基于Dynamo 可視化編程建模的BIM 應用

蔣帥

（廈門市市政工程設計院有限公司，福建 廈門361000）

1 概述

廈門健康步道（狐尾山- 仙岳山- 湖邊水庫- 觀音山步道）景觀提升工程是廈門島中北部重要的生態節點，貫穿本島東西方向的山海步行通廊，其中節點二、三異形橋梁上跨現有道路，交通網絡繁雜，空間維度多樣化，工期緊施工難度大。急需創建BIM模型，以模型為依據提前發現問題、規避問題，提高項目參與各方的溝通效率。

Autodesk Revit 的軟件建模存在局限性，無法創建復雜異形圖元，完成建筑物優美的造型。同時，在BIM建模過程中存在大量機械化重復性工作，給工作帶來負擔。而Revit 相關插件解決的問題有限，無法提出針對異形構的建解決方案。

針對上述問題，尋求Dynamo 解決方案：Dynamo 作為一個強大且易學易用的編程平臺，為包括revit 在內的一系列Autodesk系列產品實現功能拓展，幫助用戶進行更智能的三維復雜異形模型創建，以及更便捷地管理模型信息，用程序代替重復性工作提高效率。

2 模型創建思路

本項目通過Dynamo+Excel+Revit 的方式實現批量創建修改圖元，達到快速創建模型的目的，項目的BIM技術路線如圖1所示：

2.1 模型拆分

本項目采用Revit+Dynamo 的方式完成復雜異形橋梁的創建。考慮到整合模型的運行效率，確保軟硬件運行性能的流暢，同時也確保模型在施工階段的應用，在專業劃分的前提下，宜按施工工藝、施工區域劃分拆分模型。結合本項目特點對模型進行拆分，分為橋梁上部、橋梁下部以及附屬專業的內容，以單個文件大小不超過100M 為宜，參考CAD 底圖進行模型文件整合。

2.2 模型分類

在項目進行分布分項拆解后，模型已經分解成了若干種類型的圖元，面對成千上萬的圖元需要進行分類，基于Revit 軟件架構原因，Revit 做不了平縱面都是曲線的圖元，意味著僅僅依靠Revit 是完成不了路橋模型的創建，更何況是本項目異形鋼箱梁橋。針對不同類型的圖元有不同的創建方法，故對拆分后的圖元進行分類。圖元分類依據是取決于模型本身是否能由Revit 軟件創建，但凡能夠通過Revit 來創建的圖元是常規圖元，Revit 創建不了的圖元，需要借助Dynamo 來創建的圖元是異形圖元。

2.3 創建模型

根據模型的分類，采取對應的解決方法。當圖元為常規圖元，但是圖元數量繁多且同種類型的圖元呈現一定的規律進行變化的時候，將該類型的圖元進行參數化驅動并且，控制確保圖元的參數化能通過輸入數值實現。在此基礎上把這些參數化的數值寫入到Excel 的表格中，通過Dynamo 讀取Excel 表格數據，批量把參數賦予給這些圖元后放置在相應的位置上，完成創建。

當圖元為異形圖元時，分析圖元形體生成的思路，圖元的創建無外乎拉伸、旋轉，放樣和融合，又或者是由兩個或者多個圖元進行布爾運算形成，分析好圖元的生成思路后進行創建。

2.4 模型信息完善

根據建模標準中關于模型圖元信息添加的相關要求，去圖元進行屬性信息的添加。首先在Excel 羅列需要添加至圖元的信息，充分利用Excel 的強大功能，省去了人為手動輸入信息，大大節省工作時間，再利用Dynamo 逐一匹配圖元和表格對應的信息，批量添加圖元屬性的功能，實現模型信息的完善。

2.5 模型整合

首先，新建一個綜合項目載入CAD 總平圖，根據CAD 總平圖的各專業之間的位置關系將各個專業的模型以鏈接的形式匯總到綜合項目。匯總之后通過傳遞項目標準，把所需要的過濾器，試圖樣板等傳遞到綜合項目中即可。

2.6 渲染出圖

目前市面上有很多的三維渲染軟件lumion、V-RAY、光輝城市等等，但是基于本項目立項之初便決定采用BIM+VR 的方式充分表達設計理念，預覽設計成果將項目效益最大化，故選擇Twinmotion 做為渲染軟件對接VR 設備。

由于Twinmotion 的軟件渲染原理是基于圖元的材質進行，但是由于Revit 軟件本身部分構件就不具備材質的比如線管，又或者是需要批量為同種類型添加制定材質時，無疑增加了工作量。同樣也可以是用Dynamo 解決批量為圖元添加材質，最終實現BIM模型傳遞至Twinmotion 軟件進行VR 體驗的目的。

