利用Revit进行港口工程施工图设计初探
2014-12-09季景远
季景远
摘 要：对Revit在港口工程设计中的应用进行了探讨，介绍了该软件在高桩码头设计关键环节的使用方法，演示了用三维建筑模型（BIM）设计方法代替传统二维设计在港口工程设计中的应用。
关键词：港口设计；三维；建筑信息模型
从上个世纪九十年代开始，计算机辅助设计（CAD）在工程设计行业得到了广泛的应用，绘图板和描图笔等传统的制图工具被计算机辅助设计软件完全取代，这一信息工具的推广使用使设计领域发生了革命性的变化。计算机辅助设计（CAD）的引入，解决了计算机辅助绘图的问题，良好地适应建筑市场的需求，设计人员不再用手工绘图了，同时也解决了手工绘制和修改易出现错误的弊端。在“对图”时也不再用落后的将各专业的硫酸图纸进行重叠式的对图了。这些CAD图形可以在各专业中进行相互的利用，制图质量和设计效率得到了大幅的提高，给人们带来便捷的工作方式，减轻劳动强度，所以计算机辅助绘图一直在受到人们的热烈欢迎[1]。
近年来，在欧美发达国家三维CAD系统已经成为企业进行产品创新设计的主流工具。三维CAD系统已经从早期的实体造型，发展到特征造型和基于约束的造型，并集成了各阶段的建筑信息到建筑模型中，这就是建筑信息模型Building Information Modeling（BIM）。目前，在中国建筑信息化模型BIM系统得到了迅猛的发展，2012年1月住建部印发了“关于印发2012年工程建设标准规范制订修订计划的通知”，宣告了中国BIM标准制定工作的正式启动，标志着中国BIM发展进入了一个新的阶段。
在工业和民用建筑领域，常用的BIM软件有Autodesk CAD；中望CAD， PKPM等；这些应用软件根据各行业的特点进行了专业化和本地化的处理，集成了各种建筑结构详图、规范等设计资料，极大地提高了设计人员的工作效率。特别是Autodesk公司针对各工程行业如市政工程、道路工程、机电和管道工程开发定制了近百种各种不同的软件；Autodesk Revit 系列软件将多材质的物理模型与独立可编辑的分析模型进行了集成，可实现结构建模和结构文档的准备，并为常用的结构分析软件提供了双向链接。它通过参数驱动模型即时三维呈现结构工程师的设计，实现在施工前对建筑结构进行更精确的可视化。它通过协同工作跟水暖电工程师进行多专业协调工作；“一处更改、处处更新”的理念，最大程度地减少了项目设计变更中的错误；在工程施工过程中，可以将各种工程资料输入到模型中，与结构模型建立链接，极大地方便对工程的管理和将来对项目的运行和维护；中交上海港湾工程设计研究院有限公司选取Autodesk Revit软件进行了码头设计系统的二次开发，提出了将三维交互设计应用到码头设计上的理念[2]。该公司开发的系统可以快速建立三维高桩码头模型，实现二维平面图、剖立面图和工程量明细表的输出。
作为普通的港口工程设计人员，能否像使用AutoCad一样，直接使用Revit进行港口工程的从方案到施工图设计呢？答案是肯定的。Revit系列软件是针对工业与民用建筑开发的专用三维设计软件，其中内置了大量的工业与民用建筑的构件模型，这些模型可以直接运用到工业和民用建筑中；同时该软件也提供了强大的扩展功能，用户可以根据工程的需要创建自己的模型，这就为港口工程设计人员使用Revit 进行港口工程施工图设计提供了可能。在传统的二维设计中，平、立、剖面图往往是分开画的。画剖面的时候，要把平面图转来转去，上下对位才能把一个剖面图画出来。在所有的图纸基本完成时，突然平面改了，您还得花大量时间重新对位，修改剖面，同时相关的标注、文字、节点详图一起连锁反应，都得改。在 Revit中，所有的平面、立面、剖面、详图、尺寸标注都与三维模型紧密关联，模型的任何地方发生修改，所有图纸全部自动更新，这样不仅能节省大量时间，大大提高效率，还不用担心遗漏修改。结束语对Revit在港口工程设计中的应用进行初步的探讨和演示。
