基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳英 郭陽

摘 要： 為了繪制出真實(shí)的、完整的、易于理解的三維工程圖，需要對(duì)三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。采用當(dāng)前三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法繪制三維工程圖時(shí)，得到的三維工程圖準(zhǔn)確度低、利用率低。提出一種基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，通過BIM技術(shù)中的Revit軟件繪制三維工程圖。在建筑師意見的基礎(chǔ)上結(jié)合水暖電專業(yè)修改意見構(gòu)建工程模型，對(duì)受力構(gòu)件進(jìn)行布置；將得到的工程結(jié)構(gòu)模型輸入有限元計(jì)算軟件中進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果對(duì)工程模型進(jìn)行修改和更新；結(jié)合水暖電、結(jié)構(gòu)和建筑專業(yè)需求，對(duì)更新修改后的模型進(jìn)行深化，完成三維工程圖的繪制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用所提方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)繪制三維工程圖時(shí)，得到的三維工程圖準(zhǔn)確度高、利用率高。

關(guān)鍵詞： Revit軟件； 三維工程圖； 制圖系統(tǒng)； 受力構(gòu)件； BIM技術(shù)； 工程結(jié)構(gòu)模型

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2018）22?0147?04

Abstract： The design method of the 3D engineering drawing system is studied to draw the true， complete and easy?to?understand 3D engineering drawings. The obtained 3D engineering drawings have low accuracy and utilization rate when the current design method of the 3D engineering drawing system is used to draw the 3D engineering drawings. Therefore， a design method of the 3D engineering drawing system based on the Revit software is proposed. The 3D engineering drawings are drawn by using the Revit software in the BIM technology. On the basis of the opinions of the architects， the engineering model is constructed combining with the professional opinions of water?heating electricity modification， so as to arrange stress components. The obtained engineering structural model is input into the finite element calculation software for detection. The engineering model is modified and updated according to the detection results. The modified and updated model is further deepened combining with the professional needs of water?heating electricity， structure and architecture， so as to complete the drawing of 3D engineering drawings. The experimental results show that the obtained 3D engineering drawings have high accuracy and utilization rate when the system designed by the proposed method is used to draw 3D engineering drawings.

Keywords： Revit software； 3D engineering drawing； drawing system； stress component； BIM technology； engineering structure model

0 引 言

城市化步伐的不斷加快，商業(yè)綜合體建筑和住宅建筑的數(shù)量越來越多[1]。當(dāng)代建筑工程的設(shè)計(jì)方法和表達(dá)方式主要是二維表現(xiàn)模式，20世紀(jì)90年代末，在國內(nèi)的工程設(shè)計(jì)院中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)被廣泛的使用和推廣[2]。在建筑工程中設(shè)計(jì)三維工程圖紙具有重要作用，是對(duì)建筑工程維護(hù)、運(yùn)行和施工的基礎(chǔ)，當(dāng)前三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的圖紙準(zhǔn)確度低、利用率低，需要對(duì)三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究[3?5]。

文獻(xiàn)[6]提出一種基于模板的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法通過復(fù)雜的表格替代工程圖，采用表格模板技術(shù)完成三維工程圖的繪制。根據(jù)不同的工程數(shù)據(jù)特點(diǎn)，完成三維工程制圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但采用該方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)得到的三維工程圖的準(zhǔn)確度較低。文獻(xiàn)[7]提出一種基于UG的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法通過UGNX平臺(tái)創(chuàng)建模板，在特征提取的基礎(chǔ)上自動(dòng)刪除繪制三維工程圖時(shí)生成的冗余邊線。但是采用該方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)得到的三維工程圖的利用率較。

為解決上述方法中存在的問題提出一種基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。Revit是BIM技術(shù)中的軟件，在Revit軟件中存在三個(gè)系列的軟件，分別是水暖電、結(jié)構(gòu)和建筑，可以通過Revit軟件得到三維工程設(shè)計(jì)圖[8]。

1 基于Revit軟件的三維工程制圖具體步驟

1） 加載建筑模型

建筑模型是結(jié)構(gòu)主體構(gòu)建中的主體，對(duì)建筑模型進(jìn)行修改需要在降低建筑使用功能及藝術(shù)效果受到的影響的基礎(chǔ)上完成。Revit軟件可在工程的結(jié)構(gòu)樣板中輸入工程建筑方案和模型設(shè)計(jì)方案的信息。

