基于Revit的高樁碼頭快速建模軟件開發研究

洪亞東

摘 要：站在2021年這個時間節點上再談論BIM技術的重要性已經是毋庸置疑的，盡管經過十多年發展BIM技術已經較為成熟，但在一些工程領域上仍然有很多發展的空間。就高樁碼頭工程而言，盡管revit軟件是實現高樁碼頭BIM建模的較為成熟的解決方案，但目前其操作過程仍然較為復雜。研究以高樁碼頭領域BIM建模技術較為成熟為前提，通過對現有建模流程梳理、族構件分類及優化、計算機建模流程梳理、不同專業和規范整合、GUI界面設計等方面進行較為深入地研究和分析，探討了基于Revit軟件的高樁碼頭快速建模軟件的實現方式。通過研究表明，通過二次開發的方式實現高樁碼頭BIM模型的快速建模是可行的。

關鍵詞：revit;高樁碼頭;二次開發;BIM

中圖分類號：TU203? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0082-03

2021年是“十四五規劃”的啟航之年，尤其對于國家各類基礎設施建設的規劃和發展非常重要。站在2021年這個時間節點上再談論BIM技術的重要性已然毫無意義，無論是中央還是地方，陸陸續續出臺的各項政策已經表明了BIM技術在未來建筑、交通、市政等行業發展中的重要地位。本文將以高樁碼頭領域BIM建模技術較為成熟為前提，研究通過計算機語言實現高樁碼頭快速建模的方法。

1 研究背景和意義

1.1 研究背景

近年來，國家和地方的住建、交通等部門接連出臺了大量推廣BIM技術應用的政策文件突出地表現出BIM技術在行業發展中的重要地位[1]。

就高樁碼頭工程中的BIM應用而言，雖然整體應用推廣程度不如公路、建筑、橋梁、管廊等領域，但相關研究及應用已經在高樁碼頭工程中展開[2-3]，并且已經取得部分成果。其中，個別領先的設計院及軟件供應商已經出臺定制化的建模軟件。

軟件平臺方面，經過對比Autodesk、Bentley、Catia等重要的BIM平臺發現，在高樁碼頭領域真正決定BIM推廣性的不是能否實現相關功能，而是BIM平臺的拓展能力和行業內的認可度。顯然在此方面Autodesk家族中以revit為核心的系列軟件更加適合。因此這也是選擇revit軟件作為本研究的基礎平臺的原因。

1.2 研究目的

本研究的目的旨在提高BIM設計的質量及效率，推動BIM在正向設計中的應用。通過對revit中設計功能的整合，使之更加適用于高樁碼頭工程的設計，使設計更加簡單、快捷。同時，將繁瑣的操作轉化為簡單的輸入輸出，大大減少建模過程中出現的錯漏，提高設計質量。

1.3研究意義

高樁碼頭BIM模型快速建模軟件的根本思路是希望將繁瑣而重復的手動建模過程交給計算機區完成，利用計算機高效的數據處理能力實現人工的節約合理利用[4-5]。本軟件的開發在實現以上功能的同時，也大大拓展了高樁碼頭領域中BIM技術的應用面和適用性。

2主要研究內容

2.1現有建模流程梳理

目前使用手動對高樁碼頭項目進行BIM建模的流程和相關技術已經比較成熟，梳理現有的高樁碼頭項目手動建模流程是對快速建模軟件的重要參考[6]。手動建模的流程有別于項目設計流程，更傾向于軟件使用流程。通過梳理手動建模的流程可以使可優化或可由計算機替代的繁雜步驟暴露出來，是后續工作的重要前提。

