Revit軟件與結(jié)構(gòu)模型接口的對(duì)比

陳軼倫

(中機(jī)中聯(lián)工程有限公司成都分公司, 四川成都 610000)

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Revit軟件與結(jié)構(gòu)模型接口的對(duì)比

陳軼倫

(中機(jī)中聯(lián)工程有限公司成都分公司, 四川成都 610000)

BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)在信息化時(shí)代的一次重大改革，其體現(xiàn)的協(xié)調(diào)性、精準(zhǔn)化都將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提到一個(gè)新高度。但在BIM設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)卻因?yàn)檐浖就粱潭炔桓咴斐蓞⑴c度不高，工作深度、精度都達(dá)不到其他專(zhuān)業(yè)程度，這在一定程度上限制了BIM的推廣應(yīng)用。文章將對(duì)目前市場(chǎng)上已有的針對(duì)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的軟件、接口研究做出淺略分析。

BIM； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； Revit軟件； 模型接口； 建筑設(shè)計(jì)

BIM(Building Information Modeline)是近幾年興起的新技術(shù)，旨在利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，通過(guò)建筑信息模型的創(chuàng)建和使用，實(shí)現(xiàn)建筑信息有效傳遞和共享的技術(shù)。而Revit軟件作為Autodesk開(kāi)發(fā)的BIM家族系列中的一員，承擔(dān)著三維圖形建模的任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)、施工、管理的質(zhì)量和工作效率。但目前為止，Revit的三維模型對(duì)建筑、設(shè)備專(zhuān)業(yè)的幫助要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因有幾個(gè)，但其中一點(diǎn)是因?yàn)镽evit系列軟件在物理模型和力學(xué)分析模型上對(duì)接不適合國(guó)內(nèi)建筑環(huán)境。

1 Revit本土化不足的局限

Autodesk公司開(kāi)發(fā)的Rveit系列軟件中，由于Revit本身只負(fù)責(zé)建立物理模型，之后該物理模型將被發(fā)送至Robot Structural Analysis進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，而后優(yōu)化的有限元分析模型發(fā)回Revit進(jìn)行更新。這個(gè)工作流程在國(guó)外建筑設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)已經(jīng)推廣開(kāi)來(lái)，但對(duì)于國(guó)內(nèi)的同行們來(lái)說(shuō)Robot Structural Analysis這款計(jì)算分析軟件并不適合，其缺乏一些重要的規(guī)范使其分析并不滿足國(guó)內(nèi)的法規(guī)和審核，在某些算法上也與國(guó)內(nèi)常用的PKPM不同。例如Robot Structural Analysis在計(jì)算結(jié)構(gòu)周期時(shí)，其重力荷載代表值中并沒(méi)有考慮荷載效應(yīng)，這樣計(jì)算的周期結(jié)果不符合國(guó)內(nèi)的規(guī)范要求[1]。

2 Revit與結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件接口

既然Robot Structural Analysis在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面存在本土化不足的問(wèn)題，那么用國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的PKPM等軟件與Revit進(jìn)行組合，就能增加結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)在BIM中的參與度。

目前主流的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件是PKPM和YJK兩種，在行業(yè)內(nèi)對(duì)這兩種本土軟件的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。而且隨著兩家公司不斷貼合實(shí)際地進(jìn)行更新改進(jìn)，這種應(yīng)用趨勢(shì)應(yīng)該會(huì)繼續(xù)延續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。如何讓本土計(jì)算軟件與Revit進(jìn)行對(duì)接也是目前研究的方向之一。

2.1 盈建科與Revit

盈建科公司創(chuàng)建于2010年，其開(kāi)發(fā)的YJK在原本PKPM的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后誕生的產(chǎn)品。比起老牌的PKPM，YJK的更新?lián)Q代速度要快很多。在BIM剛開(kāi)始在國(guó)內(nèi)推廣時(shí)，盈建科就準(zhǔn)備著手開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件。盈建科認(rèn)為Revit原有的結(jié)構(gòu)功能不能勝任，而自身的結(jié)構(gòu)模型又是獨(dú)立于建筑模型的，且不能隨著建筑模型聯(lián)動(dòng)修改。因此他們的解決方案是制作一個(gè)轉(zhuǎn)換接口，讓Revit模型和YJK模型可以相互轉(zhuǎn)化。YJK的結(jié)構(gòu)模型依然獨(dú)立，但與Revit模型做到一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)讓二者同步更新。這樣一來(lái)，YJK結(jié)構(gòu)模型就成了一個(gè)影子模型，而Revit模型則可以隨著建筑方案不斷進(jìn)行修改。最后生成的結(jié)構(gòu)模型與鋼筋數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)Revit模型內(nèi)，繪制出結(jié)構(gòu)施工圖。

