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Revit基础上水闸工程样板开发及应用研究

2020-11-13 456 上传者：管理员

摘要：为探索BIM技术在中小型水利工程正向设计中的应用，以Revit软件为设计平台，研究Revit中水闸样板设计方法。利用软件提供的参数化建模功能建立水闸工程中常用构件，形成标准构件库，根据水闸设计出图标准和企业设计习惯设置项目属性，结合常见水闸结构型式设计预置构件相对位置关系，从而开发水闸设计样板。利用该水闸样板进行某水闸工程设计，可通过修改样板中的项目属性、预置构件属性等快速修改设计方案，并根据样板中的出图设置快速生成传统平面图纸，大大提高了水闸三维设计效率。

关键词：
BIM
参数化族
样板
水闸工程
设计
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1、引言

随着信息化、数字化协同设计理念的引入和推广，建筑信息模型（BIM）在水利、水电行业的应用日益增多。“十二五”以来国内大型水电项目逐渐减少，以水闸为代表的中小型水利工程项目占据了大量比例，BIM技术应用于中小型水利工程项目中的需求日益突出[1]，故研究BIM技术在中小型水利工程的应用势在必行。水利三维设计的首要工作是创建BIM模型，目前Autodesk的Revit软件应用较普遍，Revit的族参数化技术及样板构建技术为快速搭建BIM模型进行三维设计提供了便捷有效的技术手段。本文以Revit软件为设计平台，结合水闸工程的设计要求，建立水闸工程参数化构件库及水闸设计样板文件，并将其应用于实际工程，以探索BIM技术在中小型水利工程正向设计中的应用，为水闸工程的快速建模及设计提供技术手段。

2、Revit样板介绍与开发要素

2.1 Revit样板介绍

使用Revit进行三维设计及出图，需在项目中根据专业规范及出图要求修改项目工作环境设置，不仅工作内容重复繁琐，且容易产生标准不统一的问题。Revit软件可将项目设计过程中需载入的构件类型及出图设置等信息保存在样板文件中，在利用样板文件创建新项目时可调用样板中存储的信息来快速生成设计模型。样板文件以rte为后缀名。Revit中默认样板包括建筑、结构、机械、电气等，样板文件显然不能满足水闸工程设计需要，因此需结合水闸工程设计的实际需求与制图规范开发满足设计要求的水闸样板。

2.2 Revit样板开发要素

制作开发样板文件时，应综合考虑国家制图标准、企业制图标准等规范标准开发样板。基于典型构件族库开发、项目属性设置、实例位置关系三方面的开发要求，样板开发需考虑的要素如下。

(1）典型构件族库开发。具体为：(1)可参数化模型族库。包括水闸工程各典型构件模型库开发，用于在模版中将常用构件预先实例化，并可在实际项目工程中通过修改模型参数来调整模型尺寸。(2)注释符号族。包括轴网标头、高程点注释符号等，用于满足水利工程制图中辅助信息的要求。(3)图框族。为符合国家及企业制图标准的各类图框，用于生成图纸。

(2）项目属性设置。具体为：(1)绘图设置。包括线型图案、线宽、填充样式、尺寸标注、文字、项目单位、注释符号、项目参数等。用于添加尺寸标注、文字等内容。(2)出图设置。包括项目浏览器、对象样式、视图/明细表/图纸、过滤器等。便于生成符合要求的二维图纸。

(3）实例位置关系确定。在Revit样板开发中，可根据开发的族类型实例化一些主要结构构件，并预设实例的位置关系。当根据样板文件创建实际工程项目时，仅需修改实例的参数即可完成模型修改，减少实例模型装配设计工作，从而提高设计效率。

3、水闸工程Revit样板开发

3.1 典型构件族库开发

在水闸工程设计中，水闸主体主要分为闸室段、上、下游连接段等三部分。闸室段主要建筑物包括闸室底板、闸墩（中墩和边墩）、工作桥、人行桥、启闭机房等；上、下游连接段包括两岸翼墙、消力池、护底、护坡等。Revit自带的族库中没有水闸工程所需构件族类型，系统族也不包含水闸相关内容，无法通过调用现有资源直接生成构件的实例，因此需开发适用于水闸工程的标准构件库。

