冷水湾闸站的三维建模与模型信息应用

尹华峰，郝素杰

（滨州市水利勘测设计研究院，山东 滨州 256600）

AutoCAD技术的应用提高了工程图纸的设计效率和质量，但图纸的修改工作量较大，同时图纸中包含的建筑物信息也难以方便地提取。将建筑实体与相关信息紧密联系的三维信息模型建设技术（BIM）应运而生，AutoRevit技术为工程三维设计带来了极大方便。

1 项目概况

冷水湾闸站位于浙江省秀洲区新塍镇，所在河道为庙云桥冷水湾距河口30m处，2015年建成，属河道新建水闸，用来挡水排涝，启闭机采用2×50 KN卷扬式。工程等别为Ⅳ等，主要水工建筑的级别为4级，临时水工建筑级别为5级，外河设计水位为2.61m，内河设计低水位为0.93m，闸站分为上游铺盖、闸室、下游消力池三部分，闸室设钢闸门，两侧各有一个泵室。

2 冷水湾闸站建筑信息模型的创建

2.1 参数化建族

族就是带有信息的“构件”，依据参数（属性）类型的共用、使用形式相同和图形绘制的相似来对图元进行分组。实践中按需选择族类型对其属性进行修改以满足各方需要。在Revit中，族包括系统族、可载入族、内建族三种类型，系统族基本涵盖了建筑、结构、水电暖部分所需大部分基础构件，提高了土建工程的三维建模效率，简化了建模程序。主要用于房建工程的Revit软件里找不到水利工程构件，如护坡、铺盖、闸墩、土石坝等。实现水利工程的三维模型创建，需先自行创建相应的可载入族，建族过程中对其进行参数化设置，以实现对模型的修改及生成二维图纸的联动性。

可载入族是在族编辑器中创建的.rfa文件，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。该闸站分为上游铺盖、闸室、下游消力池三部分，三个分项工程中有闸底板、护坦、反滤层、挡墙、闸墩等构件组成，所有构件需要一一创建，创建同一个或不同族构件时可使用不同绘制方法如拉伸、融合、旋转、放样、放样融合及空心拉伸等，并借助剪切、延伸、镜像等修改工具以提高建族效率。最后一步就是在标签中对所添加的尺寸标注进行参数化设置。另外，除了使用软件系统族、自建族外，亦可尝试在可载入族中寻找类似族，借助“复制到剪贴板”等工具加以提取和修改完善。

接下来是至关重要的一步是参数化，参数可以是模型的尺寸、材质、温度等属性，族的参数化是对族添加参数信息，使有限模型能够通过改变其参数值得以无限使用。在“标签”处单击“添加参数”，并在弹出的“参数属性”对话框中的“名称栏”填写参数名称“闸底板厚度”，选中右侧“实例”，单击“确定”就完成了一个参数的设置。以此类推完成所有注释的参数化。另外还能单击“材质”栏后面的空格出现带三个黑点的小白块，打开材质浏览器，为族添加材质、着色、填充图案等。完成上述步骤后即可在“修改|创建拉伸”菜单栏下的“模式”工具栏内单击“对号”，实现完整族的创建。

2.2 模型的装配

标高和轴网的作用是为每个项目构件确定一个空间位置，如同X、Y、Z轴一样，确定构筑物构件的空间坐标。绘制原则是按照构筑物具有的节点性高程点绘制标高后统筹布置水平面轴网，以便提高模型装配效率。然后利用“载入族”工具将族构件载入到项目中，借助“参照平面”与“模型线”等辅助工具或通过修改偏移量来确定构件的精确位置，以完成该闸站的建筑模型装配。

2.3 钢筋的绘制

绘制钢筋的前提是在建族时勾选属性对话框中的“可将钢筋附着到主体”选项，否则无法在“修改|放置钢筋截面”状态下捕捉到配筋主体。绘制钢筋时，首先在构件属性对话框中选择钢筋保护层厚度，然后在“钢筋形状浏览器”中选择所需钢筋形状并选择适当放置平面、放置方向及钢筋型号，沿构件保护层放置钢筋，钢筋形状不满足需求还可通过“编辑草图”对钢筋形状进行修改；然后可利用剖面图查看钢筋放置位置是否准确，并利用复制、阵列、参照平面等工具快速完成批量配筋。利用Revit进行配筋，不仅实现其可视化，而且更能直观反映钢筋的搭接和后期钢筋用量的统计。

3 模型信息的应用

3.1 生成二维图纸

项目三维模型建成后，就可对其内置信息加以提取和利用。最具有优势的利用之一是图纸的自动生成。生成图纸的来源大致分三种：平面图、立面图和剖面图。首先，在平面图上，利用Revit剖切功能对三维模型进行剖切，通过拖动视图手柄、隐藏或隔离无关图元、添加文字注释、图案填充等手段，整理剖切图并将其拖拽到新建的图框中即可实现二维图纸的绘制。

传统的CAD出图是通过线条绘制，各图纸之间无任何联系，一张图纸中某一部位有所变动，所有相同部位的图纸都需逐一修改，费时费力易出现错误；Revit则是生成完全与模型相关联的图纸，模型中任意细微的改动都能即时体现于图纸，自动调整为修改后的图形样式，大大提高了出图效率和精确度。三维模型到二维图纸关联式设计方式，必将逐渐取代传统的二维绘图模式。

3.2 工程量统计与概预算

Revit软件除了能进行三维模型创建、二维图纸生成，亦可通过应用程序编程接口（API）与Visual studio等编程软件进行关联，以便于外部程序对Revit进行操纵和访问。Revit软件会自动将冷水湾闸站模型各图元的参数、尺寸、材料信息及图纸等详尽收录于参数库中。

本次开发设计利用Visual studio中的C#语言进行编程，通过编程语言提取出闸站模型的工程名称、工程量、尺寸及材质等信息导出至新建的Excel表格中，与概预算表链接，实现模型与概预算的结合；例如常规概预算表中的“工程或费用名称”“单位”“数量”三列名称或数据信息均可方便地通过API插件在闸站的三维模型中自动提取。

4 结语

通过冷水湾闸站的建模，示例性地介绍了三维建模及其在水利水电工程中的相关应用，设计阶段图纸的生成、工程量的统计及概算的编制，通过与常规的AutoCAD绘图和概预算编制进行了验证对比，提高了设计精度和出图效率，缩短了设计周期，方便了信息的提取和应用，为三维建筑信息模型在水利工程中的推广起到了抛砖引玉的作用。