參數(shù)化編程在BIM自動建模技術(shù)中的研究

譚健 栗峰

摘要：目前BIM 技術(shù)飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)BIM價值形成生命周期的應(yīng)用主要是存在數(shù)據(jù)信息斷層的瓶頸，本文通過研究集成BIM 基本結(jié)構(gòu)、建模流程、應(yīng)用架構(gòu)以及建模關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)CAD與Revit之間數(shù)據(jù)互通，實(shí)現(xiàn)機(jī)電專業(yè)參數(shù)化設(shè)計(jì)，并通過實(shí)際工程進(jìn)行驗(yàn)證與應(yīng)用。

關(guān)鍵字：BIM；輔助建模系統(tǒng)；參數(shù)化編程；Revit

0 引言

BIM技術(shù)飛速發(fā)展，廣大企業(yè)為提高核心競爭力都在探索運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行工程項(xiàng)目的探索。運(yùn)用BIM技術(shù)，在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少返工、降低項(xiàng)目成本等方面有顯著優(yōu)勢。大多數(shù)企業(yè)采用BIM技術(shù)是先完成CAD二維設(shè)計(jì)，再由BIM專業(yè)人員手工翻模方式建立三維模型，主要應(yīng)用BIM技術(shù)解決管線綜合碰撞、施工圖深化等問題。在設(shè)計(jì)時由于BIM軟件模型投影方式出圖，所以設(shè)計(jì)往往無法兼顧管線實(shí)際位置和清晰表達(dá)這兩方面的矛盾，如果按照實(shí)際位置繪制，管線平面全部擠到一起，管線內(nèi)在關(guān)系無法清晰表達(dá)。目前很多設(shè)計(jì)院都采用CAD設(shè)計(jì)，之后再采用人工翻模，重復(fù)工作量大、翻模不準(zhǔn)確等問題急需解決。

文章通過參數(shù)化編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)CAD與Revit之間數(shù)據(jù)互通，實(shí)現(xiàn)自動、精細(xì)化建模。

1 技術(shù)架構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)從CAD圖紙快速轉(zhuǎn)化三維模型，我們開發(fā)了數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)讀取模型生成兩個模塊。

（1） 基于CAD平臺的數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)換功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)自動讀取CAD圖紙信息，對特殊數(shù)據(jù)進(jìn)行人工補(bǔ)充，并生成中間數(shù)據(jù)文件，為生成三維參數(shù)化模型提供數(shù)據(jù)支撐。

（2） 基于Revit平臺開發(fā)參數(shù)化模型自動生成模塊。插件能自動讀取中間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息，驅(qū)動Revit生成三維參數(shù)化模型。

2 功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)CAD與Revit之間數(shù)據(jù)互通，精確生成墻、梁、柱、軸網(wǎng)、管道、橋架、設(shè)備、管道附件等構(gòu)件，在確保建模精準(zhǔn)的同時，大大提高了工作效率。

（1） 墻：通過讀取CAD圖紙信息，人工添加墻底部標(biāo)高、頂部標(biāo)高以及墻類型參數(shù)生成墻體數(shù)據(jù)，運(yùn)行程序讀取信息，自動生成墻三維模型。

（2） 門窗：在AutoCAD中讀取一層門窗位置及標(biāo)注信息，自動生成數(shù)據(jù)文件，在Revit中繪制簡單的墻體平面，然后用C#編程實(shí)現(xiàn)Revit墻體坐標(biāo)輸出為文本文件，供AutoCAD讀取。運(yùn)行程序，調(diào)用門窗位置及族名信息，自動生成一層所有門窗。

（3） 樓梯：輸入樓梯標(biāo)高、梯段寬、梯段長度等屬性信息，讀取圖紙中樓梯定位信息，運(yùn)行程序自動生成樓梯模型。

（4） 柱：運(yùn)行模塊一讀取CAD圖紙中柱位置信息，輸入標(biāo)高、截面信息實(shí)現(xiàn)自動建模。

（5） 管道：由于管道在CAD圖紙中管道是單線，所以要對圖紙進(jìn)行程序處理，讀取管道平面位置信息，輸入標(biāo)高、管徑進(jìn)行快速生成。

（6） 機(jī)電設(shè)備：在圖紙中讀取風(fēng)機(jī)、衛(wèi)生潔具、燈具、插座、開關(guān)、配電箱、火警設(shè)備等機(jī)電設(shè)備位置、類型信息，輸入安裝高度運(yùn)行程序生成機(jī)電設(shè)備。

