水利工程三维BIM钢筋标注二次开发技术研究

徐 鹏，吝江峰，左威龙，车金玲（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225127）

水利工程三维BIM钢筋标注二次开发技术研究

徐 鹏，吝江峰，左威龙，车金玲
（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225127）

三维协同设计BIM具有直观可视性、协调多个专业、及时发现错、漏、碰等优点 ，被誉为是设计行业的一次变革，也终将成为未来设计行业一种趋势。目前BIM软件对建筑领域支持性比较好，对水利工程特别是施工图纸绘制支持性较差，绘制出图样式不符合水利工程设计习惯和规范，有些水利设计单位和设计人员因为其钢筋绘制和钢筋标注方式不便而放弃三维协同设计。因此，将基于Revit平台介绍水利工程三维BIM钢筋标注二次开发成果，为Revit在水利行业和其它行业领域的二次开发需求提供参考与借鉴。图8幅。

水利工程；三维信息模型 （BIM）；钢筋注释 ；Revit；二次开发

0　引 言

建筑信息模型 （Building Information Modeling，简称 “BIM”）技术是在计算机辅助设计 （CAD）等技术基础上发展起来的多维建筑模型信息集成管理技术，是传统的二维设计建造方式向三维数字化设计建造方式转变的革命性技术。三维BIM具有直观可视性，能及时发现不同专业乃至多个单位在项目方案调整、决策、设计、实施等过程产生的碰撞，协调多个专业和相关单位诉求，运用三维模型加项目的发展时间在招投标和施工阶段可以进行4D模拟等。推行BIM技术应用，发挥其可视化、虚拟化、协同管理、成本和进度控制等优势 ，将极大地提升工程决策、规划、设计、施工和运营的管理水平，减少返工浪费，有效缩短工期，提高工程质量和投资效益。

2014年10月上海市政府正式发布 《关于本市推进建筑信息模型技术应用的指导意见》，2015年5月深圳市建筑工务署发布了全国首个政府公共工程BIM实施纲要和实施管理标准——《深圳市建筑工务署政府公共工程BIM应用实施纲要》和《深圳市建筑工务署BIM实施管理标准》。BIM将会给国内建筑业带来一次巨大变革，水利行业三维BIM技术运用将是科技时代发展趋势。

BIM技术底层支持是三维信息模型的建立，Autodesk公司以创建的智能模型为基础提供Revit软件产品，具有较好兼容性，而且同MicroStation、CATIA/Digital三维平台比较价格适中，有通用性更强、适合中小型企业用户等优点。由于Revit主要侧重于建筑领域，钢筋绘制和钢筋标注方式仅符合建筑绘图规范，为了使Revit更完美适应水利工程设计和工作流程，亟需对Revit进行二次开发，使其操作和所绘制工程图符合水利绘图习惯及规范，缩短利用Revit平台设计水利项目的工作周期。本文将基于Revit平台介绍水利工程三维BIM钢筋标注二次开发成果，为其他三维软件平台钢筋标注及二次开发提供参考与借鉴。

1　钢筋标注二次开发必要性

目前在 Revit软件互交界面下 （以下简称“UI”）可以通过两种方式实现钢筋标注。

1.1第一种方法

第一种方法是通过 “注释”菜单下 “多钢筋标注”，选定被注释对象进行注释，剖面点钢筋和钢筋网注释效果如下所示 （见图1）。

图1　UI“多钢筋标注”钢筋标注效果

1.1.1优点

无需手动输入钢筋信息 ，软件本身能自动获取钢筋指定信息，尤其智能的是钢筋信息变化钢筋标注内容会自动更改。

1.1.2缺点

（1）需要点选多钢筋标注，选择钢筋，放置钢筋标注位置，放置引线位置，操作略显繁琐。

（2）剖面点钢筋引线全部绘制出，既不能修改钢筋引线倾斜角度，也不能修改显示引线数量。

（3）显示钢筋信息冗杂 ，显得图纸杂乱，钢筋文字信息不能直接修改，图纸需要多次多钢筋标注时，钢筋信息会重叠在一起。

（4）标注出图样式不符合现行水利工程绘图习惯和制图规范。

1.2第二种方法

第二种方法是通过 “注释”菜单下利用 “详图线”结合 “文字”工具完成注释，即先绘制所需钢筋引线、插入文字并输入相应内容，再绘制文字下引线。这种方法如同在现有二维CAD中标注钢筋一样。

