徐 鵬，吝江峰，左威龍

(江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇?揚(yáng)州?225127)

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基于Revit族模型的泵站工程參數(shù)化建模初探

徐 鵬，吝江峰，左威龍

(江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇?揚(yáng)州?225127)

基于BIM技術(shù)的AutodeskRevit軟件經(jīng)過(guò)逐步的改進(jìn)，目前已經(jīng)具有完善的工程參數(shù)化設(shè)計(jì)功能；其提供的族參數(shù)模型與構(gòu)件編寫平臺(tái)，增強(qiáng)了工程模型的可維護(hù)性，提高了出圖效率，在泵站工程設(shè)計(jì)中取得了不錯(cuò)的效果。圖5幅

泵站工程；Revit；族模型；參數(shù)化建模

0 引 言

目前，水利行業(yè)主要設(shè)計(jì)制圖手段基本還是停留在CAD二維電子制圖階段，以BIM(建筑信息模型)為基礎(chǔ)的三維數(shù)字技術(shù)在水利行業(yè)鮮有涉及。隨著信息化、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)理念在水利行業(yè)的逐步引入和推廣，各個(gè)水利設(shè)計(jì)單位加快了三維協(xié)同設(shè)計(jì)模式在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中的普及和運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程、提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，以更加高效優(yōu)質(zhì)的可視化和直觀化設(shè)計(jì)成果交付給業(yè)主。為此，江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和比選[1]，采購(gòu)了歐特克公司出品的Revit軟件平臺(tái)，在泵站工程的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)上進(jìn)行了探索和研究[2]。

在Revit中進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建，主要手段是將Revit族庫(kù)提供的各式預(yù)制族文件或通過(guò)各類族樣板創(chuàng)建的定制族文件，載入項(xiàng)目文件環(huán)境中，并對(duì)族進(jìn)行“搭積木”式拼裝，完成工程模型的創(chuàng)建。在泵站工程設(shè)計(jì)中，墻、板、梁、柱、墩、機(jī)電設(shè)備、管線等種類繁多，因此族的創(chuàng)建是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，族的優(yōu)化設(shè)計(jì)將直接影響泵站工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

通過(guò)對(duì)導(dǎo)入泵站工程項(xiàng)目環(huán)境中的族進(jìn)行參數(shù)化定義，可以將尺寸、材質(zhì)、可見性等信息以變量的形式保存于族文件中。對(duì)族文件變量的修訂與更改會(huì)自動(dòng)反映到整個(gè)模型中，從而極大減少錯(cuò)誤與疏漏，以使項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和管理變得輕松和高效。

1 族文件的分類

Revit軟件中的所有圖元都以族的形式存在。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求，創(chuàng)建內(nèi)嵌有尺寸、材質(zhì)或其他參數(shù)的不同類型族圖元，以方便工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)修改和數(shù)據(jù)管理。

在Revit項(xiàng)目中，圖元分為視圖專有圖元、基準(zhǔn)圖元和模型圖元3種類型(見圖1)。

圖1 圖元結(jié)構(gòu)框架

Revit的族分為3種類型，分別是系統(tǒng)族、可載入族和內(nèi)建族。在項(xiàng)目中創(chuàng)建的大多數(shù)圖元都是系統(tǒng)族或可載入族，內(nèi)建族主要用于創(chuàng)建非標(biāo)準(zhǔn)圖元或自定義圖元。

(1)系統(tǒng)族。系統(tǒng)族是在Revit中預(yù)定義的，不能由外部文件導(dǎo)入到項(xiàng)目中，也不能將其保存到項(xiàng)目之外的位置[3]。運(yùn)用系統(tǒng)族可以繪制泵站工程施工圖中的軸網(wǎng)和標(biāo)高并設(shè)置圖紙和視口類型，創(chuàng)建墻、屋頂、天花板、樓板以及其他要在施工場(chǎng)地裝配的基本圖元。

(2)可載入族?？奢d入族在族樣板中創(chuàng)建，以RFA文件形式載入或?qū)氲巾?xiàng)目文件中，用于創(chuàng)建各類自定義圖元和一些注釋圖元。由于它具有可自定義的特征，因此可載入族為設(shè)計(jì)單位創(chuàng)建符合內(nèi)建標(biāo)準(zhǔn)的各類標(biāo)準(zhǔn)化族圖元提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。在泵站工程中可被大量用來(lái)創(chuàng)建參數(shù)化擋土墻、站墩、電機(jī)等族圖元。