Revit软件带有强大的参数化建族功能，可根据实际工程结构构件的特点，定义参数生成族类型[2]。根据水闸工程结构特点，分别选用不同种类族样板创建族类型，见表1。

表1族样板选择

翼墙是水闸中常用的结构，翼墙根据其布置方式分为直线型翼墙和圆弧型翼墙，根据其结构的不同分为悬臂式、扶壁式和空箱式翼墙。以建立直线悬臂式翼墙族为例，创建步骤如下。

步骤1选择基于自适应模型族样板新建一个族类型，定义族类别为常规模型，设置族的可见性。

步骤2根据构件设置自适应点，直线型翼墙一般设置2个自适应点作为翼墙放置的起始点。

步骤3将自适应点与参照线相连以控制翼墙放置路径，分别在各自适应点与参照线垂直的参照平面上创建翼墙外形轮廓的闭合参照线。

步骤4进行尺寸标注，对于在实例中经常变化的尺寸，如翼墙的长度、高度等，建议将尺寸标注与所定义的参数绑定，以便于修改。

步骤5选择轮廓参照线和路径参照线，点击创建图形生成模型。将模型载入项目中进行测试，改变参数数值及自适应点位置，模型即变换形状，说明族创建成功。其他类似的自适应族创建步骤类似。

3.2 项目属性设置

3.2.1 绘图设置

(1）项目全局设置。全局设置主要是设置整个项目的属性，内容包括参数设置、项目度量单位、线宽、线型图案、线样式、填充样式、材质、对象样式等，且会影响其他相关绘图设置，一般位于管理选项卡中。这些设置可应用于整个样板中，也可根据行业或公司制图要求单独设置。

(2）注释设置。包括尺寸标注、轴网、标高、剖面标记、文字、视口标题等，主要用于平面出图时标注。设置的一般步骤为选择相应标注，编辑类型，修改标注族的属性（如注释的文字、标头、标记、箭头类型及大小等）。除尺寸标注外，Revit新建样板文件时不带有剖面标记等注释族，此时需通过Revit族样板新建相应族文件。以剖面标记为例，具体步骤如下。

步骤1单击新建族，选择“注释—公制剖面标头．rft”作为族样板创建新的剖面标头。

步骤2管理对象样式，新建剖面标头的子类别粗线。

步骤3单击创建—线，创建L型线作为剖面标记，选择该线设置其子类别为粗线。

步骤4单击创建—标签来添加标签，在需添加标签的位置单击，然后在编辑标签对话框添加视图名称，样例值设为1，移动标签值至L型图案上方。

步骤5单击文字标签，编辑类型属性，定义文字的字体为仿宋，比例为0.7，高度为3mm，最终生成剖面标头族。最后保存标记为“剖面标头：仿宋-3-0.7”。

同样的方法可以制作剖面线末端族。

3.2.2 出图设置

出图设置主要设置模型设计、出图时表现形式的一些参数，包括对象样式、视图样板、过滤器、图框、明细表等所需的相关设置：(1)对象样式。可在管理—对象样式选项卡中为不同类别和子类别的模型、注释、导入对象指定线宽、线颜色、线型图案与材质等。(2)视图样板。单击视图—视图样板—管理视图样板，可进行三维视图、各种平面剖面视图的属性设置。定义好视图属性后，可将视图样板属性应用于当前窗口，从而快速切换当前窗口中模型的显示状态。(3)过滤器。单击视图—过滤器打开过滤器设置对话框，可新建滤器规则，定义过滤对象的判断规则生成过滤器。可快速从模型中选取需显示的模型构件。(4)明细表。选择分析—明细表，创建新的明细表，可选择明细表的统计类型、包含的字段等属性作为统计字段生成表格。水闸工程主要明细表包括混凝土明细、钢筋明细、图纸明细表、构件明细表（统计构件数量）等。

3.3 构件位置关系确定

在Revit自带的样板文件中，由于建筑物样式的不确定性，未将各构件的族模型实例化。而在水闸工程中，所需构件型式相对固定，各构件之间位置相对固定，可通过设置约束预先确定主要构件之间的位置关系。在利用该样板进行实际工程项目设计时，通过修改参数来改变模型构件尺寸，从而提高设计效率。