2.2族構件分類

通常的族構件分類主要是按照族構件類型、建模深度、構件使用類型等原則進行分類，但在計算機輔助建模的前提下，需將族構件按照計算機語言容易識別和計算機編程的規則進行分類。本次研究首先進行一級分類，將族構件分為自定義類型構件和固定類型構件兩大類。自定義類型構件主要指的是構件族在被模型調用后需要根據實際尺寸進行長度、寬度、高度等尺寸信息調整的構件。固定類型構件主要是指尺寸信息不需要調整的固定大小的構件。一級分類之下會根據構件使用類型進行二級分類，例如自定義類型構件有樁、橫梁、靠船構件等，固定類型構件有系船柱、橡膠護舷等。二級分類構件又可根據具體的型號或類型進行三級分類。

2.3族構件優化

由于計算機數字化建模是基于計算機語言，要求各組成構件需具有一定規律性，因此手動建模時生成的參數化族構件并不一定可以直接用于計算機建模，因此需要對族構件進行優化。本次研究中族構件優化方式為將自定義類型構件全部轉化為以基于線的公制常規模型進行建模，固定類型構件全部轉化為公制常規模型進行建模，且將定位點進行統一便于計算機進行統一的識別和定位。

2.4梳理計算機建模流程

以高樁碼頭結構設計思路為基礎，在充分考慮計算機語言的特殊性前提下，結合前期對手動建模梳理的問題，探索可通過編程語言實現的計算機建模流程。主要思路是先對模型進行總體定位，再依次進行樁、橫梁、縱梁、面板等主體構件建模，最后進行系船柱、護輪坎等次要構件的建模。

2.5不同專業整合、規范整合

高樁碼頭BIM建模主要是以水工結構專業建模為主體。手動建模時通常是通過協同設計的方式實現不同專業的整合。而計算機建模除了可以后期進行協同設計外，還可通過三種方式更好地實現不同專業的整合。對于設備和固定構件類可以通過將族構件導入到軟件中進行快速建模。對于管道類的構件可以通過統一的開孔進行建模。對于其他構件模型上預留接口的形式完善模型。

相對于手動建模的毫無約束，計算機建模可以利用計算機信息輸入的特殊方式實現規范的整合。例如自定義類型構件可通過約束其尺寸的方式、固定類型構件可通過信息輸入時限制選項的方式、一些特殊的情況可以通過彈窗報錯的方式等。

2.6形成快速建模軟件

有了上述研究作為基礎，那么形成快速建模軟件只剩下最后兩個問題：一個是編程手段的實現;另一個是GUI軟件用戶界面設計。通過對revit軟件相兼容的編程語言，包括Visual Basic.NET、C#、C++/CLI等，進行對比后確定本次研究通過C#語言進行實現。具體編程過程與專業無關，此處不加贅述。GUI軟件用戶界面在設計時主要遵循的原則是盡可能地接近高樁碼頭設計工作者的設計和使用邏輯，同時將同類功能集中設置并盡量使界面簡潔化。設計過程中借鑒了高樁碼頭設計師常用的商用軟件的用戶界面形態，力求為初次使用快速建模軟件的高樁碼頭設計者提供更加熟悉的操作環境，從而降低上手難度。

2.7形成軟件用戶手冊

軟件用戶手冊是軟件開發完成后，對軟件的組成及使用進行詳細說明的文字材料。本軟件用戶手冊是在前期研究和軟件開發的基礎之上整理形成的，主要是對高樁碼頭快速建模軟件用戶界面各組成部分進行介紹，并根據使用順序深入介紹各組成部分的具體功能，包括建模功能、模型修改功能、族構件導入功能等。

3 快速建模軟件

3.1快速建模軟件操作界面

高樁碼頭BIM模型快速建模軟件操作界面主要由身份驗證區、項目基本信息區、結構設計區、工藝布置區、模型管理區等五個部分組成，如圖1所示。身份驗證區主要負責用戶登錄和退出登錄的功能，若未登錄時，本軟件其余所有功能均不可使用。項目基本信息區負責項目基本信息的錄入，以及通過提取項目定位信息確定項目模型主要參照標高和參照線。結構設計區主要是針對高樁碼頭BIM模型水工結構部分的建模工作。工藝布置區主要是針對除水工結構模型以外的，以工藝部分為主的建模工作。模型管理區是針對模型構件間的交融問題、族構件的導入、模型數據的輸出等服務于建模的其他功能。

