某水库岸边溢洪道建筑信息模型应用探讨

牛立军+国珍珍

摘 要：水利工程设计在上世纪90年代末期丢开了图板，进入了基于AutoCAD为平台的电脑绘图阶段，这种变革为提高设计效率和图纸质量做出了贡献。如今，以AutoRevit为代表的BIM三维建模软件在建筑领域中如火如荼的应用，让我们水利工作者再一次看到了AutoCAD当年推广应用的类似情形。文章结合某水库岸边溢洪道，利用AutoRevit对建模和参数提取进行了研究，并对概预算的应用进行了探讨，为BIM软件在水利行业的推广抛砖引玉。

关键词：溢洪道；BIM；REVIT；二次开发；工程量

1 项目概况

某水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖等功能的中型水利工程。水库总库容为1151万m3，最大坝高51.94m，正常蓄水位143.1m。溢洪道进口选在距右坝肩上游约145m的垭口处并顺冲沟展布，溢流净宽22m，为开敞式实用堰，堰顶高程129.0m，由进水渠、控制段、侧槽段、一二级泄槽段、底流消能段和海漫等組成。

2 溢洪道建筑信息模型创建

2.1 标高轴网的创建

由于水利工程的布置、构造、以及尺寸参数的不规则性，不同于房建工程，所以在绘制的时候不能完全照搬房建的建模方法[1]。房屋建筑的标高是以楼层为参照，而溢洪道标高的创建以控制高程为参照。基于绝对高程及CAD图纸，共绘制了5个标高（在南立面视图中）。消力池段底板顶部高程F1（82.00m）、海漫段底板顶部高程F2（83.80m）、一级泄槽段底板顶部高程F3（122.35m）、侧槽段底板顶部高程F4（123.30m）、进水渠底板顶部高程F5（127.50m）。

房屋的轴网需根据房间布局创建，溢洪道要通过定位点定位到溢洪道的各横断面的中点，然后采用多段轴网的方式来绘制横向轴网。溢洪道总宽度22000mm，横向轴网为三条A、B、C，且AB=BC=11000mm。以桩号控制点绘制纵向轴网。纵向轴网六条分别以海漫左端、海漫右端、二级泄槽段右端、一级泄槽段右端、水平控制段右端、侧槽段右端为参照建立。

2.2 族的创建

建筑信息模型中族的概念非常强大[2]，其主要分为系统族和可载入族两种。创建水利工程模型需要首先创建水利工程特有的可载入族。即在Revit界面中点击“新建族”，然后打开“公制常规模型”，进入族的创建。该溢洪道的族包括底板、挡墙、反滤层、盲沟、溢流堰、板的变坡和挡墙连接八类。下面以创建底板族为例说明如何参数化创建水利工程需要的族。

2.2.1 底板族

族中项目浏览器的“立面”选项包括前、后、左、右四个立面，分别对应Revit项目中南、北、西、东四个立面。海漫底板族的创建过程如下，在“创建”菜单中选择“拉伸”命令，切换至右立面视图并创建一个长20000mm，宽1500mm的矩形，拉伸深度设为30000mm，点击“完成编辑模式”，则生成海漫的底板。标注底板的长、宽、高尺寸，并添加参数（选择族参数、实例选项），通过修改参数便可得到相应尺寸的底板。选中底板，点击“材质”的“关联族参数”，进而选择“添加参数”。保存族便完成了海漫底板族的创建。挡墙、溢流堰创建与此方法类似，不再赘述。

在创建二级泄槽段等有坡度的底板时，选择“放样”命令，在前立面视图中使用“参照线”工具建立相应角度的参照线，点击“拾取路径”拾取参照线，点击“完成编辑模式”，完成路径的编辑。然后点击“编辑轮廓”，在弹出的对话框中选择左立面，编辑长20000mm、宽500mm的长方形轮廓，“完成编辑模式”，则生成图形。侧槽段内角挡墙创建与此方法类似，不再赘述。

由于侧槽段和进水渠底板是不规则图形，故需要在创建族时用“融合”命令。其步骤为：（1）选择楼层平面中的“参照标高”；（2）点击“融合”命令，绘制相应图形，完成底部轮廓的编辑；（3）选择“编辑顶部”命令，相同的图形，将深度设为500mm；（4）“完成编辑模式”，生成底板。修改时，只需选中图形后选择“编辑底部”和“编辑顶部”命令进行修改即可。