1 新建项目
在Revit中的项目跟我们常用的项目的概念是等同的，一般的项目可以在一个项目文件中完成，对于较大的项目可以分成几个项目文件来完成。项目文件信息包括地理地形信息、构件信息（桩、梁、板及各种附属设施）、项目三维模型视图和设计图纸文件等；在项目文件中可以轻松地创建设计模型并对其进行修改，而且可以使得这些创建和修改同步反应到所有关联区域（如平面视图、立面视图、剖面视图、明细表）中，方便项目管理。
2 创建轴网和高程平面
运行Revit软件，新建一个新的项目，选择根据港口工程定制的模板，进入编辑界面。
2.1 在项目浏览器中展开“结构平面”，双击“顶面标高”将顶面标高设置为工作平面。
2.2 单击功能区的“常用”-“轴网”，在绘图区域单击鼠标左键并拖动鼠标至适当位置绘制水平轴线；重复以上命令添加竖向轴线；根据工程的实际情况，在桩中线、横梁、纵梁中心线，边梁中心线均应建立轴线。
2.3 轴线命名和编号。可以通过鼠标滚轮对屏幕进行缩放和移动观察等操作；通过上述方法将轴号调整到合适的观察视图，双击轴号，在文本编辑框中可以修改轴号。
2.4 复制轴线，创建轴网。选取轴线，点击工具条的“复制”或“阵列”命令，可以创建项目的轴网；然后通过“尺寸标注”对当前轴网进行尺寸标注。
2.5 创建高程。在项目浏览器中，选择一个立面，如“前立面视图”，用鼠标双击该立面，将该立面视图设置为当前工作工作视图。模板中已经设置了几个标高，可以进行删除和复制操作；选择某一高程，则被高亮显示，在属性对话框，可以修改高程值；还可以按住鼠标不动，通过上下移动来修改高程；拖动轴网使其与高程线相交，切换到其它视图，查看轴线与高程，使其均相交。这样，轴网和高程就创建完成。
3 添加实体构件
相对于传统的二维绘图，Revit中建模会用到一个很重要的概念-图元。不同于以前在平面图纸上绘制几条线段来代替几个实体构件，Revit扩展到了三维立体空间，在Revit中添加的实体构件均为一个三维模型，它会显示在项目文件的各个视图中；码头工程的桩、梁、板等实体构件是将来实际施工的构筑物，也是建模的基本图元，这些图元其中的一部分可以由Revit系统自带的内置三维模型，如现浇面板、钢筋等，大多数图元必须从外部加载到项目文件中以供使用，这类似于实际施工中的预制构件运送到现场供组装。在Revit 中各种图元用一个概念“族”进行分类，“族”是一个包含通用属性（称作参数）集和相关图形表示的图元组。每个族的图元能够在其内定义各种类型，根据族创建者的设计，每个类型可以具有不同的尺寸、形状、材质设置或其它参数变量。在建模过程中所用到的桩、梁、板、系船柱等构件都是族文件，用户可以创建自己的族文件，也可以通过购买或下载等其它途径获得族文件[3]。标准构件（如预制管桩、橡胶护舷、系船柱）的生产厂家可以创建自己的产品族文件库供设计单位下载使用，设计人员可以直接下载这些构件的模型放置到设计文件中。本例中的桩基、预制纵梁、边梁等构件的族文件由本人设计开发，加载到项目文件中。下面说明如何在设计文件中添加构件。
3.1 添加桩基。双击左侧项目浏览器的结构平面的“桩顶标高”，打开桩顶标高作为当前的工作平面。点击菜单的“插入”-“载入族”按钮，选择要载入项目的族文件；本例中选择载入的桩族文件有“直方桩”“斜方桩”和“直管桩”，由于这几种桩在项目中的参数不同，分别建立了不同的桩族。
点击左侧的项目浏览器，就可以找到加入的各种类型的桩。选择需要的类型，用鼠标拖到视图窗口中，鼠标会自动捕捉到轴线的交点上，松开鼠标后，桩的三维模型就放置到需要的位置。对于斜桩可以用右键点击己放置的桩的模型，打开属性窗口，修改桩的平面扭角和斜度，在各种视图中，模型会根据修改的情况自动进行调整。
