相對高程位置，使其與地質報告中的位置一致。如此即可創建三維的空間土層。

完成土層創建后，框選所需的樁體，點擊“附著頂板/底部”命令，附著的選項設置如圖14。其中“剪切目標”即以樁體為主體剪切土層，如此可避免統計時樁體混凝土用量減少的現象?！皬母街锲啤痹O置為-1000 是為了滿足樁底深入持力層1m的施工要求。

圖14 附著命令選項的設置

上節別墅案例的樁基礎即采用該方法進行創建，其樁基礎效果如圖15 所示。

圖15 樁基礎最終效果

由上圖可見，其樁體自動附著于相應的持力層，其樁長由計算機自行判斷，與傳統的樁長估算方式相比，其統計精度可得到明顯的提高。

6 總結

本文以某一高層剪力墻項目為例，介紹如何創建一個高效的建模視圖樣板。該視圖樣板不僅可減少建模出錯的幾率，亦可大幅提升結構校審的效率，一定程度上解決Revit 平臺下工作效率低下的問題。

此外，本文還以某一別墅項目為例，對結構坡屋面及樁基礎的快速建模方法進行了詳細介紹。由本文方法所創建的坡屋面樓板可添加大量的結構信息，供后續工作使用，彌補了建筑屬性坡屋面無法添加結構信息的缺陷。而用本文方法創建的樁基礎，其承臺和樁體可自由組合，具有很好的適用性，且樁體可實現自動附著持力層，避免了繁瑣的樁長計算工序，有效提升了建模效率。

筆者通過大量建模嘗試和分析研究，總結出了視圖設置、結構坡屋面建模和通用樁基礎建模這三大難點的解決方法，供建模人員參考使用。同時，這幾大難點的解決，也說明了Revit 平臺下的結構建模困難是可以克服的，隨著軟件的不斷發展及操作技巧的累積，在Revit 中實現建筑全生命周期的BIM 管理將指日可待。

［1］歐特克公司.Autodesk Revit 2014 幫助文檔，2014

［2］何波.Revit 與Navisworks 實用疑難200 問［M］.第1版.中國建筑工業出版社，2015 年4 月.

［3］劉濟瑀.勇敢走向BIM2.0［M］.第1 版.中國建筑工業出版社，2015 年3 月.

［4］GB50007—2011，建筑地基基礎設計規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2011.