Revit中主要的约束方式包括尺寸标注、约束参照平面及对齐绑定命令。Revit创建构件时可选择与某标高参照平面进行绑定来控制构件高程。构件的平面位置关系可通过设置轴网来确定，并将预先实例化的构件与轴网绑定，轴网之间的距离可通过尺寸约束绑定到样板文件内部设置全局参数。这样利用该样板文件进行实际水闸工程设计时，只需修改全局参数值就可达到修改构件相对位置关系的目的。

针对实际水闸工程设计中出现的多孔水闸，可采用相同的方法开发出双孔、多孔水闸样板文件。

4、实例应用

4.1 工程概况

某节制闸工程等别为Ⅱ等，主要建筑物工程级别为3级，次要工程级别为4级，临时工程级别为5级。节制闸宽24.0m，底板顶面高程为0.0m，厚1.40m，地面高程约4.0m。拟采用搅拌桩基础，双孔节制闸，配备卷扬式启闭闸门两台。

4.2 水闸工程快速设计

点击Revit左上方文件菜单，点选面板右下方的“选项”，切换到“文件位置”选项卡，添加“项目样板文件”，载入已做好的各种不同孔数的水闸项目样板，添加到Revit首页以便于快速选择。

根据工程概况，选择双孔水闸样板进行三维设计。首先打开项目管理—全局参数选项卡，修改已设置的全局参数数值，将闸室宽度设置为24.0m，进入立面视图根据标高名称调节各标高高程，地面高程及闸室高程分别设置为0、4m。完成后系统自动重新生成项目，绑定的构件随着轴网位置的改变同步调整。接着细化模型，通过建筑—放置构建选项卡在指定标高的平面上放置其他所需项目构件，并调整好参数以深化模型。

建模完成后，可使用Revit中自带的协作—碰撞检查对模型中指定实例进行碰撞检查，或将项目文件导入Navisworks等软件，利用样板中置入的空心族根据碰撞报告处理碰撞问题。最终生成模型，经渲染后见图1。

图1某水闸工程整体模型图

4.3 水闸工程快速出图

从三维模型中得到某些指定剖面的平面图纸是样板开发设计需考虑的内容。与传统的二维设计绘制图纸相比，Revit通过软件中的剖切命令得到二维图纸。以闸室剖面出图为例。通过视图—图纸功能选择导入的相应图框族生成平面图纸；利用剖切命令在指定位置设置剖面线生成闸室的剖面视图，并于视图内标注；通过拖动项目管理器中的该剖面视图以视口形式置于图纸中，生成二维CAD图纸。这样得到的图纸不仅精度高，还可避免信息丢失，且提高了效率。图纸中视口所示的剖切面与实际模型同步，避免了修改模型重绘图纸的麻烦。图2为水闸闸室部分横断面传统的平面设计工程图与Revit软件出图，对比可知与实际工程吻合度较高。

5、结论

a．以Revit平台创建参数化典型构件族库，导入rte样板文件，定义项目工作环境设置，确立模型位置关系，大大简化了水闸工程建模及设计流程，规范了三维设计的标准，提高了设计效率。

图2闸室剖面图纸对比

b．实际应用表明，利用Revit平台软件开发样板文件以简化水闸工程BIM三维模型设计流程的想法是可行的，参数化标准构件库及样板文件的建立方法也可用于其他类似水利工程项目的BIM模型三维设计。

参考文献：

[1]朱卫华,胡亮,罗穗红,等.水利水电BIM设计联盟行业BIM需求分析报告[R].中国:水利水电BIM设计联盟需求组,2017.

[2]杰德尔别克·马迪尼叶提,牛志伟,蒯鹏程,等.基于Revit及Navisworks软件的泵站BIM模型及其应用[J].水电能源科学,2018,36(6):92-95.

罗凯,孙永明,孙峰,牛志伟.基于Revit的水闸工程样板开发及应用研究[J].水电能源科学,2020,38(11):174-177.

基金:国家重点研发计划(2018YFC0407103).