在Revit中同样可以对模型进行复制、阵列等操作。在布置桩基的过程中可以随时切换到三维视图，进行动态观察，检查桩在空间的位置和是否碰撞。
3.2 添加桩帽。双击左侧项目浏览器的结构平面的“桩帽顶标高”，打开桩帽顶标高作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“独立基础”按钮。属性窗口出现独立基础属性，选择需要的桩帽类型，在平面图中选择轴线的交点，即可进行桩帽的放置，可以用鼠标的右键点击已经放置的桩帽，进行参数的修改。
对桩帽进行复制、和阵列等编辑操作，完成桩帽的布置。切换到各平面和三维视图检查完成情况。
3.3 添加纵梁、横梁和边梁。双击左侧项目浏览器的结构平面的“纵梁顶标高”，打开“纵梁顶标高”作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“梁”按钮。属性窗口出现独立梁属性，选择需要的梁类型，可以在类型属性中修改或新建需要的类型，在平面图中选择轴线的交点，即可进行纵梁的放置；同样操作方法可以添加横梁、边梁等；切换到三维视图和其他视图查看梁的放置情况。
3.4 添加码头面板。双击左侧项目浏览器的结构平面的“顶面标高”，打开“顶面标高”作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“楼板”按钮。属性窗口出现结构楼板属性，选择需要的楼板类型，可以在类型属性中修改或新建需要的类型，在工具条上点击“绘制”选择“矩形”，在平面图中绘制一个矩形作为码头的边线，绘制完成后可以对矩形边线进行尺寸的标注和建立约束，然后点击工具条“结束”码头面层绘制完成。
然后可以在码头面上添加护轮坎、系船柱、吊机轨道以及排水坡度，内容不再一一详述。
4 添加钢筋
Revit支持对混凝土实体构件如桩、梁、板等添加钢筋，同时软件对常用的构件的保护层厚度根据不同的环境进行了设置。如不满足项目的需要，用户可以自行定制环境条件及混凝土保护层厚度。在Revit中钢筋为三维实体，在构件中添加钢筋通常在剖面中进行。同时可以对钢筋进行自动标注。
5 输出施工图
在Revit中输出施工图是一件轻松而愉快的过程，模型建立完成的同时，施工图中的各种图元素均可以由三维模型自动生成，只要在平面图中加入一个剖面的标识，该位置的剖面图就可以立即自动汇出，然后双击该剖面标识就可以打开该剖面详图，再添加一些尺寸标注等内容，对绘图比例和显示的内容进行一些设置，就可以将该剖面图放置到图纸中。所有这些内容将会随着模型的修改自动调整，不会出现剖面图和平面图的尺寸不一致的情况。
6 结束语
对Revit在港口工程设计中的应用进行了大致的介绍， Revit完全可以通过定制满足港口工程设计施工图出图的要求，设计人员可以像甩掉描图笔和绘图板用Autocad制图一样，直接使用Revit直接进行三维建模，然后输出各种二维设计资料，实现从二维到三维的革命性的变化。通过对Revit进行专业化、本地化的定制，该系统也可以应用于道路和桥梁工程、隧道工程、地下地铁工程等领域。Revit三维制图系统的推广使用，将带来设计领域的一场新的变革。
参考文献
[1]Chuck Eastman，Paul Teicholz，Rafael Sacks，BIM Handbook， John Wiley & Sons，Inc.
[2]谢锦波，周国然，俞立新，等.高桩码头三维交互设计系统的开发[J].水运工程，2010（1）.
[3]Autodesk Revit 2012 族，Autodesk Asia Pte Ltd.