3 程序運(yùn)行測試

噴淋系統(tǒng)管道建模帶給設(shè)計(jì)師很大的工作量，通過某學(xué)校圖書行政樓、體育館項(xiàng)目進(jìn)行測試，建筑面積：14417.50m2其中：地上部分9927.50m2，地下部分4490.00m2建筑層數(shù)：地上主體四層、地下一層，設(shè)備管線復(fù)雜。對噴淋系統(tǒng)管道建模具體實(shí)踐運(yùn)行情況如下：

（1）噴淋主干管道繪制

1） CAD管道圖紙?zhí)幚恚瑢?shí)際上是一根管道圖紙上用多線表示的管線進(jìn)行合并，變成一條線。

2） CAD中按顏色或者圖層顯示主管道，讀取管道位置數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行分類標(biāo)號處理。

3） 寫入相應(yīng)管道的標(biāo)高、管徑等數(shù)據(jù)

4） 運(yùn)行程序在Revit中自動生成管道。

（2）繪制噴頭及噴頭連管

1） 讀取CAD中噴頭位置、立管位點(diǎn)，輸入標(biāo)高信息形成數(shù)據(jù)文件

2） 運(yùn)行程序，在Revit中讀取數(shù)據(jù)文件，自動調(diào)用相應(yīng)類型族，根據(jù)位置信息自動將噴頭連接到噴淋主管上。

經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行測試，噴淋系統(tǒng)模型可在40分鐘內(nèi)完成，通過這種方法比設(shè)計(jì)師手工完成提高了一個數(shù)量級，工作效率大大提高，可以把設(shè)計(jì)師從繁瑣的建模工作中解脫出來。并且通過程序定位能保證模型精準(zhǔn)，解決了人為建模失誤造成不準(zhǔn)確的問題。

通過對施工圖反復(fù)的分析和總結(jié)，程序可以實(shí)現(xiàn)90%的左右的三維模型自動生成，解決了人工建模效率低下、失誤等問題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)建模、提高了工作效率。插件還可以完成復(fù)雜形狀族的創(chuàng)建，如通過結(jié)合空間結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件自動生成管桁架、變截面工字梁、異形構(gòu)件等輔助工作。在鋼結(jié)構(gòu)廠房項(xiàng)目中能快速準(zhǔn)確的生成屋面網(wǎng)架。通過網(wǎng)架準(zhǔn)確的空間位置，設(shè)備專業(yè)進(jìn)行管線繪制，實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)在管線綜合領(lǐng)域的強(qiáng)大優(yōu)勢。

總結(jié)

雖然全生命周期的BIM應(yīng)用是我們倡導(dǎo)的方向，從概念設(shè)計(jì)開始就引入BIM是我們的奮斗目標(biāo)，但是，不可否認(rèn)，在實(shí)際項(xiàng)目中，有相當(dāng)一部分工程是在項(xiàng)目中后期才開始引入BIM。在這種情況下，如何最大程度的利用已有圖紙，讓圖紙信息傳遞下來就顯得十分重要。在研究過程中，我們努力將各種軟件的優(yōu)勢都發(fā)揮出來，整合到BIM應(yīng)用中，尤其是CAD與Revit之間通過編程實(shí)現(xiàn)了BIM模型快速生成，從而大大減少了翻模的工作量，使得設(shè)計(jì)人員將更多的精力放在優(yōu)化設(shè)計(jì)本身以及后續(xù)的分析計(jì)算與施工圖完善，顯著地提高了工作效率。

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作者簡介：譚健（1989-）男，中國建設(shè)集團(tuán)有限公司，電氣設(shè)計(jì)師。主要從事：參數(shù)化設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)應(yīng)用等方面研究工作。