反滤层、盲沟通过改变底板的尺寸便可获得。需要变坡的底板、反滤层、盲沟在其两端各缩短2000mm，以便于后期变坡的处理。

2.2.2 底板变坡族和挡墙连接族

由于一二级泄槽段坡度不同，所以底板之间需要另外建族进行连接。方法为：（1）使用“放样”命令，根据一二级泄槽段底板角度，对两边各取2000mm长度，编辑路径，“完成编辑模式”；（2）点击“编辑轮廓”进入右立面，并编辑长2000mm、宽500mm的长方形，“完成编辑模式”。上述过程需要对路径进行尺寸标注和添加参数，否则将不能在后期进行尺寸修改。将族载入到项目中，并放置相应位置。挡墙外角连接与此方法类似。

将所有族载入项目放置于相应标高和轴网之后，添加相应材质，模型创建成果图如图1所示。

溢洪道建模之后，在不同标高的平面上可以查看溢洪道平面视图，图2是由F1、F3、F4标高平面视图组合而来的。

3 工程量统计与概预算

除了能进行三维模型的创建，Revit软件还提供了应用程序编程接口（API）[3]，以便于外部程序对Revit进行操纵和访问。同时，构建的上述溢洪道模型会自动将各种图元的参数信息、尺寸信息、材料信息、图纸等详尽地收录在参数库当中[4]。本文利用C#语言进行编程，结合绘制的岸边溢洪道三维模型，提取模型构件的属性信息和几何尺寸信息，从而得出对应的工程名称、工程量，自动导入到Excel表格，并与工程单价汇总表、概预算表链接，达到模型与概预算的结合。

3.1 建立二次开发环境步骤

（1）与Revit建立联系

在Visual Studio2012中，添加引用：RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll，这两个文件在Revit的安装目录下。再添加引用System.windows.forms。

（2）与Excel建立联系

添加引用：Microsoft.csharp、Microsoft.office.interop.Excel。

3.2 C#语言编程步骤

（1）在当前目录下建立一个Excel文件：book1.xlsx。

（2）编写代码，打开Excel文件。

（3）统计工程量。

首先选择模型中的图元元素，形成元素集合；然后遍历每一个元素的每一个参数，再将标记中的值写入Excel第一列，注释中的值写入Excel第二列，体积值写入第三列。

（4）编译加载

将代码编写完整后进行编译生成dll文件，该dll文件所在的路径存好。退出Visual Studio2012，用纯文本方式编辑一个文件ExternalTool.addin（图3）。并将该文件复制到目录：C：＼ProgramData＼Autodesk＼Revit＼Addins＼201？（“？”表示与Revit版本一致）。

（5）运行结果

打开之前创建的溢洪道模型，框选整个溢洪道模型，选择“附加模块”→“外部命令”→“工程量统计”，即弹出工程量统计表，输入定额编号即可列出单价和合价如表1所示。建筑工程单价汇总表是事先编好，也可工程量統计后再编制。

4 结束语

（1）本文通过溢洪道的建模过程，示例性地介绍了水工建筑物参数化建模方式，研究成果对于解决如何使用Revit来绘制水利工程设计图纸提供了参考。

（2）本文基于建筑信息模型编制AutoRevit API插件，统计了三维模型的工程量，并将其导入到EXCEL中进行溢洪道概预算的编制，并借助Revit“一处改动，处处改动”的优点，使工程造价也加入到修改联动中来，对方案比选、工程设计、工程结算等阶段均有参考意义。

参考文献

[1]孙少楠，张慧君.BIM技术在水利工程中的应用研究[J].工程管理学报，2016，30（2）：103-108.

[2]张超，洪向华，王海俊.BIM技术在水利工程中的应用实践——以涵闸建模为例[J].江苏水利，2016：63-66.

[3]苗倩.BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用[J].水电能源科学，2012，30（10）：139-142.

[4]贺灵童.BIM在全球的应用现状[J].工程质量，2013，31（03）：12-19.