材質是一種相對特別的圖元屬性，與上文提到的模型信息完善不同的地方，需要額外地為該類型的圖元添加項目參數，使得該類型的圖元都具備材質屬性，在此基礎上利用Dynamo先批量獲取圖元的材質列表，再批量用新的材質替換這些材質列表對應項，完成材質賦予。其中關鍵步驟在于項目管理面板中新建該材質名稱，通過Dynamo 的節點將材質名稱和材質ID匹配起來。

3 項目模型創建的重難點分析

理清模型創建思路后，明確本項目的重難點主要包括三塊內容：項目常規圖元的批量創建、項目異形圖元的創建、圖元信息的修改。通過Dynamo 可視化編程逐一解決以上三點內容，提高BIM工作效率，大大降低了本項目的難度。

3.1 常規圖元

現以橫隔板為例，說明通過Dynamo 批量創建的過程。核心思路是把橫隔板的輪廓放置在相應的坐標位置上，分成兩個步驟。第一步用Dynamo 實現批量創建坐標位置的功能，實現批量創建坐標位置這個功能是讀取Excel 表格點坐標，轉化為Dynamo 的數據。第二步創建橫隔板的輪廓，輪廓可通過Revit 創建后載入Dynamo 進行一系列處理。最后結合兩步成果，把輪廓批量放置在坐標位置上，實現批量創建常規圖元。

3.1.1 讀取Excel 數據

3.1.2 Excel 數據處理

3.1.3 數據重新生成坐標點

3.1.4 創建坐標系

3.1.5 載入輪廓

3.1.6 在對應坐標系上放置輪廓

3.1.7 輪廓形成實體

3.1.8 實體布爾運算

3.1.9 定義實體為族

3.2 異形圖元

現以鋼箱梁中的U 形加勁板為例，說明通過Dynamo 創建的過程，核心思路是把U 形加勁板的橫斷面輪廓放置在相應的位置上，放樣融合形成實體，實體經過簡單的布爾運算后得到最終的異形圖元，最后給異形圖元定義為Revit 的族文件。與批量創建常規圖元的不同之處在于通過輪廓融合放樣創建實體。

3.3 圖元信息修改

圖元信息的修改對于BIM工作人員來說，是一項繁重的工作。尤其是項目信息發生變更的情況下，導致項目圖元的信息參數也需要變動，著實讓BIM項目諸多人員堪憂。故有效的進行圖元的信息的批量修改對項目管理而言是十分有必要的，提高BIM的工作效率，將會大大降低工作人員的工作量。

3.3.1 為該類型圖元添加項目參數

3.3.2 獲取圖元的信息

3.3.3 設置圖元的參數信息（以材質為例）

4 Dynamo 在項目的價值作用

廈門健康步道橋梁節點橋梁是典型的異形鋼箱梁構造，項目包含大量的異形圖元，難以通過傳統方式建模實現。本項目研究利用Dynamo 可視化編程創建節點二、三橋異形梁模型的實施路徑，合理地運用Dynamo 強大的編程功能，補充Revit 的功能，實現Revit 針對異形圖元的解決方案。

本項目通過Dynamo 可視化編程創建節點二、三橋梁。項目編寫創建橋梁的程序，通過與Excel 數據交換的方式進行批量創建修改圖元，實現異形橋梁的快速建模。Dynamo 程序化建模能提高BIM 工作效率，針對因設計變更帶來模型調整，利用已經編寫好的程序替代人工修改，可大大提高建模效率，降低勞動強度，節省建模時間和人力成本。通過掌握先進BIM技術，提升項目市場競爭力，拓展BIM技術業務領域。

廈門健康步道節點橋梁是我院首次在異形鋼箱梁橋設計中應用BIM技術的項目，通過整合Dynamo 程序包，掌握異形鋼箱梁橋梁、其他異形構件快速建模的方法，實現異形構件的快速創建，為后續相關異形構件建模工作提供思路和借鑒。

5 成果分析

隨著國力的提升，人們對建筑物的要求也越來越高，在滿足使用需求的同時，開始追求優美的造型。Autodesk Revit 的軟件建模存在局限性。目前Revit 相關插件只能解決特定問題，且插件的開發周期成本等問題難以應付短時間項目的需要，Dynamo彌補了這個空白。

在Dynamo 被Autodesk 引入之后，極大地提高了Autodesk Revit 圖元創建和數據管理的能力，提高了工作效率，降低建模強度，豐富了軟件的可能性。隨著Dynamo 的普及，越來越多的Dynamo 節點包將被編寫為日后的工作中創造更大的價值。

結束語

目前越來越多的人意識到Dynamo 的優越性，一些大型的央企的施工單位BIM中心如中鐵、中交，通過Dynamo 可視化編程已經具備解決一般常規橋梁上的建模問題；江浙滬等BIM先進區域的一些大型設計院的BIM 中心已經具備Dynamo 程序包，極大的提高了BIM作業效率。掌握BIM技能的同時具備基礎的編程能力，能夠在日后的工作中發揮更大的價值，相信這將會是越來越多BIM從業者的共識。