(3)內(nèi)建族。內(nèi)建圖元是用于創(chuàng)建當(dāng)前項(xiàng)目專有的獨(dú)特構(gòu)件。在Revit結(jié)構(gòu)模塊中打開內(nèi)建模型工具，選擇合適的族類型，通過(guò)拉伸、融合、放樣和旋轉(zhuǎn)等工具生成需要的內(nèi)建圖元，然后調(diào)整圖元參照的幾何圖形的大小和形狀，便可以控制其外觀。同時(shí)，Revit將為該內(nèi)建圖元?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)族，該族包含單個(gè)族類型。內(nèi)建族常用于創(chuàng)建泵站工程中的異形墻、板、柱等圖元。

2 創(chuàng)建參數(shù)化族

2.1 族樣板的選擇

族樣板是創(chuàng)建自定義圖元的基礎(chǔ)和載體，在族樣板中預(yù)定了構(gòu)件圖元所屬的族類別和默認(rèn)參數(shù)。Revit提供了門、窗、結(jié)構(gòu)框架、電氣設(shè)備、管道和場(chǎng)地等種類繁多、樣式齊全的族樣板庫(kù)，泵站工程中基本所有構(gòu)件都可以基于族樣板創(chuàng)建。選擇樣板時(shí)，如果樣板庫(kù)中有合適的樣板可以直接選擇樣板文件，如擋土墻構(gòu)件可以選擇公制結(jié)構(gòu)框架樣板創(chuàng)建，電氣設(shè)備構(gòu)件可以選擇公制電氣設(shè)備樣板創(chuàng)建，散水可以選擇公制輪廓樣板創(chuàng)建。對(duì)于形體復(fù)雜的圖元，如泵站肘型流道，可以選擇公制體量樣板創(chuàng)建；如果沒有合適的樣板文件，可以選擇“公制常規(guī)模型”，通過(guò)修改族類別來(lái)選擇規(guī)程中合適的類別。選擇“公制常規(guī)模型”時(shí)，如果需要做基于面的族，在“族參數(shù)”中，須勾選“基于工作平面”；然后選擇合適的族樣板，建立參照平面和參照線作為族外形的約束條件，通過(guò)放樣、拉伸、融合和旋轉(zhuǎn)等操作，可以創(chuàng)建泵站工程的各類基礎(chǔ)圖元(見圖2)。

圖2 泵站部分圖元模型

2.2 族文件及族參數(shù)的命名規(guī)則

(1)族文件名稱應(yīng)該與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)名稱一致，能夠清晰表達(dá)族的實(shí)際用途。族類型名稱要反映出該族各系列的規(guī)格，便于使用者選擇調(diào)用和統(tǒng)計(jì)管理[4]。

(2)族參數(shù)名稱應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，避免產(chǎn)生歧義；名稱開頭避免使用英文簡(jiǎn)寫，應(yīng)盡量使用中文標(biāo)準(zhǔn)名稱。同一部件各參數(shù)名稱應(yīng)具有一致性，便于參數(shù)分組管理，如“底板長(zhǎng)度”、“底板高度”。

2.3 族的參數(shù)化設(shè)置

“參數(shù)化”是Revit族的重要屬性，沒有參數(shù)化的族不具有通用性，不能從中提取模型的有效信息，無(wú)法適應(yīng)不同設(shè)計(jì)環(huán)境的需求，也就違背了BIM提出的三維協(xié)同設(shè)計(jì)理念的初衷。

通過(guò)族參數(shù)屬性提供的各類參數(shù)選項(xiàng)(見圖3)，選擇合適的參數(shù)類型、設(shè)置準(zhǔn)確的參數(shù)數(shù)據(jù)，可以保證族的形體樣式和內(nèi)置信息符合工程設(shè)計(jì)的要求。

圖3 族參數(shù)屬性結(jié)構(gòu)