在轉(zhuǎn)化成的Revit模型中，原有的混凝土構(gòu)件會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的族文件。點(diǎn)擊單個(gè)構(gòu)件可以看到其所屬族、幾何尺寸、鋼筋數(shù)據(jù)和材質(zhì)，如圖1所示。

圖1 YJK模型構(gòu)件有鋼筋數(shù)據(jù)

而在實(shí)際工作中，Revit建筑方案和YJK結(jié)構(gòu)模型是由不同部門(mén)不同人員負(fù)責(zé)的，二者都是在不斷修改更行。YJK結(jié)構(gòu)模型分為上部和基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)修改的部分會(huì)直接更新在YJK生成的Revit模型上。而結(jié)構(gòu)模型中沒(méi)做改動(dòng)的部分程序會(huì)自動(dòng)跳過(guò)，這既可以加快模型轉(zhuǎn)化的速度和精確性，又能保留原始文件的完整性。而更新后會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)列表讓工程師檢查，每一個(gè)更新都會(huì)有高亮顯示，方便確認(rèn)效果。

Revit中平法施工圖流程大致相同，這里用梁平法施工圖繪制流程作為例子：

(1)利用Revit模型生成結(jié)構(gòu)平面模板圖。

(2)使用YJK結(jié)構(gòu)平法施工圖相關(guān)模塊，利用影子模型生成對(duì)應(yīng)樓層的平法施工圖。

(3)人工優(yōu)化配筋后，將鋼筋數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)RE模型。

(4)讀取數(shù)據(jù)，使用Revit對(duì)梁鋼筋的族定義和標(biāo)注方式，在Revit模板圖上完成梁平法施工圖的繪制，如圖2所示。

(5)圖面、鋼筋的修改都在YJK內(nèi)進(jìn)行，修改后同步至Revit平法施工圖上。

因?yàn)榇嬖谶@個(gè)YJK影子模型，結(jié)構(gòu)施工圖的繪制雖然是依靠Revit模型，但配置鋼筋卻是在YJK，也就是設(shè)計(jì)人員熟悉的CAD界面內(nèi)完成的。其畫(huà)法、標(biāo)注方式都是按照常用的11G-101內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)，最后再發(fā)回Revit自動(dòng)識(shí)別生成Revit鋼筋數(shù)據(jù)，生成結(jié)構(gòu)施工圖。這樣繪制施工圖的同時(shí)也得到了帶鋼筋信息的Revit模型。

盈建科的這個(gè)接口做了4年多了，目前不僅支持將YJK自身的模型導(dǎo)入Revit，也支持將PKPM、MIDAS、ETABS等轉(zhuǎn)化成YJK模型。

不過(guò)如果不使用YJK結(jié)構(gòu)跑過(guò)的模型，單純轉(zhuǎn)換的模型是沒(méi)有鋼筋數(shù)據(jù)的。而如果只是要做到工程翻模精度，這個(gè)開(kāi)放的接口可以不失為一種權(quán)宜之計(jì)，讓使用其他軟件的設(shè)計(jì)師快速導(dǎo)出一個(gè)Revit幾何模型。

2.2 PKPM與Revit

PKPM作為老牌國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件一直在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面處于領(lǐng)頭羊的地位，很多設(shè)計(jì)單位都是用PKPM主打設(shè)計(jì)，在校學(xué)生基本也是從它開(kāi)始學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，可以說(shuō)PKPM應(yīng)用還是相當(dāng)廣泛的。正如前文所說(shuō)，Revit與Robot Structural Analysis配合設(shè)計(jì)因?yàn)槿鄙俦就烈?guī)范存在運(yùn)用不便。那么在BIM上PKPM也希望取代不太本土化的Revit結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓結(jié)構(gòu)工程師能無(wú)縫銜接進(jìn)BIM進(jìn)度中去。

PKPM銜接REVIT的方式目前有幾種，下文將對(duì)其中幾種做出初步探索。

2.2.1 PKPM轉(zhuǎn)YJK轉(zhuǎn)REVIT

這是個(gè)繁瑣的步驟，連續(xù)兩次轉(zhuǎn)化讓模型更容易出現(xiàn)差錯(cuò)。在對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行嘗試性轉(zhuǎn)化后，我們發(fā)現(xiàn)基本構(gòu)件的幾何信息都完整轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)了。不足的地方其一是在懸挑板的標(biāo)高會(huì)出錯(cuò)，原因在于YJK和PKPM對(duì)標(biāo)高的設(shè)定是不同的；其二是這是個(gè)只有外表卻沒(méi)有內(nèi)部計(jì)算信息的模型，即使通過(guò)YJK接口轉(zhuǎn)化成RE模型，里面也不會(huì)自動(dòng)生成鋼筋數(shù)據(jù)，僅僅能做到翻模精度。