3.2 快速建模軟件使用流程

本軟件的使用流程主要是以手動建模的流程為基礎，充分考慮高樁碼頭工程傳統的設計思路和計算機運行邏輯融合整理而成。與高樁碼頭設計思路保持基本同步。主要流程如圖2所示。具體來說就是三點：

（1）由大到小。即先進行項目模型的定位，后進行具體構件的載入。

（2）由下到上。即按照傳統的設計思路，遵循樁基、橫梁、縱梁、面板等的順序，先基礎結構后上部結構。

（3）由整體到局部。即先進行樁基、梁系等框架部分的建模，再進行系船柱、護輪坎等細節構件的建模。

3.3 快速建模軟件主要功能

高樁碼頭BIM模型快速建模軟件主要是圍繞高樁碼頭快速建模這一核心功能展開，結合服務建模過程的各項功能，形成高樁碼頭快速建模、已建模型快速修改和族構件導入三大主要功能。

3.3.1高樁碼頭快速建模

作為本軟件的核心功能，高樁碼頭快速建模功能可以實現常規高樁碼頭項目的快速建模工作，且主要結構的建模操作過程僅需要通過參數輸入的形式即可完成，建模思路基本與傳統高樁碼頭設計思路相同，因此更加易于上手，操作難度基本與商用結構計算軟件難度相當。

3.3.2已建模型快速修改

快速建模是對建模過程中的重復操作問題提出了很好的解決方案，通常是通過相同設置重復使用實現的。但實際設計中常常會出現局部設計參數不符合整體參數規律的情況，因此就需要對已建模型進行局部的修改和調整。本軟件對此同樣提出了快速解決的方案。其思路是與快速建模相結合，通過細化參數和同類合并的方式，可以準確定位每一個族構件，從而實現模型的快速修改功能。

3.3.3族構件導入

本軟件在初始狀態默認包含高樁碼頭建模常用族，但真正使用過程中必然會出現族構件不夠用的情況。為方便本軟件后期的拓展，軟件在設計過程中加入族構件導入功能。在滿足前期研究的族構件分類規則和不同分類的建模規則的前提下，可將新建族構件導入軟件中，實現與默認構件相同的尺寸調整、參數信息輸入、實時預覽等功能。

4 結論

目前雖然revit軟件是實現高樁碼頭BIM建模的較為成熟的解決方案，但其操作過程仍然較為復雜。本文以高樁碼頭領域BIM建模技術較為成熟為前提，通過對現有建模流程梳理、族構件分類及優化、計算機建模流程梳理、不同專業和規范整合、GUI界面設計等方面進行較為深入地研究和分析，探討了基于Revit軟件的高樁碼頭快速建模軟件的實現方式。通過研究表明，通過二次開發的方式實現高樁碼頭BIM模型的快速建模是可行的。

參考文獻：

[1]陳捷，沈壽亮，齊魯尚. BIM技術在高樁碼頭工程設計中的應用研究[J]. 中國水運（下半月），2018，v.18（11）：144-145.

[2]潘春昌. 可視化編程在高樁碼頭BIM設計中提高效率的探討[J]. 港工技術，2018，v.55;No.245（04）：81-83.

[3]何歡. BIM建模軟件Revit在高樁碼頭設計中的應用[J]. 中國水運.航道科技，2019，No.613（03）：55-60.

[4]鈕鑫鑫，鐘瑋琦，孔繁榮，李明柱. 淺談基于Revit平臺的二次開發[J]. 甘肅科技，2020，v.36（20）：12-14.

[5]徐劍. Revit系統軟件二次開發研究[J]. 鐵路技術創新，2014，（05）：39-41.

[6]張藝晶，杜守軍，趙坤，張鵬飛. Revit軟件二次開發和項目上的應用研究[J]. 河北企業，2015，No.316（11）：121-123.