基于Revit+Dynamo的河道整治项目模型的建立与应用

常吉栋

（上海松江新城投资建设集团有限公司，上海 201620 ）

BIM 技术的应用常见于建筑领域，并向多个行业发展。目前高健文[1]等人采用Revit+Dynamo 的参数化建模方法，建立了太湖隧道整体机电系统模型，建模效率得到大幅提升；王宁[2]等人根据Revit 软件和Dynamo插件的特点，梳理并研究了Dynamo 参数化建模的技术和与Revit 数据交换及交互方式，在水利工程建设领域取得了一些研究成果。曹阳[3]对Dynamo 在水利建设工程的异形曲面的建模进行了更加深入的研究。但是目前对于河道整治项目护岸结构的快速精确建模应用研究较少。

1 工程概况

某河道整治项目用地面积为22 507.7 m2，新开河道763 m，土方工程47 415.10 m³（河道开挖45 587.18 m³，堤防填土1 827.92 m³），新建护岸1 395 m（A 型护岸681 m，B1 型护岸584 m，B2 型护岸130 m），新建桥梁1 座，新建绿化7 345.72 m2（陆域绿化5 950.72 m2，水生植物1 395 m2），新建防汛步道2 092.50 m2等。工程实施后，河道连、通、畅、活，自净能力也将提高，河道水质将得到有效改善，对生态环境产生了有利的影响。

与建筑工程相比，水利工程一般具有体量大、构造复杂、设计专业多、设计和施工周期长、受环境因素影响大等特点[2]。水利工程中涉及多种复杂异形的曲面结构，如在本项目中护岸结构的桩基础承重结构为混凝土方桩，但从河道的整体走向看，施工河道区域存在多个转角半径大的曲线，曲面连接段的特点增加了整体河道整治项目的施工难度；同时项目工期紧且由于河道整治项目存在多个曲面段，对BIM 技术的应用以及模型创建的精度及准确性存在一定的挑战。鉴于此，对该河道整治项目运用BIM 技术建模存在必要性。

2 Revit 软件与Dynamo 插件应用技术分析

2.1 Revit 软件的特点

Revit 软件为目前工程建设项目领域建模的主流软件，Revit 平台目前集成了Revit Architecture，Revit MEP及Revit Structure 等多个平台应用，将建筑、结构、系统（给排水、供暖空调、电气专业）等多个专业集成在统一的Revit 平台上。除此之外，Revit 不仅支持多专业协同作业还支持对建筑物的结构安全、光环境、热工性能等指标进行分析模拟及后续设计优化。Revit 软件对常规的建设项目创建界面友好，但对河道建设领域等曲面异形体结构工程则出现操作难度大、工作量重复等问题，从而导致模型建立的精度满足不了工程建设的要求。

2.2 Dynamo 插件介绍

Dynamo 的核心是可视化编程平台，它是一种灵活且可扩展的设计工具。因为它可以作为独立的应用程序运行，也可以作为其他设计软件的附加组件运行，因此可以用它来开发范围广泛的富有创意的工作流程。

Dynamo 应用程序是可下载并以独立模式或其他软件（例如， Revit 或 Maya）的插件执行的软件。它一种视觉程序设计工具，其目标是让非程序设计师和程序设计师都能够使用。此工具让使用者能够以可视化窗口的方式对行为编写 Script、定义自定义逻辑部分，并可以使用各种文字的程序设计语言编写 Script。

2.3 Dynamo 插件与Revit 软件的互补性

对于Revit 而言，Dynamo 不仅是一个参数化建模一项工作。对于一些较难通过用户界面进行操作（如在曲面或异构面上的多任务操作）或者重复的建模流程，常规的Revit 建模流程显得力不从心，而将Dynamo 插件在Revit 的运用，可以很好地解决以上问题，互补性强。