2.2.2 RStar CAD

RStar CAD是一款專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出來(lái)作為對(duì)接的軟件。在試用過(guò)程中，筆者將Revit模型通過(guò)該軟件導(dǎo)出為PKPM模型，PKPM顯示該模型可以打開(kāi)。但在PMCAD進(jìn)行查看后還是發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，如導(dǎo)入的模型缺少了軸號(hào)、樓板和荷載數(shù)據(jù)。

同YJK的轉(zhuǎn)換接口相比，RStar CAD對(duì)于識(shí)別RE中的族是沒(méi)有問(wèn)題的，但在轉(zhuǎn)化為PKPM內(nèi)構(gòu)件過(guò)程中存在缺陷，僅僅只能做到翻模程度。而且目前RStar ACD官網(wǎng)上的版本為2013，匹配的為REVIT 2013與PKPM 2010。但目前主流REVIT已經(jīng)升級(jí)為2014或更高64位的2016。綜上，這款軟件轉(zhuǎn)化效率確實(shí)不高，并不是很實(shí)用。

2.2.3 PKPM的自我BIM開(kāi)發(fā)

PKPM自己手握開(kāi)發(fā)代碼，開(kāi)發(fā)出自己的BIM軟件也是順勢(shì)而為。2015年9月22日，PKPM的開(kāi)發(fā)公司——中國(guó)建筑科學(xué)研究院建研科技股份有限公司舉辦了一次發(fā)布會(huì)，向同行們介紹了他們新的產(chǎn)品：PKPM V3.1和PBIMS。建科院宣稱這個(gè)PBIMS是國(guó)內(nèi)首個(gè)自主開(kāi)發(fā)、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的本土化BIM系統(tǒng)。

PBIMS的最底層平臺(tái)是各個(gè)專(zhuān)業(yè)的模型設(shè)計(jì)平臺(tái)，各專(zhuān)業(yè)保持相互關(guān)聯(lián)又各自獨(dú)立，工作流程更符合國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)流程與工作習(xí)慣。其協(xié)同工作借鑒了國(guó)外的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，支持專(zhuān)業(yè)內(nèi)、專(zhuān)業(yè)間、異地協(xié)同工作等BIM核心特征，而且兼顧國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)流程，擁有設(shè)計(jì)版本管理、團(tuán)隊(duì)即時(shí)通信等能力。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)擁有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，方便專(zhuān)業(yè)間協(xié)同時(shí)數(shù)據(jù)效換與共享。在設(shè)計(jì)方面更新優(yōu)化了PKPM計(jì)算能力，并融合了國(guó)家的BIM標(biāo)準(zhǔn)和建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。PBIMS一鍵出圖能力解決了三維設(shè)計(jì)與二維出圖的矛盾，更符合國(guó)內(nèi)的制圖習(xí)慣，提高三維模型性價(jià)比。另外該系統(tǒng)還采用了高效數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，解決了大型工程項(xiàng)目多專(zhuān)業(yè)信息集成與顯示效果問(wèn)題，提升后期工作效率。

國(guó)內(nèi)行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為，BIM的全面落地是一項(xiàng)巨大的工程，單單只靠幾個(gè)軟件和設(shè)計(jì)單位還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)和完整的系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境。專(zhuān)家提到了手機(jī)內(nèi)的代表安卓系統(tǒng)，希望國(guó)內(nèi)的BIM也可以像安卓系統(tǒng)一樣擁有友好開(kāi)放的環(huán)境，歡迎和鼓勵(lì)軟件契合和二次開(kāi)發(fā)。而這種趨勢(shì)也確實(shí)在BIM大環(huán)境內(nèi)得到不斷發(fā)展。近年來(lái)，PKPM就成功與Bentley達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，推出了本土化的協(xié)作平臺(tái)PKPM-PW，致力于讓設(shè)計(jì)和管理掛鉤做到一體化。

不論是PKPM-PW還是現(xiàn)在的PBIMS，都是PKPM打造開(kāi)放式平臺(tái)和軟件生態(tài)環(huán)境的努力成果。PKPM也在以一種更加開(kāi)放、合作的態(tài)度來(lái)推進(jìn)中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的BIM技術(shù)落地與深度應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移，BIM在他們的努力下綻放出它真正的價(jià)值，回報(bào)給行業(yè)內(nèi)所有受益者。