泵站工程中的擋土墻族由底板、前墻、扶臂等主要構(gòu)件組成，這些構(gòu)件之間可以利用多個(gè)參數(shù)約束起來(lái)，并通過(guò)這些參數(shù)來(lái)控制擋土墻模型的外形、材質(zhì)和可見性。首先定義各約束要素的參數(shù)類型，尺寸、可見性和角度參數(shù)數(shù)據(jù)可以選擇“族參數(shù)”類型，這些數(shù)據(jù)只能作為族內(nèi)部數(shù)據(jù)使用；材質(zhì)、體積和面積參數(shù)數(shù)據(jù)可以選擇“共享參數(shù)”類型，這些數(shù)據(jù)可以由多個(gè)項(xiàng)目和族共享，并可用于生成工程量明細(xì)表；其次定義需要約束的參數(shù)名稱，并對(duì)各參數(shù)賦初值或公式(見圖4)。當(dāng)擋土墻的扶臂參數(shù)值定義為“類型”數(shù)據(jù)時(shí)，則“類型”數(shù)據(jù)的改變將會(huì)影響到所有相同類型的擋土墻族個(gè)體，實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)改”功能；反之，參數(shù)值定義為“實(shí)例”數(shù)據(jù)時(shí)，則參數(shù)值的改變只會(huì)影響到當(dāng)前選定的單個(gè)扶臂族。

圖4 擋土墻族參數(shù)設(shè)置

2.4 族文件測(cè)試

首先在族編輯器中對(duì)泵站工程的不同部位族文件進(jìn)行測(cè)試，檢查族的幾何圖形或符號(hào)表示是否能隨族參數(shù)值的修改而正確顯示；對(duì)于基于主體的族，可以修改主體尺寸值，并觀察族外觀的變化[4]。需要注意的是，Revit環(huán)境中族參數(shù)值應(yīng)避免設(shè)為零，否則檢測(cè)會(huì)報(bào)錯(cuò)。然后把族文件導(dǎo)入到項(xiàng)目中，修改族參數(shù)并檢測(cè)族能否在不同視口中正確顯示，并對(duì)泵站工程各部位的族進(jìn)行拼裝，通過(guò)對(duì)工程模型的視圖剖切，檢測(cè)族參數(shù)值設(shè)置是否符合設(shè)計(jì)要求(見圖5)。

圖5 泵站站身剖面

2.5 族故障排除方法

族在制作工程中需要不斷測(cè)試優(yōu)化、排除故障，尤其是在復(fù)雜族的制作中，過(guò)多或不合理設(shè)置的約束、參數(shù)和公式，往往會(huì)導(dǎo)致族在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障，影響項(xiàng)目的進(jìn)度和可維護(hù)性。具體族故障排除方法如下：

(1)根據(jù)軟件故障報(bào)告提示的族ID，查找相應(yīng)族進(jìn)行修改。

(2)檢查族的原點(diǎn)是否與參照平面綁定。

(3)設(shè)置參數(shù)的族輪廓應(yīng)與相應(yīng)參照平面對(duì)齊約束，并避免多重約束。

(4)剔除不必要的族參數(shù)，并檢查公式是否設(shè)置正確。

3 結(jié) 語(yǔ)

在水利工程中使用以族為基礎(chǔ)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)模式是質(zhì)的變革。此項(xiàng)技術(shù)不但使協(xié)同設(shè)計(jì)更加便捷高效，而且可以減輕機(jī)械重復(fù)勞動(dòng)[5]、縮短設(shè)計(jì)周期、提高出圖效率，對(duì)于項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量和成本控制都有顯著成效，同時(shí)還可促進(jìn)水利設(shè)計(jì)行業(yè)信息化、數(shù)字化的發(fā)展。

[1] 宦國(guó)勝，王?？。驀?guó)華．水利工程中三維信息模型技術(shù)平臺(tái)的比選和應(yīng)用[J]．江蘇水利，2015，5(1)：40_43．

[2] 陳亞軍．三維協(xié)同設(shè)計(jì)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)建設(shè)信息，2013(9)：40_43．

[3] 姬麗苗，張德海，管木志瑜，韓進(jìn)宇．基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法初探[J]．土木建筑工程信息技術(shù)，2013(1)：54_56．

[4] 劉 濤，楊玉華，郭天代．水泥工廠三維設(shè)計(jì)中創(chuàng)建參數(shù)化族的方法[J]．水泥工程，2009(5)：8_11．

[5] 鄒茂娟，李海峰，姚建國(guó)．基于Revit MEP的水電站水力機(jī)械設(shè)計(jì)[J]．中國(guó)農(nóng)村水利水電，2012(7)：176_178．

責(zé)任編輯 吳 昊

2015-04-13

江蘇省水利科技項(xiàng)目(2014045、2015090)。

徐 鵬(1981-)，男，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。E_mail:390829722@qq.com