3 河道整治项目建模实例

本次河道整治项目模型的建立首先需要建立河道的护岸坝体结构，其次建立护岸结构的承重基础，即桩基础；最后需要布置护岸结构中的反滤层泄洪管。

3.1 运用Revit 体量工具建立河道坝体

由于河道坝体是曲面，常规的BIM 技术很难实现曲面结构，因此运用Revit 软件里的体量工具可以快速地实现河道护岸坝体的建模。

具体实现流程如下：新建体量；导入或创建模型曲线；根据模型曲线，放置点图元；在点图元平面上绘制河道的剖切面轮廓；生成形状即可。

其中绘制剖切面轮廓，可以运用系统族“基于线的公有制常规模型”实现，这里不再具体叙述。

护岸坝体的体量创建流程见图1。

图1 护岸坝体的体量创建流程

3.2 运用Dynamo 插件建立河道的桩基础

由于河道整体的走向是曲线，因此河道护岸结构的桩基础的特点一是整体走向是曲线；二是具体到每根的方桩基础其正交方向必须平行或垂直于河道曲线。以该河道整治项目为例，河道长度763 米，但需要护岸的桩基础多达1 200 根方桩。依靠常规的Revit 桩基础建模，不仅需要大量的时间，而且很难控制方桩正交方向与河道曲线的关系。因此运用Dynamo 插件的特点，可以很快实现大批量、多角度的桩基础建模，通过多个节点设置可以按照一定距离在模型曲线上布置大批量构件（桩基础族文件），具体调运的Dynamo 节点见表1。

表1 调用Dynamo 节点表

Dynamo 节点调用见图2。

图2 Dynamo 节点调用

结合上述的河道护岸坝体结构以及河道桩基础结构，河道整治项目模型见图3。

图3 河道整治项目模型

3.3 运用Dynamo 插件构建反滤层泄水管

反滤层是指在大口井或渗渠进水处铺设的粒径沿水流方向由细到粗的级配砂砾层。反滤层一般是由2 至4 层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，顺着水流的方向颗粒呈增大趋势，任何一层的颗粒都不允许穿过相邻的较粗一层的孔隙[4]。反滤层的作用体现在渗透水流出时对堤坝体或地基中的土壤起到保护作用，进而可防止管涌及流土等险情的发生。

该河道整治项目的反滤层泄水管设置在护岸结构里，间隔2.5 米。按照河道曲线的特点，逐一布置建模将达600 多根。同样，采用Dynamo 参数化建模的方法，可以实现快速的布置反滤层泄水管。调用的Dynamo 节点如上述表1所示。由于反滤层泄水管的截面垂直于河道曲线的切向量，因此曲线切向量设置为向量A，向量B 调用Vector.ByCoordinates 节点设置为（1,0,0），旋转轴向量C 调用Vector.ByCoordinates 节点设置为（0,0,1）；如此在模型中则实现了反滤层泄水管的截面垂直于河道曲线点位处的切向量。通过节点工具欧几里得坐标的设置解决了每个构件（反滤层泄水管族文件）与曲线的角度关系问题。

反滤层泄水管点位布置见图4。

图4 反滤层泄水管点位布置

鉴于该河道整治项目的反滤层泄水管的横截面拥有10 度的倾斜角，可以创建反滤层泄水管的族文件，用Revit 的旋转将倾斜角度呈现出来，其次对于反滤层泄水管高度的设置，同样用Revit 的标高设定。

4 结语

本文主要探讨了在河道整治项目中BIM 技术的应用。其次以实际的河道整治项目为例，针对河道整治项目的曲线走向、曲线转弯半径大、护岸的曲面结构等特点，采用了Revit+Dynamo 的参数化建模方法，建立了河道整治项目的BIM 模型，用Revit 体量工具创建了护岸坝体结构，利用Dynamo 技术完成了河道护岸桩基础、反滤层排水管的模型布置，大大提高了建模的效率与精度，同时也为后续的施工起到了切实的指导意义。

目前水利工程的BIM 应用从设计阶段、施工阶段及后期运维阶段均已展开，涵盖了工程项目的全生命周期，对于BIM 技术在河道整治项目中的其他应用，如土方平衡、4D 进度模拟等，本文未做进一步陈述，后续将做更深入的研究。