2.3 TSSD探索者

說(shuō)起探索者，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)師基本都不陌生。其地位就如天正在建筑專(zhuān)業(yè)一樣，其鋼筋繪制、配筋量計(jì)算、構(gòu)建計(jì)算都讓結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的繪圖速度得到了一個(gè)提升。TSSD作為一款比較專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)繪圖軟件開(kāi)發(fā)商，利用Revit也開(kāi)發(fā)出了自身的BIM配套軟件。目前包括建筑建模軟件、結(jié)構(gòu)建模軟件、鋼筋算量軟件、鋼結(jié)構(gòu)三維數(shù)據(jù)接口、結(jié)構(gòu)三維數(shù)據(jù)接口軟件、基礎(chǔ)三維數(shù)據(jù)接口等。但從一般的結(jié)構(gòu)計(jì)算看，TSSD也和YJK一樣分別針對(duì)基礎(chǔ)和上部分別開(kāi)發(fā)了接口，配合常用的PKPM、YJK、Midas等將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Revit模型。

首先結(jié)構(gòu)工程師依然是依照熟悉的步驟建立PKPM模型，在進(jìn)行計(jì)算后優(yōu)化模型得出模型數(shù)據(jù)和PKPM平法施工圖。TSSD將模型和平法施工圖依次導(dǎo)入進(jìn)REVIT。導(dǎo)入的模型目前來(lái)說(shuō)比前幾款錯(cuò)誤率要少一點(diǎn)，但識(shí)別能力還不足，容易把構(gòu)件上的節(jié)點(diǎn)考慮進(jìn)去造成構(gòu)件被打斷。需要在導(dǎo)入前或后期手動(dòng)修改。

將平法施工圖導(dǎo)入平面模型里，TSSD會(huì)識(shí)別施工圖上的標(biāo)注，按照標(biāo)注進(jìn)行三維鋼筋建模，這些集中標(biāo)注和原位標(biāo)注都是可以進(jìn)行更改，如圖3所示。但如果建筑較復(fù)雜，這個(gè)效率不會(huì)太高。筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)流程不能完全脫離CAD出圖的階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以先完善施工圖，再提交給TSSD導(dǎo)入Revit，這樣可以減小工作量。

圖3 模型內(nèi)套入施工圖

而在完成了鋼筋深度的三維建模后，TSSD自動(dòng)獲取樓層總信息和構(gòu)件配筋信息，對(duì)構(gòu)件混凝土、鋼筋的用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

(1)總體信息、配筋數(shù)據(jù)從平法施工圖中自動(dòng)讀取。

(2)需特殊處理的結(jié)構(gòu)層、構(gòu)件自動(dòng)識(shí)別。

(3)工程量自動(dòng)計(jì)算。

(4)可按構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層、標(biāo)準(zhǔn)層、全樓匯總和導(dǎo)出混凝土和鋼筋工程量，如圖4所示。

圖4 鋼筋統(tǒng)計(jì)界面

因?yàn)镻KPM建模中時(shí)對(duì)構(gòu)件的混凝土等級(jí)是有設(shè)置的，而平法施工圖中對(duì)鋼筋型號(hào)也有分類(lèi)確定。這樣讓后期統(tǒng)計(jì)的精確度可以保持在一個(gè)較高的水準(zhǔn)，后期提資也很快。

3 結(jié)束語(yǔ)

Revit可無(wú)縫對(duì)接的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件Robot Structural Analysis與本土的PKPM對(duì)比表示在計(jì)算結(jié)果上還是有一定的偏差。市場(chǎng)上的軟件公司顯然也發(fā)現(xiàn)了這其中的商機(jī)，抓緊機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品補(bǔ)上這個(gè)短板。雖然目前這些輔助結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的軟件或多或少還有些缺陷，但勝在讓結(jié)構(gòu)工程師們操作熟悉的軟件，這種平臺(tái)推廣普及率很高，能夠確確實(shí)實(shí)幫助他們參與到BIM項(xiàng)目中來(lái)。目前建筑行業(yè)的BIM普及推廣趨勢(shì)基本是不可逆的。相信設(shè)計(jì)軟件中的不適應(yīng)和缺憾都將得到不斷完善，讓BIM技術(shù)真正的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來(lái)。

[1] 王曉彤，劉澤州. BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可行性分析[J]. 工程管理學(xué)報(bào)，2015,29(2).

陳軼倫(1991～)，男，本科，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

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[定稿日期]2016-06-27