3.1 添加桩基。双击左侧项目浏览器的结构平面的“桩顶标高”，打开桩顶标高作为当前的工作平面。点击菜单的“插入”-“载入族”按钮，选择要载入项目的族文件；本例中选择载入的桩族文件有“直方桩”“斜方桩”和“直管桩”，由于这几种桩在项目中的参数不同，分别建立了不同的桩族。
点击左侧的项目浏览器，就可以找到加入的各种类型的桩。选择需要的类型，用鼠标拖到视图窗口中，鼠标会自动捕捉到轴线的交点上，松开鼠标后，桩的三维模型就放置到需要的位置。对于斜桩可以用右键点击己放置的桩的模型，打开属性窗口，修改桩的平面扭角和斜度，在各种视图中，模型会根据修改的情况自动进行调整。
在Revit中同样可以对模型进行复制、阵列等操作。在布置桩基的过程中可以随时切换到三维视图，进行动态观察，检查桩在空间的位置和是否碰撞。
3.2 添加桩帽。双击左侧项目浏览器的结构平面的“桩帽顶标高”，打开桩帽顶标高作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“独立基础”按钮。属性窗口出现独立基础属性，选择需要的桩帽类型，在平面图中选择轴线的交点，即可进行桩帽的放置，可以用鼠标的右键点击已经放置的桩帽，进行参数的修改。
对桩帽进行复制、和阵列等编辑操作，完成桩帽的布置。切换到各平面和三维视图检查完成情况。
3.3 添加纵梁、横梁和边梁。双击左侧项目浏览器的结构平面的“纵梁顶标高”，打开“纵梁顶标高”作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“梁”按钮。属性窗口出现独立梁属性，选择需要的梁类型，可以在类型属性中修改或新建需要的类型，在平面图中选择轴线的交点，即可进行纵梁的放置；同样操作方法可以添加横梁、边梁等；切换到三维视图和其他视图查看梁的放置情况。
3.4 添加码头面板。双击左侧项目浏览器的结构平面的“顶面标高”，打开“顶面标高”作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“楼板”按钮。属性窗口出现结构楼板属性，选择需要的楼板类型，可以在类型属性中修改或新建需要的类型，在工具条上点击“绘制”选择“矩形”，在平面图中绘制一个矩形作为码头的边线，绘制完成后可以对矩形边线进行尺寸的标注和建立约束，然后点击工具条“结束”码头面层绘制完成。
然后可以在码头面上添加护轮坎、系船柱、吊机轨道以及排水坡度，内容不再一一详述。
4 添加钢筋
Revit支持对混凝土实体构件如桩、梁、板等添加钢筋，同时软件对常用的构件的保护层厚度根据不同的环境进行了设置。如不满足项目的需要，用户可以自行定制环境条件及混凝土保护层厚度。在Revit中钢筋为三维实体，在构件中添加钢筋通常在剖面中进行。同时可以对钢筋进行自动标注。
5 输出施工图
在Revit中输出施工图是一件轻松而愉快的过程，模型建立完成的同时，施工图中的各种图元素均可以由三维模型自动生成，只要在平面图中加入一个剖面的标识，该位置的剖面图就可以立即自动汇出，然后双击该剖面标识就可以打开该剖面详图，再添加一些尺寸标注等内容，对绘图比例和显示的内容进行一些设置，就可以将该剖面图放置到图纸中。所有这些内容将会随着模型的修改自动调整，不会出现剖面图和平面图的尺寸不一致的情况。
6 结束语
对Revit在港口工程设计中的应用进行了大致的介绍， Revit完全可以通过定制满足港口工程设计施工图出图的要求，设计人员可以像甩掉描图笔和绘图板用Autocad制图一样，直接使用Revit直接进行三维建模，然后输出各种二维设计资料，实现从二维到三维的革命性的变化。通过对Revit进行专业化、本地化的定制，该系统也可以应用于道路和桥梁工程、隧道工程、地下地铁工程等领域。Revit三维制图系统的推广使用，将带来设计领域的一场新的变革。
参考文献
[1]Chuck Eastman，Paul Teicholz，Rafael Sacks，BIM Handbook， John Wiley & Sons，Inc.
[2]谢锦波，周国然，俞立新，等.高桩码头三维交互设计系统的开发[J].水运工程，2010（1）.
[3]Autodesk Revit 2012 族，Autodesk Asia Pte Ltd.
