基于Revit的电气参数化生成系统图的研究

吴 旭 猛

[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司， 上海 200092]

0 引 言

随着城市现代化的不断发展,城市建筑业也在不断地更新迭代,BIM技术在建筑数字信息化中起着不可替代的作用,BIM技术的应用也在项目中扮演着举足轻重的角色。在BIM模型中,电气专业的系统图的生成往往会被忽略,系统配电箱的计算也就不再被重视,考虑的往往只是电缆桥架的占位空间,设计过程中很少利用Revit本身的功能来创建电气系统图。本文对Revit自身携带的功能进行研究,利用详图项目的功能来创建电气系统图,并利用参数化的设置对系统图进行计算。

1 BIM技术的背景

随着国家政策和城市信息化的需求,BIM技术扮演着越来越重要的角色,BIM技术是一种多维模型信息集成技术,可以使建设项目各参与方从概念产生到完全拆除的整个生命周期内在模型中操作信息或在信息中操作模型,实现在建设项目全生命周期内提高工作效率和质量,减少错误和风险的目标。在BIM技术发展进程中,BIM正向设计应运而生。BIM正向设计是设计信息整合后将设计思路直接通过BIM三维空间进行设计,通过三维模型直接出图,保证了图纸与模型的一致性,减少传统BIM技术的工作环节。与此同时,国内建筑工程通过BIM技术,利用模型的可视化,结合图面图形来促进设计的准确性,从而对设计提出更高的要求。

BIM技术的特点包括可视化、一体化、参数化、仿真性、协调性。可视化指的是在项目不同阶段(如设计、施工和运维阶段)所有的建筑构件以三维方式直观地呈现出来,不同阶段的工程师可利用三维模型做出相关的决策。一体化指的是基于BIM技术贯穿工程项目的全生命周期的一体化管理。参数化是指通过参数或者变量的输入进行模型搭建,改变模型中的参数值进而得到新的模型,参数化设计的本质是在可变参数的作用下,系统能够自动维护所有的不变参数,因此参数化模型中建立的各种约束关系,体现了相关工程师的实施意图,从而提高模型的生成与修改速度。仿真性则是基于工程项目实施过程中所创建的虚拟建筑模型大量的信息,包括几何信息,构件属性等,再通过相关的分析软件得到相应的分析结果。协调性一直是工程项目中的重点内容,可利用BMI技术相互协调各个工程条线,保持信息统一,提高沟通效率[1-2]。

电气设计过程中的BIM应用往往只是简单地停留在单专业的桥架绘制或者配电箱的放置,根据机电管线调整桥架的位置及高度,从而得出电气平面图。但在电气设计环节中,电气系统图的绘制与生成则提及少之又少,传统的电气系统图设计,也是根据以往的样板或者经验绘制出来的,在不同项目中用的样板或风格不同,导致出图时显得杂乱,不统一。在三维电气设计中,系统图的痛点往往是多线段且修改起来繁琐,效率低下,所以采用Revit单单绘制电气系统图显得多此一举。不同绘图工具带来的效率及质量上都有所不同,而且绘图工作与设计工作分离,系统构件、开关选型、导线选型等各类参数均为手动输入,选型、计算一般在另外的设计师总结的各类表格中进行,导致电气系统图的生成、绘制与电气系统的选型、设计工序分离,绘制效率低,不能满足标准化绘图的要求。随着电气设计过程中对设计要求的不断提升,对电气系统图的生成也提出了更高的要求,研究基于Revit软件平台,利用参数化创建不同类型的参数生成电气系统图就显得格外重要。

2 基于Revit电气参数化生成系统图

随着工程项目复杂程度的不断增加,传统的二维CAD设计主要存在如下几个不足:① 二维表达已经无法完整呈现和满足复杂的设计要求;② 图形与数据间信息脱节无关联性,容易造成信息丢失与不匹配;③ 图形缺少联动性,往往造成修改了一处、遗漏另外几处,或者相同的调整需要重复修改多处,降低了工作效率和图纸的正确率。

为了克服现有三维技术存在的缺陷,本文使用Revit2018中的详图项目族添加电气系统参数的方式来制作电气系统图。

详图项目在Revit中是一种常见的族,常用于专业局部节点详图中,为了方便实用,经常采用嵌套族的方式使得详图更加清楚,其主要的特点有:① 可在平面视图中直接绘制;② 可添加相应的参数及可见性来呈现想要的视图;③ 不会因调整视图比例时而变大变小。

在创建族时,选择详图项目,对应的族类别与族参数中只会显示详图项目子项,在绘制所需系统图功能模块的同时,对族类型中参数进行设定,所有创建的参数类型使用实例参数,方便对每一个族进行实时修改,族类型参数设定如图1所示。

图1 族类型参数设定

每个详图项目均采用了嵌套的方式让每一个族使用起来更加方便快捷,可以看到嵌套族中使用了注释符号及详图项目,最终呈现在项目中的系统图组织是由一个一个族拼凑起来的,嵌套族目录如图2所示。

为了电气系统图能够出图顺利,将系统图划分成若干个功能模块,包括8回路模块、干线模块、KB0模块等,详图项目如图3所示。

通过以下技术方案进行研究,具体步骤如下:

