基于BIM技术的建筑构件参数信息交互研究

徐敬真， 唐乐

（1. 南京工业大学；2. 淮阴工学院）

1 引言

建筑行业作为中国国民经济和社会发展的重要组成部分，迫切需要在高质量发展进程中推动建筑设计全过程的信息化[1]以实现建筑产业现代化等创新转型任务。随着BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术的出现，建筑设计行业迎来信息化的重大革命，经过BIM技术更新迭代，不断为建筑设计各环节的协同工作提供了应用基础[2]，极大地提高了我国建筑设计行业的工作效率。但是由于建筑设计行业的复杂系统特征与BIM模型构件参数信息的复杂性，BIM技术的潜力尚未在我国的实践应用中全部展现[3]。基于此，本文汲取相关研究成果[4-5]，结合三维模型设计软件Revit 2018及其内置可视化编程软件Dynamo，以某研发办公楼建筑设计为例，搭建参数信息数据的交互程序，以减少建筑设计师在面对模型构件参数信息时数据查找、转换与修改中的工作量。

2 交互程序的软件基础与数据特性

2.1 交互程序的软件基础

当前，国际上诸多建筑软件公司已针对BIM技术开展了研发。其中，美国Autodesk公司开发的Revit系列软件基本涵盖了BIM平台所需的全部技术要求，且与AutoCAD系列软件共享内核、兼容良好，并基于AutoCAD的高度市场占有率从而成为国内外最广泛使用的BIM软件。故此，Revit系列软件作为当前广泛应用的BIM平台，相较于其他软件拥有高度参数化的技术特性，较好地满足了搭建参数信息交互程序的基本需求。

鉴于Revit本身的参数交互功能相对不足，近年来Autodesk公司研发的Revit内置软件Dynamo作为可适应Revit系列软件的程序开发平台，因其与Revit模型内构件参数数据的良好契合性，可提取建筑模型中各类图元和构件所包络的信息，在预处理后转化为Dynamo可识别应用的数据类型，随后可智慧响应各专业部门的需要输出不同格式数据以满足实际工作需求。因此，可通过Dynamo开发程序，以实现构件参数数据的联合处理和交互传递，并在此基础上形成BIM模型构件参数的快速调整与控制。

2.2 Revit构件参数数据特性

Revit软件中模型构件具有层级性，自上而下可分为类别、族、族类型以及图元四个层级（见图1），其中最高层级为类别（Category），包括门、房间、管道、墙等；其次的层级为族（Family），是根据参数属性的相似、使用功能的相同以及图元表示的相似等来对图元进行的分组。以门类别为例，其类别中有平开门、推拉门、折叠门等不同的族；在各自的族下又可依据不同尺寸细分为800mm×2000mm或1000mm×2200mm等族类型（Type）；族类型层面上，平开门又并可将定位至最低层级图元（Instance），为一个个的单体实例。四个层级的构件信息共同构成了Revit独特的参数数据特性。

图1 Revit中模型构件的参数信息结构

因Dynamo与Revit良好的数据互通性，且自带多个与办公软件良好交互的节点，使批量对构件进行信息更新与调整成为可行途径。Dynamo软件可链接Revit建筑模型中特定类别、族、族类型和图元，将其所包络的数据导入Dynamo工作空间中实施处理。针对模型中类别、族、族类型下不同层级的构件属性时需要遵循不同的构件提取方式（见图2），为搭建信息交互程序的搭建奠定良好的数据来源基础。

图2 对不同数据结构的提取的流程

3 构件参数信息交互程序的搭建

基于Revit 2018软件分别建立并合并某研发办公楼的各专业模型。继而以BIM模型为基础，在Dynamo软件内分别通过模型数据的导出程序和导入程序的结合，构建整体的参数信息交互程序。通过交互程序对于模型内构件参数信息的处理，实现模型数据的快速交互。