3.1 添加桩基。双击左侧项目浏览器的结构平面的“桩顶标高”，打开桩顶标高作为当前的工作平面。点击菜单的“插入”-“载入族”按钮，选择要载入项目的族文件；本例中选择载入的桩族文件有“直方桩”“斜方桩”和“直管桩”，由于这几种桩在项目中的参数不同，分别建立了不同的桩族。
点击左侧的项目浏览器，就可以找到加入的各种类型的桩。选择需要的类型，用鼠标拖到视图窗口中，鼠标会自动捕捉到轴线的交点上，松开鼠标后，桩的三维模型就放置到需要的位置。对于斜桩可以用右键点击己放置的桩的模型，打开属性窗口，修改桩的平面扭角和斜度，在各种视图中，模型会根据修改的情况自动进行调整。
在Revit中同样可以对模型进行复制、阵列等操作。在布置桩基的过程中可以随时切换到三维视图，进行动态观察，检查桩在空间的位置和是否碰撞。
3.2 添加桩帽。双击左侧项目浏览器的结构平面的“桩帽顶标高”，打开桩帽顶标高作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“独立基础”按钮。属性窗口出现独立基础属性，选择需要的桩帽类型，在平面图中选择轴线的交点，即可进行桩帽的放置，可以用鼠标的右键点击已经放置的桩帽，进行参数的修改。
对桩帽进行复制、和阵列等编辑操作，完成桩帽的布置。切换到各平面和三维视图检查完成情况。
3.3 添加纵梁、横梁和边梁。双击左侧项目浏览器的结构平面的“纵梁顶标高”，打开“纵梁顶标高”作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“梁”按钮。属性窗口出现独立梁属性，选择需要的梁类型，可以在类型属性中修改或新建需要的类型，在平面图中选择轴线的交点，即可进行纵梁的放置；同样操作方法可以添加横梁、边梁等；切换到三维视图和其他视图查看梁的放置情况。
3.4 添加码头面板。双击左侧项目浏览器的结构平面的“顶面标高”，打开“顶面标高”作为当前的工作平面。点击菜单的“常用”-“楼板”按钮。属性窗口出现结构楼板属性，选择需要的楼板类型，可以在类型属性中修改或新建需要的类型，在工具条上点击“绘制”选择“矩形”，在平面图中绘制一个矩形作为码头的边线，绘制完成后可以对矩形边线进行尺寸的标注和建立约束，然后点击工具条“结束”码头面层绘制完成。
然后可以在码头面上添加护轮坎、系船柱、吊机轨道以及排水坡度，内容不再一一详述。
4 添加钢筋
Revit支持对混凝土实体构件如桩、梁、板等添加钢筋，同时软件对常用的构件的保护层厚度根据不同的环境进行了设置。如不满足项目的需要，用户可以自行定制环境条件及混凝土保护层厚度。在Revit中钢筋为三维实体，在构件中添加钢筋通常在剖面中进行。同时可以对钢筋进行自动标注。
5 输出施工图
在Revit中输出施工图是一件轻松而愉快的过程，模型建立完成的同时，施工图中的各种图元素均可以由三维模型自动生成，只要在平面图中加入一个剖面的标识，该位置的剖面图就可以立即自动汇出，然后双击该剖面标识就可以打开该剖面详图，再添加一些尺寸标注等内容，对绘图比例和显示的内容进行一些设置，就可以将该剖面图放置到图纸中。所有这些内容将会随着模型的修改自动调整，不会出现剖面图和平面图的尺寸不一致的情况。
6 结束语
对Revit在港口工程设计中的应用进行了大致的介绍， Revit完全可以通过定制满足港口工程设计施工图出图的要求，设计人员可以像甩掉描图笔和绘图板用Autocad制图一样，直接使用Revit直接进行三维建模，然后输出各种二维设计资料，实现从二维到三维的革命性的变化。通过对Revit进行专业化、本地化的定制，该系统也可以应用于道路和桥梁工程、隧道工程、地下地铁工程等领域。Revit三维制图系统的推广使用，将带来设计领域的一场新的变革。
参考文献
[1]Chuck Eastman，Paul Teicholz，Rafael Sacks，BIM Handbook， John Wiley & Sons，Inc.
[2]谢锦波，周国然，俞立新，等.高桩码头三维交互设计系统的开发[J].水运工程，2010（1）.
[3]Autodesk Revit 2012 族，Autodesk Asia Pte Ltd.
