基于revit平臺下機電設備路徑敷設建模方法探究

杜 沛 林， 龐 元 劼， 黃 凱

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

近年來，BIM設計因其本身具有的巨大優勢在國內外工程設計行業發展迅速。隨著BIM技術的成熟，越來越多的水電項目采用三維設計。revit是我國建筑業BIM體系中使用最廣泛的軟件之一[1-3]，但revit軟件在設計之初，主要面向工業和民用建筑行業，缺少用于電力行業的專業族庫。因此若對每個水電站項目單獨創建對應的機電設備族，則耗時耗力，效率低下。同時，現有機電設備族無法直接使用revit軟件的部分功能(如路徑敷設)[4]。

針對以上問題，以離相封閉母線為例，探討了對revit軟件進行二次開發的建模技術，以滿足水電站機電設計的要求。通過這種建模技術，一方面保證了族庫的質量和實用性，另一方面便于進行空間布置，減少了設計中的建模工作量，提高了設計效率。對于類似種類繁多且有路徑敷設需求的機電設備建模，具有參考意義。

2 離相封閉母線建族中的問題分析

2.1 離相封閉母線族在設計中的需求

離相封閉母線(IPB)是水電項目中重要的電氣設備之一，其基本特征是路徑較長、支路復雜、與之連接的設備較多且各種標準段形狀多樣。同時，每個水電站項目的離相封閉母線受廠房布置的限制，其直徑、結構、尺寸、長度有較大差異。因此，離相封閉母線的建族需在設計中調整參數，并且可以根據廠房布置調整位置。離相封閉母線的復雜結構，如具有支吊架和內部結構如導體、CT、軟連接等，在技施設計的圖紙中均需表示。

2.2 現有revit軟件中的限制

在revit軟件中有族分為2種：系統族和構件族。系統族是在revit中預定義的族，定義為系統族的機電設備有電纜橋架、線管、風管等。revit中的系統族具有定義起點和終點后，就可自動生成模型，且可自動生成彎通、三通等連接件[4]，非常適合于離相封閉母線等有路徑敷設需求的機電設備。但是因為revit的軟件設置，無法將新創建的構建族定位為系統族。而對于內部具有導體和CT等結構的離相封閉母線來說，revit現有的系統族無法滿足設計在全生命周期的精度需求。

3 離相封閉母線及支吊架族庫的制作

基于離相封閉母線族的需求和revit軟件的限制，選擇構件族為離相封閉母線建模，選擇族類型為線管配件，并以此制作完善的離相封閉母線及支吊架族庫。族庫制作完成后，將族庫以線管配件的形式與線管系統族關聯。

3.1 離相封閉母線參數的選擇

在水電站設計中，不同水電站離相封閉母線的外殼外徑和導體直徑各不相同。如果每種尺寸都單獨建模，不僅建模工作量巨大，使用、管理和維護族庫也是難題。因此，采用參數化建模的思路[5]，每類離相封閉母線只做一個族。不僅減少了離相封閉母線族的數量，還減少了建族的工作量。同時，設計者也無需在族庫中篩選相應尺寸的離相封閉母線，提高了設計效率。

在離相封閉母線參數化建模中，需對模型參數進行取舍。雖然更多的參數和細節特征會讓模型更精細和美觀，但參數的增加會使建模和維護的工作量成倍增加。另一方面，隨著參數的增加，參數間的關系會越來越復雜且難以控制，容易造成模型的生成失敗，并且很難查找原因。因此，離相封閉母線建模中只保留了水電工程設計關注的參數，離相封閉母線參數選擇見圖1。

圖1 離相封閉母線參數選擇

以IPB三通異徑T型三通為例，總共用了22個參數。其中，母線外徑是與系統族匹配的唯一特征參數；導體材質、母線材質、導體厚度等參數來源于廠家樣本；其他參數需根據離相封閉母線的布置進行確定。

3.2 離相封閉母線族庫的制作

按照以上原則，對所有水電站三維設計中需要用到的離相封閉母線族進行參數化建模組成族庫，具體包括：CT斷口、抱瓦三相、檢修孔、三角接頭、三通異徑T形三相、橡膠波紋管、彎通、直段、傾斜母線等。主要尺寸均參照廠家樣本中主要構件尺寸，以確保族構件的所有規格均能與實物吻合，操作簡單且靈活實用，部分離相封閉母線族庫見圖2。

圖2 部分離相封閉母線族庫

制作完成后，按照統一的規則對所有族進行命名，以方便查找。

3.3 支吊架族庫的制作

按照相同規則，對離相封閉母線所需支吊架也進行參數化建模組成族庫，具體包括：兩點單吊、兩點兩吊、兩點三吊、三點兩吊、四點三吊、結構吊架、單相單點、單相兩點、兩相兩點、三相兩點、三相四點等。支吊架族孔徑大小均為可調整的參數。部分支吊架族庫效果展示見圖3。

圖3 部分支吊架族庫

4 離相封閉母線在設計中的建模方法

4.1 離相封閉母線的快速布置建模

在水電站的預可研和可研等前期設計工作中，離相封閉母線的模型并不需要達到技施設計階段的精度要求。支吊架、離相封閉母線的內部結構等可以不顯示，只需快速布置離相封閉母線用于方案比選或造價估算。可使用線管系統族作為離相封閉母線，進行快速敷設。在確定管徑、起點和終點后，軟件可自動生成離相封閉母線模型，離相封閉母線快速敷設見圖4。

圖4 離相封閉母線快速敷設

圖4中，直段部分的離相封閉母線為線管系統族，不具有內部結構。彎曲、接口段的離相封閉母線為前文制作的構件族，具有內部結構，其外徑尺寸可根據直段離相封閉母線的外徑自動匹配，類型可根據需要進行更換。在進行視圖設置后，可統一外表顏色用于三維方案展示。

4.2 離相封閉母線的技施設計建模

在技施階段，離相封閉母線的圖紙需詳細表示支吊架的型號、尺寸及位置，離相封閉母線的內部的結構需表示導體尺寸，端子的位置等。線管系統族制作的模型精度已無法滿足要求，可以用線管配件族的形式，增加支吊架、CT等族，在前一設計階段已經制作好的離相封閉母線模型上自動匹配布置。所有設備布置完成后，再將模型中的線管系統族用離相封閉母線族進行替換，即可完成技施精度的三維離相封閉母線設計。離相封閉母線成果模型見圖5。

圖5 離相封閉母線成果模型

4.3 水電站全生命周期的設計方法

在電站的預可研和可研設計階段，可使用精度要求較低的系統族進行離相封閉母線的快速布置和方案比選，制作和定位離相封閉母線的模型。在電站的技施階段，可繼續利用前一設計階段的模型成果，通過增加支吊架、CT等族，增加離相封閉母線族的精細程度，達到技施設計的要求。整個設計階段，離相封閉母線的建模工作均可使用revit軟件系統族的自動識別、布置功能。在電站的全生命階段的設計中，可通過不斷完善同一模型，最終完成設計。一方面保持了設計的連續性，另一方面滿足了不同階段的設計需求。

5 結 語

在目前revit軟件的設計環境下，水電站的部分機電設備族無法直接完成系統族的部分功能。采用族庫制作及建模方法，可有效解決該類問題。對于有類似設計需求，但沒有相應系統族的其他機電設備，如共箱封閉母線、GIL和綜合管線等，也可參照該方法進行族庫建設和建模設計。