3.1 BIM模型的建立

3.1.1 工程概况

该研发办公楼建筑面积3566㎡，框架剪力墙结构，高度为14.4m，建筑共分为四层。由于该研发办公楼建筑内部一、二层承担着一部分实验室研发需求且卫浴区域占比较重，因此给排水方案设计中，管线类型众多且构件参数较为复杂。

3.1.2 模型建立

应用Revit 2018软件进行模型的搭建工作，通过“设置项目样板的公共部分——分别确立模型的标高、轴网及项目基点——搭建项目的建筑结构模型并链接——设置工作集和中心文件——绘制BIM机电模型”的路径建立BIM全专业模型（见图3）。

图3 研发办公楼BIM模型外观及其内部展示

3.2 交互程序的搭建

基于BIM模型的参数信息交互程序的基本思路可总结为“数据的提取——数据的处理——数据的导入”，基于此，可分别建立模型数据的导出程序和参数信息导入程序，并将二者组合而成。

在模型数据的导出程序中，具体操作为：①构件参数提取，通过Dynamo节点库中Selection节点下的Category、Select Model Element等次一级节点选中所有目标构件，并利用Element. Parameters节点提取所有被选中构件的所有参数信息（见图4a）；②参数处理，针对构件所包络的冗杂参数数据的问题，利用Element.Get Parameter Value By Name节点中选择所需要特定的实例参数（见图4b）；③导出参数，利用Excel.WriteToFile节点将在得出目标构件的特定参数后需将其导出Excel文档以便快速审阅及修改（见图4c）。

图4 模型数据的导出程序

在模型数据的导入程序中，具体操作为：①参数信息导入，在上文生成的Excel文件的基础上，通过Excel.ReadFromFile节点导入至中（见图5a）；②参数信息的处理，为使Excel文档列表数据能够为Dynamo软件所识别，分别对图元参数名称（见图5c）、具体图元（见图5b）和图元参数数值（见图5d）三个部分进行处理；③数据返还模型，将处理好的在图元参数名称、具体图元和图元参数数值分别连接到Set BuiltIn Parameter节点端口（见图5e）并运行程序，目标路径中的Excel表格将会自动弹出，此时修改Excel文档中的各项数据即可将数据传输回模型中，完成建筑构件参数信息交互程序的搭建。

图5 模型数据的导入程序

3.3 交互程序功能应用

本实例项目中，所有的钢制管道都需参照《国家建筑标准图集》02S403的做法进行，Revit软件中并未包含图集等参数信息的初始设置，因此只能采用后期添加的方式。利用上文建立的模型参数信息导出程序，通过在Code Block节点中输入需要的参数名称包括“Element ID、类型、参照标高、直径、注释”等数据，程序自动生成含指定数据的明细表（见图6a）。因明细表由模型直接导出产生，数据结构与模型内的构件参数信息结构保持一致，因此可以采用直接在excel表格中进行修改的方式和Revit模型进行联动，相较于逐个选取图元进行属性添加的方式减少了大量操作的时间。在注释栏下批次输入“《国家建筑标准图集》02S403”，对构件的参数信息进行修改（见图6b）。

图6 导出并修改指定参数信息明细表

在对表格中的信息进行修改后，经信息交互程序中的导入程序将参数信息导入回模型中，通过对导入文件路径的设置确认文件后，模型内管道注释信息发生了变化如图7所示，验证了建筑构件参数信息交互程序的可行性。

图7 参数注释信息的批次添加

4 结语

现阶段计算机硬件水平的发展使BIM技术成为推动建筑业转型的重要途径，在此背景下建筑信息化、产业化、标准化的发展将会大大推动建筑及上下游产业的行业升级。本文针对建筑信息模型中参数化构件数据的处理需求，提出基于BIM模型的信息交互体系。在体系内结合数据导入和导出程序，经过检测实现了信息交互联动中建筑构件信息数据的快速处理和快速调整，实现了设计阶段BIM技术对参数数据管理的需求。