2） 布置受力構(gòu)件

三維模型和平面視圖之間的參數(shù)在Revit軟件中是相互關(guān)聯(lián)的[9?10]。豎向抗側(cè)力、水平和豎向承重構(gòu)件的布置，需要工程師在建筑初步模型的基礎(chǔ)上完成，以建筑模型為參照，降低建筑構(gòu)件與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生碰撞沖突。

3） 有限元分析軟件

Revit軟件中的數(shù)據(jù)是可以共享的，選擇有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行檢查，需要存在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接口，使結(jié)構(gòu)模型中的荷載工況和集合尺寸可以通過間接或直接的方式轉(zhuǎn)換成分析數(shù)據(jù)，避免重復(fù)建模的現(xiàn)象[11]。

2 三維工程制圖系統(tǒng)

Revit軟件中新建對(duì)象的常用用具分別為項(xiàng)目、族、體量、標(biāo)題欄、注釋符號(hào)等，如圖1所示。

1） 項(xiàng)目。信息化的建筑模型，具有工程項(xiàng)目中全部設(shè)計(jì)信息的數(shù)據(jù)庫。

2） 族。結(jié)構(gòu)圖元和建筑圖元可以通過族編輯平臺(tái)實(shí)現(xiàn)；可以設(shè)置不同的參數(shù)以滿足用戶要求的變化，并根據(jù)設(shè)計(jì)需要構(gòu)建詳圖構(gòu)件。

3） 概念體量。概念設(shè)計(jì)中的核心模型為體量工具。用戶可以在項(xiàng)目概念設(shè)計(jì)前期或設(shè)計(jì)階段中以建筑物的體塊和形體之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，采用體塊模型對(duì)建筑的空間和體型進(jìn)行推敲、分析，通過體量分析工具完成工程各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，為用戶調(diào)整體量模塊提供便利。

在保障所有人進(jìn)行本職工作的基礎(chǔ)上，可以使多個(gè)成員在相同的網(wǎng)絡(luò)中共同分享一個(gè)模型，為工程師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)中提供技術(shù)支持。在Revit軟件中繪制三維工程圖的流程圖如圖2所示。

在Revit中構(gòu)建建筑工程的模型能夠得到結(jié)構(gòu)模型，工程設(shè)計(jì)師可以通過結(jié)構(gòu)模型對(duì)工程建筑進(jìn)行簡單的分析，在Revit軟件中生成的結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

通過BIM技術(shù)中的Revit軟件構(gòu)建工程的結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)構(gòu)模型中對(duì)工程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。根據(jù)工程三維模型得到剖面、立面和平面圖，自動(dòng)更新生成視圖和圖紙，實(shí)現(xiàn)三維工程圖的繪制。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的整體有效性，需要對(duì)基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行測試，本次測試的操作系統(tǒng)為Windows 7，內(nèi)存容量為8 GB，硬盤容量為120 GB。分別采用基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、基于模板的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、基于UG的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法繪制三維工程圖，對(duì)比三種不同方法得到的三維工程圖的準(zhǔn)確度，測試結(jié)果如圖4所示。

圖4a）為基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的測試結(jié)果。分析圖4a）可知，采用基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的準(zhǔn)確度均在80%以上。圖4b）為基于模板的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的測試結(jié)果。分析圖4b）可知，采用基于模板的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的準(zhǔn)確度均在50%左右。圖4c）為基于UG的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的測試結(jié)果。分析圖4c）可知，采用基于UG的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的準(zhǔn)確度均低于30%。對(duì)比三種不同方法的測試結(jié)果可知，基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖準(zhǔn)確度高，因?yàn)樵摲椒ㄍㄟ^有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行檢查，并將檢查結(jié)果反饋到軟件中，對(duì)模型進(jìn)行修改和更新，提高了三維工程圖的準(zhǔn)確度。

分別采用基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、基于模板的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、基于UG的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行測試，對(duì)比三種不同方法得到的三維工程圖的利用率，測試結(jié)果如圖5所示。

