基于Revit+Dynamo 模式的疊合板參數化建模

楊凌峰，周海威，晉 強*，黎 康

（1.新疆農業大學 水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊；2.新疆BIM 及裝配式工程技術研究中心，新疆 烏魯木齊；3.新疆新冶建筑集成科技有限公司，新疆 烏魯木齊）

改革開放至今，我國在工程建造方面取得了巨大成就，但是和其他國家相比，我國這一領域的數字化水平仍然處于較低的階段，碎片化、粗放式的建造方式也存在一系列問題，而利用建筑信息模型（Building Information Modeling, BIM）在工程中設計階段和生產階段的應用可以減少建造過程中的失誤并且提高建造的質量和各專業協調能力。放眼全球，我們可以從錫麥肯全球研究院（MGI）發表的調查報告中看出，在提到的22 個行業中，工程建造領域的數字化水平在全球國民經濟各行業中排名倒數第二位，遠遠落后于建造行業。而我國發布的《中國制造2025》指出了加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，主攻智能制造，最終實現制造業強國的這一目標。BIM技術正是實現這一目標的重要途徑。由此可見，BIM技術是未來建筑行業的重要趨勢[1-4]。

1 工程案例

交建翰博苑位于烏魯木齊市新市區冶金街北側，是新疆地區首個所有單體均為裝配式建筑的小區，整體效果如圖1 所示。該工程總建筑面積97 405.79 m2，其中地上建筑面積71 978.81 m2、地下建筑面積25 426.98 m2。交建翰博苑利用BIM技術輔助施工過程[5]，并結合了裝配式建筑綠色施工準則，為綠色施工的實現提供技術支持和載體。本文以翰博苑4#住宅樓為例，地上部分為裝配式混凝土剪力墻結構，豎向構件采用高精度模板，水平構件采用桁架鋼筋混凝土疊合板樓蓋。

圖1 工程案例小區鳥瞰效果圖

2 Revit 軟件與Dynamo 插件的概述

2.1 Revit 軟件的不足

Autodesk Revit 軟件對常規的建設項目創建界面友好，但在疊合板的創建過程中不僅操作繁瑣，而且疊合板輪廓線定位較為模糊，使模型的精度較低，無法滿足工程當中對于模型精度的要求。

2.2 Dynamo 平臺的特點

Dynamo 作為Revit 軟件的插件運行，是一種面向自定義節點的可視化編程語言環境，它可以將各種節點組合起來，形成可實現目標功能的可視化程序。除此之外，Dynamo 擁有可視化編譯程序的運行環境，這意味著設計師可以在可視化編程界面上調整程序邏輯、布局和節點，從而實現“所見即所得”的編程思想，大大提高了編程的效率和可靠性通過節點算法聯動軟件模型來達到工作效果，不需要使用者具有較高程度的編程專業知識。

最重要的是，Dynamo 作為Revit 軟件的插件運行，可以與Revit 軟件進行無縫集成，通過調用Revit的API 接口，實現軟件的定制化和擴展。這意味著工程師們可以利用Dynamo 快速地設計和開發各種工具、插件和腳本，用于自動化和優化建筑設計和構造流程，大大提高了工作效率和質量。

2.3 Revit 軟件與Dynamo 平臺的互補性

隨著BIM 技術的快速發展，Revit 軟件與Dynamo平臺的互補性也日益突顯。正是因為工程量的自動統計是基于Revit 的，并且統計時一般是在三維模型上進行操作的，這就取決于所建立模型的質量如何，工程量統計速度的關鍵性因素中就有了模型創建的效率這一因素。而Dynamo 平臺能夠對Revit 模型進行數據聯動，這也正是Revit 軟件與Dynamo 平臺互補性的體現之一。因此，對Revit 進行更深層次的二次開發[6]，進而有效提高建立Revit 模型的質量和效率。

3 疊合板參數化設計

3.1 疊合板概述

在Revit 中，疊合板可以通過族文件的方式進行建模。通過將三維建模轉化為疊合板族文件的設計過程，建筑工程師可以利用Revit 的數據管理能力[7]，快速構建出復雜的疊合板結構模型，滿足不同的工程設計需求。疊合板的建模和計算過程正是 Revit 和Dynamo 配合使用的優良例證，充分發揮了BIM 技術的特點和優勢。