1.2.1优点

钢筋信息放置位置灵活、引线数量可控制，钢筋信息修改方便。

1.2.2缺点

（1）钢筋引线都需通过 “详图线”逐一绘制，后绘制引线还要与前一条引线保持平行，在点钢筋标注中引线需要十几条或上百条，操作重复。

（2）钢筋信息放置位置更改，所涉及多条引线需要重新调整或绘制。

（3）绘制钢筋文字竖直放置时，需要对文字进行旋转。

（4）钢筋数量，间距、直径、类型等关键信息不能从钢筋图元中获得，需要人工甄别手动填写。

（5）设计人员机械重复简单绘制工作、费时费力，工作效率极低。

综上所述，虽然Revit软件能通过UI完成大部分尺寸标注、高程标注和一些常规标注、注释；但是UI中钢筋标注功能不符合水利工程习惯及制图规范，通过替代方式操作繁琐效率低，有些设计单位和设计人员因为Revit钢筋绘制和钢筋标注方式不便而放弃使用Revit进行施工图绘制。因此，亟需通过二次开发使Revit钢筋标注符合专业绘制习惯、要求和规范 ，提高标注效率，弥补Revit在施工图绘制方面的缺陷和不足。

2　Revit钢筋标注技术

2.1钢筋图要求

二维钢筋图是在三维BIM模型某位置处定义一个剖面或剖视图，让附近的钢筋在剖面或剖视图上表现出二维的形式。钢筋的二维表现形式主要有点筋和线筋：点筋用来表示与剖面不平行且被切中的某钢筋；线筋用来表示与剖面平行且最近的某根或某组钢筋。钢筋标注就是对点钢筋、线钢筋的钢筋根数、钢筋强度等级、钢筋直径、钢筋间距等钢筋信息真实用文字方式标示出来。钢筋标注通常包含引线、标注文字等。

2.2钢筋图标注类型

钢筋标注是对局部区域一批同类钢筋或者单根钢筋的信息标注，分为点筋标注和线筋标注。

点钢筋标注通常是对一组相同钢筋种类、长度、间距的点钢筋进行注释说明，点钢筋根据结构边投影在二维图中方向主要成水平排列、垂直排列、倾斜排列、弧形排列 （见图2中a～d），相应标注基线分为水平基线、垂直基线、倾斜基线、弧形基线；文字放置方向为水平、垂直、倾斜。如果这组钢筋较多，通常两端引线呈平行排列 ，若钢筋较少引线一般集中到基线一端 （见图2中f）。

线筋标注分为线钢筋标注和钢筋网标注等。线钢筋在二维图中显示与点钢筋相同，分为水平线钢筋、垂直线钢筋、倾斜线钢筋和弧形线钢筋 （见图2中a～d）；钢筋网在二维图中主要分为弧形钢筋网和矩形钢筋网 （见图3）。

图2　点钢筋标注类型

图3　钢筋网类型

2.3实现钢筋标注方案及流程图

Revit的应用程序编程接口 （Application Program Interface以下简称 “API”）可用Visual Basic.NET、C#以及C++/CLI等任何与.NET兼容的编程语言进行编程。Revit提供两种方式来扩展其功能：一种方式是创建一个外部命令 （External Command），这种方式由用户点击添加的命令按钮来启动二次开发生成的相应命令；另一种方式是添加一个外部应用 （External Application），即添加1个菜单或工具条，二次开发生成的插件在启动和关闭Revit时自动执行，经综合比较选用创建一个外部命令来实现钢筋标注。

对于剖面点钢筋和线钢筋，因在模型空间中引出线和钢筋信息显示都与现行水利工程绘图习惯和制图规范相悖，故二次开发方案采用前文陈述的第二种方法通过编程实现；对于钢筋网标注，因引线钢筋标注方式都与现有水利习惯相契合，仅钢筋文字信息显示方式不同，开发方案采用前文陈述的第一种方法通过编程实现。

实现途径：建立过滤器让用户只选择钢筋图元，找到所要标注线钢筋或点钢筋所在操作视图中位置，获取钢筋信息通过对话框反馈给用户校核，插入实例标识族，修改插入族相应参数为用户校核完毕的钢筋信息 ，根据用户所需引线数量绘制引线，继而实现钢筋标注 （见图4）。

图4　钢筋标注程序流程

2.4钢筋标注技术要点

2.4.1钢筋的选择

在剖面视图众多图元中，从众多钢筋中选择所需要标注的钢筋是钢筋标注的基础，快速选定被标注钢筋是影响钢筋标注效率最为关键的因素。

（1）创建一个过滤钢筋类。通过在三维模型空间创建剖面生成二维空间，所有视图中图元信息都会显示在剖面视图，图元类型多，图元要素复杂，误选模型图元会导致因为模型更新而延缓电脑响应时间，为了避免在选定标注钢筋时选定其他图元，需要在实施钢筋标注命令时建立一个过滤条件，限定用户只能选择视图中的钢筋。