分析圖5a）可知，采用基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的利用率高達(dá)96%；分析圖5b）可知采用基于模板的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的利用率最高為78%；分析圖5c）可知，采用基于UG的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的利用率最高為60%。對(duì)比三種不同方法的測試結(jié)果可知，采用基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖的利用率較高。

4 結(jié) 語

三維工程圖在建筑工程中具有重要作用，當(dāng)前三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的三維工程圖準(zhǔn)確度低、利用率低，因此提出一種基于Revit軟件的三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。本文解決了當(dāng)前三維工程制圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中存在的問題，并進(jìn)行了優(yōu)化，得到的三維工程圖的準(zhǔn)確度高、利用率高，為當(dāng)代工程的建筑做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱文博，瞿元賞，崔怡.淺議“工程制圖基礎(chǔ)”的教學(xué)內(nèi)容和方法[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2017，39（1）：69?73.

ZHU Wenbo， QU Yuanshang， CUI Yi. On the teaching content and methods of "fundamentals of engineering drawing" [J]. Journal of University of Shanghai For Science and Technology （Social science）， 2017， 39（1）： 69?73.

[2] 申家海.南昌高鐵站房空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)BIM施工模擬技術(shù)研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2017，32（8）：108?112.

SHEN Jiahai. Research on the BIM construction simulation technique of space truss structure of Nanchang railway station [J]. Steel construction， 2017， 32（8）： 108?112.

[3] 馬彎，易思蓉，楊冬營，等.基于BIM技術(shù)的鐵路中間站三維設(shè)計(jì)方法研究及實(shí)踐[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2017，61（10）：43?47.

MA Wan， YI Sirong， YANG Dongying， et al. Research on BIM?based 3D design of railway intermediate station and its implementation [J]. Railway standard design， 2017， 61（10）： 43?47.

[4] 方海龍，曾亞武.基于Revit的BIM技術(shù)在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)，2016，47（4）：353?356.

FANG Hailong， ZENG Yawu. Revit?based BIM technology in study on application of design of underground structures [J]. Architecture technology， 2016， 47（4）： 353?356.

[5] 陳志楊，羅飛.基于WebGL的Revit三維建筑模型重建[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，44（6）：608?613.

CHEN Zhiyang， LUO Fei. Revit three?dimensional building model reconstruction based on WebGL [J]. Journal of Zhejiang University of Technology， 2016， 44（6）： 608?613.

[6] 陳友東，李建友，游瑋.基于模板的工程圖生成[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，42（5）：927?933.

CHEN Youdong， LI Jianyou， YOU Wei. Approach based on template for engineering drawing [J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2016， 42（5）： 927?933.

[7] 黃浪，郭順生，唐紅濤，等.基于UG的定型模工程圖自動(dòng)標(biāo)注研究[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2016，37（5）：639?647.

HUANG Lang， GUO Shunsheng， TANG Hongtao， et al. Research on automatic dimensioning of the engineering drawing of the calibrators based on UG [J]. Journal of graphics， 2016， 37（5）： 639?647.

[8] 張立華.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)階段的模型構(gòu)建研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2016，39（1）：113?117.

ZHANG Lihua. Research on model construction in architectural design stage applied with BIM technology [J]. Modern electronics technique， 2016， 39（1）： 113?117.

[9] 唐紅，孔政，龍騰.建筑信息建模技術(shù)在武漢某超大型深基坑工程中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2016，46（11）：197?200.

TANG Hong， KONG Zheng， LONG Teng. Application of BIM technology in a super deep excavation project in Wuhan [J]. Industrial construction， 2016， 46（11）： 197?200.

[10] 周雷，史叢樂.基于STM32的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2017，25（9）：145?148.

ZHOU Lei， SHI Congle. The design and application of quadrotor system based on the STM32 [J]. Electronic design engineering， 2017， 25（9）： 145?148.

[11] 佟楊，黃碩，劉赟，等.發(fā)電廠集中空調(diào)系統(tǒng)三維設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J].暖通空調(diào)，2017，47（5）：103?106.

TONG Yang， HUANG Shuo， LIU Yun， et al. Application of three?dimensional design to central air conditioning system in power plant [J]. Heating ventilating & air conditioning， 2017， 47（5）： 103?106.