3.2 疊合板參數化生成思路

在Revit 平臺中創建疊合板時，需要使用樓板功能來繪制疊合板的輪廓線，在此創建過程中不僅操作繁瑣，而且疊合板輪廓線的定位也很模糊，單次的樓板繪制也只能創建一塊疊合板，無法批量生成，導致模型的繪制效率比較低。在任務量大時更是需要耗費大量的時間和精力[8]。針對此問題，采用參數法建模并開發插件，使其能夠在指定區域進行疊合板的智能生成，建立一個由Revit 中的模型直接進行疊合板模型深化以及構件出圖的橋梁。因為插件的開發目的是為了應用到項目中，插件的功能設計要貼合實際的施工工藝。因此，在開發之前我們首先對疊合板的施工過程進行梳理，鋼筋混凝土疊合板的施工流程如圖2 所示。在施工過程中涉及到的BIM 模型包含疊合板支座、預制底板、現澆疊合層以及現澆接縫。

圖2 疊合板施工流程

3.3 疊合板參數化生成邏輯

按照程序參數計算輸出的位移數據，以交互參數為程序方法調用判斷依據，利用Revit API 修改模型并創建模型。樓板類型則以Revit 族類型進行劃分，命名不同的族類型名稱，并賦予其面層結構材質，為材質表面創建圖案填充，進而實現樓板類型與Revit 模型的對應關系。

如圖3 所示，在模型參數化生成的過程中，可以用原樓板的模型線作為所有樓板生成的原始定位數據，處于上層的現澆板直接采取原始模型線，依據交互參數來篩選現澆樓板厚度，并通過族類型參數的設定，定位族類型名稱新建樓板，實現參數化厚度調整。而預制板和拼接縫則是需要對原始定位數據進行偏移來生成，我們以輸出的位移參數為偏移數值，通過偏移原始頂點的X 軸與Y 軸，建立新的模型線集合，并篩選預制樓板厚度進行Revit 模型的創建，進而實現模型生成，并保證模型精細度。

圖3 樓板參數化生成示意

3.4 疊合板參數化生成

程序根據預處理功能梳理的模型線集合順序，獲取樓板邊緣線，并將其放入已經設定好的Entiy 封裝類中。定義Entiy 類時創建承載Line 實例的屬性以及線中點的屬性，為Entiy 類寫入構造函數，建立中點屬性的構造初始值，設定創建該類時必須提供一個Line 類型的實例。通過特征對比線中點屬性中X 與Y 的數值大小進行集合排序，創建原始點位數據，以此作為所有樓板生成的基礎。計算樓板模型線長度，傳遞給主窗口程序，通過“Show Dialog”方法將窗口模態展示，程序計算將在窗口未執行完之前停止運行，等待模態窗口傳回參數，主窗口內定義了次窗口的展示區域，在交互結束后，次窗口將數據轉接給主窗口，再通過主程序的窗口實例獲取參數。根據樓板拆分方向以及數量的選擇可以形成四種疊合板生成方法，疊合板模型線代碼如圖4 所示。方法數據由double 類型的實例代替，程序獲取主窗口的交互參數后，將數值寫入對應的實例中，完成參數化模型線生成。在Revit API 中，Document 類中的“New Floor”方法用于新建樓板模型，方法構造函數需提 供 “Curve Array profile”、“Floor Type floor Type”、“Level” 與“Bool structural”參數，對應物理屬性分別為模型線集合、樓板族類型、標高與結構參數，程序會根據交互參數中預制板厚度與現澆板厚度進行族類型的篩選來滿足拆分厚度的需求，并設置標高的偏移距離，防止模型碰撞[9-10]，最終得到相對應的預制板、現澆板與拼接縫，實現參數化疊合板生成。

圖4 疊合板模型線部分核心代碼

4 結論

本文探討了在疊合板參數化設計中BIM 技術的應用，并以實際工程項目為例，針對操作繁瑣、疊合板輪廓線定位模糊，且無法批量生成而導致模型繪制效率比較低等問題開展研究。采用Revit + Dynamo 的參數化建模方法，分析了疊合板參數化設計的思路和邏輯，并利用Dynamo 技術完成了模型布置，大幅提高了建模的效率與精度，同時也為后續的施工起到了切實的指導意義。目前土木工程的BIM應用從項目的設計階段、施工階段及后期運維階段均已展開，涵蓋了工程項目的整個生命周期。未來，隨著BIM技術的不斷發展，Revit 和Dynamo 的應用范圍將會變得越來越廣泛，為建筑工程師們提供更多更好的工具來實現可持續發展的建筑設計和建造。