（2）根据标注对象选择不同Revit命令。在Revit提供API接口中，选定对象、图元提供了Pick-Object、PickObjects、PickBox等命令。对于线钢筋标注采用PickObject即可；对于钢筋标注对象为点钢筋水平排列、点钢筋垂直排列、钢筋网为矩形等一组钢筋且可以利用鼠标框选的对象通过PickBox 和PickObjects来实现；对于点钢筋倾斜排列、点钢筋弧形排列、弧形钢筋网等一组钢筋通过PickBox 和PickObjects来选定时，需要用户一一甄别选取，容易造成多选、漏选、错选，用户操作费事费力难度较大。针对这种情况，经过深入研究，可通过选择结构投影面、边线、绘制辅助详图线，并计算钢筋与结构面、边线、辅助线相对位置关系来快速选定需要标注的钢筋。

2.4.2钢筋位置获取

二维图纸的生成通常是在三维信息模型上所要表达位置上建立剖面、选择合适视图范围，剖面建立后包括钢筋图元在内的所有图元在视图中的投影坐标位置就固定下来。要获得钢筋的坐标位置第一步先要知道剖面视图在三维模型中的信息。首先使用ActiveView的属性Origin、ViewDirectio、UPDirection、RightDirection建立相应视图平面方程，而后获得钢筋的Curve属性建立直线方程；对于点钢筋通过高等数学求解空间直线和平面交点来获得钢筋位置信息；对于线钢筋通过钢筋Curve起始点求得钢筋Curve在当前视图中的投影。

2.4.3引线、文字下画线绘制

引线的绘制起始点是钢筋引出点 ，终点是用户选择放置点，这种情况通过Line.CreateBound命令完成。由于钢筋文字下画线的长度根据标注文字长度、文字样式、视图比例而变化，这样就要求沿文字水平、垂直、倾斜放置方向根据线起点坐标 （一般为用户指定位置）推求线终点坐标。Line.CreateBound命令还规定所要生成的线必须在当前视图中，即需要把放置点三维坐标转化为当前视图下坐标，推求出线当前视图终点坐标后再转化为三维坐标点。Revit应用程序中，运用3×4的坐标变换 （Matrix），确定图元在模型空间中的相对坐标位置，对点坐标应用变换如下：

3　钢筋标注二次开发成果

根据钢筋类别和标注文字放置方向编制线钢筋水平标注、线钢筋垂直标注、点钢筋水平标注、点钢筋垂直标注、点钢筋集中水平标注、钢筋网标注等6种类型钢筋标注插件 （见图5、图6）。每种插件都能通过程序自动读取钢筋型号、直径、间距信息进行标注，也可以通过本程序界面输入更改这些信息；在修改钢筋信息时窗体显示的钢筋信息默认是程序自动读取的钢筋信息。

图5　钢筋标注主窗体

图6　钢筋信息修改和校核窗体

图7　钢筋插件绘制钢筋标注效果

图8　钢筋插件绘制钢筋标注效果

插件成果在江苏省苏北某节制闸拆除重建工程翼墙部分进行工程运用，图7和图8为利用插件绘制的水利常规直线型翼墙和圆弧型翼墙的钢筋施工图 （见图7、图8）。从绘制效果来看完全符合水利绘图习惯和规范满足施工图要求。

4　结 论

本文以开发符合水利规范的钢筋标注为出发点，详细阐述了BIM应用程序二次开发的必要性、钢筋标注要求、钢筋标注流程图和其中一些关键技术，通过编制钢筋标注插件，自动读取钢筋型号、直径、间距等信息进行标注，也可通过本程序界面手动更改钢筋型号、直径、间距等信息进行标注。利用钢筋标注插件可以快速、便捷的对钢筋进行标注，能够提高工作效率、降低劳动强度。

［1］ 宦国胜，王海俊 ，沈国华.水利工程中三维信息模型技术平台的比选和应用［J］.江苏水利，2015（1）：40_43.

［2］ 吝江峰，徐 鹏，左威龙.基于Revit在水利工程中常规注释、标识二次开发［J］.河南科技，2015（2）：64_67.

［3］ 蒋海峰，王金锋，郑建华.ReStation系统的钢筋抽图技术介绍［J］.水力发电，2014（8）：72_74.

责任编辑 吴 昊

2016-04-06

江苏省水利科技项目 （2015090）

徐 鹏 （1981-），男，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。

E_mail：390829722@qq.com