(1) 对电气系统图进行区块划分,确认绘制内容的标准化模块划分;

(2) 建立标准化模块,确认各标准化模块中的子模块和子模块参数;

(3) 根据要绘制的电气系统图选取相应的标准化模块进行可见性拼合,形成初步电气系统图;

(4) 对初步电气系统图进行参数化计算,获取参数结果;

图2 嵌套族目录

图3 详图项目

(5) 根据参数结果对初步电气系统图中的子模块参数进行修改;

(6) 完善电气系统图的标注信息,生成电气系统图。

标准化模块包括单进线母线侧模块、双进线母线侧模块、回路侧模块、应急照明集中电源模块、电表箱模块、箱体接地模块等。技术方法步骤如图4所示。

图4 技术方法步骤

在该项目的详图项目族中使用到的族参数有文字、电气、尺寸标注和其他,其中文字参数部分包括回路编号、线缆型号等信息,电气参数部分包括功率因数cosφ、在进行设备计算时可添加需要系数Kc、设备安装功率Pe,相对应的单相或者三相的计算电流软件通过计算公式的设定自动算出。尺寸标注参数部分根据进线开关及回路数量确定的箱体大小;其他参数中,对一些需要的模块(如电气火灾监控、浪涌保护器等)进行设定,利用设定实例或者类型参数中是与否来达到系统相关模块的可见性。单进线母线侧模块如图5所示。

在该项目的详图项目族中使用到的族参数有文字、电气、尺寸标注和其他。其中在文字参数增加了常用回路编号及备用回路编号,电气参数部分包括功率因数cosφ、在进行设备计算时可添加需要系数Kc、设备安装功率Pe,相对应的单相或者三相的计算电流软件通过计算公式的设定自动算出。尺寸标注参数部分根据进线开关及回路数量确定的箱体大小。其他参数中对一些需要的模块(如电气火灾监控、浪涌保护器等)进行设定,利用设定实例或者类型参数中是与否来达到系统相关模块的可见性。双进线母线侧模块如图6所示。

图5 单进线母线侧模块

图6 双进线母线侧模块

通常的电气系统图中的回路侧均由多回路组成,回路侧模块如图7所示。图7中展现了其中一种回路方式为开关选型带漏电保护的断路器,且是三相回路,回路中表达了回路编号、线缆型号,回路功率大小等参数,该参数均可在属性栏中进行修改命名;电气参数部分包括功率因数cosφ、在进行设备计算时可添加需要系数Kc、设备安装功率Pe,相对应的单相或者三相的计算电流软件通过计算公式的设定自动算出。

图7 回路侧模块

3 实际项目实践

利用上述方法在某学校项目中进行实践。

项目概况:总建筑面积49 000 m2,建设教学行政楼、教学楼、食堂、宿舍等;本工程用电设备总装容量4 320 kVA,采用两路10 kV进线供电。

该项目电气专业的强弱电平面图及强电配电箱系统图均利用Revit软件完成,其中电气系统图利用上述电气参数化的方法进行绘制,具体如下:

(1) 在准备绘制所属区域内进行区块划分,确认绘制内容的标准化划分,对上下级的逻辑关系进行初步的确认,对进出线的属性进行确认,是否是消防电源等。

(2) 建立上述族列表中的系统图标准化模块,再确认标准化模块中的子模块和子模块参数,比如确认一下是单相电源还是三相电源。

(3) 根据要绘制的电气系统图选取相应的标准化模块进行可见性拼合,形成初步电气系统图,比如电气火灾监控模块是否需要,电流互感器模块是否需要等。

(4) 对初步电气系统图进行参数化计算,获取参数结果;比如暖通与给排水专业的设备电量的提资确认后,将用电设备的电量输入模块数量栏中的电气参数,选择好对应的需要系数及功率因数,软件自动会算出计算电流。

(5) 根据参数结果对初步电气系统图中的子模块参数进行修改,比如对照明集中控制的模块进行参数调整。

(6) 完善电气系统图的标注信息,生成电气系统图。

在Revit软件的项目浏览器里创建图纸目录,方便对系统图进行绘制及修改,而后拖入创建的图纸目录中对应的图纸名称中,即完成一张电气系统图的绘制。

以下为实验楼部分电气系统图,系统图列表如图8所示,电气系统图如图9所示。

图8 系统图列表

4 结 语

该电气系统图生成方法基于对标准化模块的建立、拼合、计算和调整,能够标准化、模块化、规范化地生成电气系统图,适用范围广,绘制效率高,满足标准化绘图的需求。在模块中计算、修改,将这两部工序合并处理,能够同时对电气系统图进行标准化绘图和参数设计,有效提高绘图效率和绘图准确性。建立标准化模块,设计人员能够根据设计电气系统图的需求进行标准化模块的选型、组合,并基于选型组合的初步电气系统图进行参数计算和填写,极大地降低了设计难度,提高设计准确性和工作效率。通过Revit对族进行参数化设定大大提高了工作效率并保持出图的标准统一。在绘图工作与设计工作中,系统构件、开关选型、导线选型等各类参数均输入,选型、计算均可在属性栏中完成,从而使电气系统图的绘制、生成工序协调统一,效率提升。

图9 电气系统图