基于BIM技术的三维燃气设备族的创建和应用

上海燃气工程设计研究有限公司 肖诗凡 王 健 张元志 王祥祥

1 专业术语

创建基于建筑信息模型技术 BIM（Building Information Modeling）三维燃气设备族的过程中，引入了以下术语。其含义分别解释如下：

（1）族：组成项目的构件，同时是参数信息的载体。一个族的各个属性参数对应的值可能不同。

（2）族类别：用于设计建模或归档的一组图元，决定族在项目中的工作特性。

（3）族类型：用于表示同一族的不同属性参数值，族可以有多个类型。

（4）系统族：已经在项目中预定义并只能在项目中进行创建和修改的族类别。

（5）载入族：使用族样板在项目外创建的RFA文件，可载入到项目中，具有属性可自定义的特征。

（6）共享参数：可以添加到族或项目中的参数定义。共享参数定义可保存在与任何族文件或Revit项目不相关的文件中，这样可以从其他族或项目中访问此文件。共享参数是一个信息容器定义，其中的信息可用于多个族或项目。

（7）主参数：族在项目环境中，有改变其参数值需求的参数。

（8）辅助参数：族在项目环境中，无法直接改变并且当主参数变化时联动变化的参数。

2 燃气设备族简介

族，是组成建筑信息模型的基本单位，在燃气三维正向设计中，建模的前提是族的创建，因此为了高效、准确完成三维正向设计，前提是要有一套完整的族，以便于适应快速发展的需要。燃气设备族属于可载入族，因此传统的模型样板中不包含燃气三维正向设计所需要的族，需要外部创建。三维正向设计的优势在于能通过数字化信息来实现建筑信息的仿真性、高效性、可视化性，即在任何一个视图环境下，模型处处联动，平面修改的内容可以在三维、剖面、立面环境下统一进行修改，效率高且不易出错。

2.1 燃气设备族分类

燃气设备族主要包括设备、附件、管件三大类。根据设计需求可以按图1进行以下划分。

图1 燃气设备族分类

2.2 燃气设备族命名规则

族的命名包括族命名、组合模块命名以及产业化组合模块命名，其中族命名中涉及到族类型命名和族参数命名，应以准确、简短、明晰为原则，命名规则见表1。

表1 燃气设备族命名规则

2.3 燃气设备族创建过程

进行燃气三维正向设计时，由于缺少相关的工程经验和素材积累，所以借助Revit软件进行燃气设备族的创建。其中，族是Revit中使用的一个功能强大的概念，同时也是Revit中的一个必不可少的功能，Revit的每个族文件内都含有很多的参数和信息，以及尺寸、形状、类型和其他的参数变量设置。

本文以燃气灶具中的中餐燃气炒菜灶为例，说明燃气设备族的具体创建过程。创建燃气设备族的标准化步骤，如图2所示。

图2 燃气设备族创建流程

（1）族样板选择：中餐燃气炒菜灶没有特定的样板，本次燃气设备族选择“公制常规样板”作为基础样板，进行模型的创建工作。

（2）设置参照平面：根据中餐燃气炒菜灶的平面尺寸，进行参照平面设置，基于尺寸进行轮廓的设置，确定燃气设备的平面尺寸和立面尺寸。

（3）创建实例参数：首先在 Revit的族编辑器中，根据三维形体构建二维平面图，通过设置参照线与参照面，利用拉伸、旋转、融合、放样等方法，创建三维几何模型。具体为分析中餐燃气炒菜灶的主要构成分为滚轮、灶腿、灶体、灶具口、燃气接口、手柄开关、其他等主要组成单元。

其中，滚轮建模，利用旋转命令绘制出滚轮的轮廓，再确定旋转轴中心；灶腿建模，在平面选择准确位置，利用拉伸命令，绘制出灶具腿的轮廓，再根据立面图，确定柱腿高度，并复制其他位置灶腿；创建灶体，利用拉伸命名创建出灶体轮廓，再用空心拉伸，剪切出灶体；创建灶体上部位，利用拉伸，从侧面创建上部灶体，再用空心拉伸，剪切出圆形灶口；创建灶口，利用旋转命令，建出灶口模型；灶口形状，创建空心拉伸，剪切灶口；燃气管建模，利用放样，制作燃气管模型；其余部位建模，利用拉伸，空心剪切相结合，创建把手模型；在完成燃气气动截止阀构件并对属性参数进行定义之后，通过“管道连接件”功能按钮对构件添加连接件，设置连接件的类型，通过参数关联连接件的半径尺寸。

（4）材质赋予：根据中餐燃气灶的材质类型，进行材质的选择和赋予。

（5）族模型定义：中餐燃气炒菜灶属于燃气设备类，按族类型进行划分。

（6）载入项目：根据项目的需求，进行模型的放置。

图3为创建完成的中餐燃气炒菜灶模型。

图3 中餐燃气炒菜灶模型

2.4 燃气设备族库建立

利用Revit软件族编辑功能，完成对燃气设备Revit族的创建，如鼓风砂灶、中餐燃气炒菜灶、砂锅灶、消毒池、砂锅灶、鼓风砂灶、三眼灶、双眼灶、矮脚灶等燃气相关设备族。建立燃气设备族库，方便以后调用，为完成燃气正向设计BIM模型的创建奠定了基础。

3 燃气设备族应用

将BIM引进燃气正向设计项目，利用BIM带来的技术革命，实现其全生命周期的运维管理。因此，在燃气正向设计工程设计中燃气设备族的创建和族库更新显得尤为重要。

3.1 燃气设备族在设计选型中应用

基于BIM的三维燃气设备族，可以赋予设备族模型相关的参数和信息，主要包括：设备尺寸、形状、类型、用气量、连接方式等。在设计阶段可以便于设计师快速准确的选型合理的燃气设备，提高燃气设计的效率。

3.2 燃气设备族在燃气正向设计中应用

燃气正向设计中应用燃气设备族的具体步骤：首先，通过Revit软件新建一个项目文件，根据项目需要，制定该项目的项目样板文件、项目基点、项目信息、项目标高、管道材质、管道连接方式、阀门类型、燃气设备族的类型等。其次，在项目文件的基础上进行建筑物的创建工作，根据设计要求、功能需求、业主提资和设计规范进行燃气管道的设计工作。最后，在完成相应的管道建模之后，通过三维视图将创建好的燃气设备族通过“载入到项目”按钮载入，安装到创建完成的管道模型上，完成燃气正向设计BIM模型的创建。同时，根据BIM技术的可出图性、可出工程量性和可视化性进行燃气正向设计的进一步应用，提高了工作效率、提升了设计质量、适应了燃气高效快速发展的需求。

3.3 燃气设备族在运维中应用

基于BIM的三维燃气设备族，可以赋予设备族模型相关的参数和信息，在运维阶段可以通过可视化的方式帮助工程人员快速查看燃气设备族的厂家信息、维护过往记录，便于工程人员快速反应事件，高效解决问题。

4 结语

本文基于Revit软件，提出了创建燃气设备族的思路和方法，并创建了若干燃气设备族，建立并充实了燃气设备族库，为初学者创建燃气设备族提供了参考和依据。燃气设备族在BIM正向设计中的优势突出，设计师可以在建模过程中直接导入相应的族，提升了设计效率，降低了建模难度，从而可以专注于设计本身。此外族在施工过程中也可以优化设计变更、加快工程周期、提高工程质量。施工方可以通过族类详细的性能参数实现项目工程量的统计，达到成本控制的准确性和实时性，有效提高施工成本管理水平。