基于Revit+Dynamo 模式的叠合板参数化建模

杨凌峰，周海威，晋 强*，黎 康

（1.新疆农业大学 水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐；2.新疆BIM 及装配式工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐；3.新疆新冶建筑集成科技有限公司，新疆 乌鲁木齐）

改革开放至今，我国在工程建造方面取得了巨大成就，但是和其他国家相比，我国这一领域的数字化水平仍然处于较低的阶段，碎片化、粗放式的建造方式也存在一系列问题，而利用建筑信息模型（Building Information Modeling, BIM）在工程中设计阶段和生产阶段的应用可以减少建造过程中的失误并且提高建造的质量和各专业协调能力。放眼全球，我们可以从锡麦肯全球研究院（MGI）发表的调查报告中看出，在提到的22 个行业中，工程建造领域的数字化水平在全球国民经济各行业中排名倒数第二位，远远落后于建造行业。而我国发布的《中国制造2025》指出了加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，主攻智能制造，最终实现制造业强国的这一目标。BIM技术正是实现这一目标的重要途径。由此可见，BIM技术是未来建筑行业的重要趋势[1-4]。

1 工程案例

交建翰博苑位于乌鲁木齐市新市区冶金街北侧，是新疆地区首个所有单体均为装配式建筑的小区，整体效果如图1 所示。该工程总建筑面积97 405.79 m2，其中地上建筑面积71 978.81 m2、地下建筑面积25 426.98 m2。交建翰博苑利用BIM技术辅助施工过程[5]，并结合了装配式建筑绿色施工准则，为绿色施工的实现提供技术支持和载体。本文以翰博苑4#住宅楼为例，地上部分为装配式混凝土剪力墙结构，竖向构件采用高精度模板，水平构件采用桁架钢筋混凝土叠合板楼盖。

图1 工程案例小区鸟瞰效果图

2 Revit 软件与Dynamo 插件的概述

2.1 Revit 软件的不足

Autodesk Revit 软件对常规的建设项目创建界面友好，但在叠合板的创建过程中不仅操作繁琐，而且叠合板轮廓线定位较为模糊，使模型的精度较低，无法满足工程当中对于模型精度的要求。

2.2 Dynamo 平台的特点

Dynamo 作为Revit 软件的插件运行，是一种面向自定义节点的可视化编程语言环境，它可以将各种节点组合起来，形成可实现目标功能的可视化程序。除此之外，Dynamo 拥有可视化编译程序的运行环境，这意味着设计师可以在可视化编程界面上调整程序逻辑、布局和节点，从而实现“所见即所得”的编程思想，大大提高了编程的效率和可靠性通过节点算法联动软件模型来达到工作效果，不需要使用者具有较高程度的编程专业知识。

最重要的是，Dynamo 作为Revit 软件的插件运行，可以与Revit 软件进行无缝集成，通过调用Revit的API 接口，实现软件的定制化和扩展。这意味着工程师们可以利用Dynamo 快速地设计和开发各种工具、插件和脚本，用于自动化和优化建筑设计和构造流程，大大提高了工作效率和质量。

2.3 Revit 软件与Dynamo 平台的互补性

随着BIM 技术的快速发展，Revit 软件与Dynamo平台的互补性也日益突显。正是因为工程量的自动统计是基于Revit 的，并且统计时一般是在三维模型上进行操作的，这就取决于所建立模型的质量如何，工程量统计速度的关键性因素中就有了模型创建的效率这一因素。而Dynamo 平台能够对Revit 模型进行数据联动，这也正是Revit 软件与Dynamo 平台互补性的体现之一。因此，对Revit 进行更深层次的二次开发[6]，进而有效提高建立Revit 模型的质量和效率。

3 叠合板参数化设计

3.1 叠合板概述

在Revit 中，叠合板可以通过族文件的方式进行建模。通过将三维建模转化为叠合板族文件的设计过程，建筑工程师可以利用Revit 的数据管理能力[7]，快速构建出复杂的叠合板结构模型，满足不同的工程设计需求。叠合板的建模和计算过程正是 Revit 和Dynamo 配合使用的优良例证，充分发挥了BIM 技术的特点和优势。

3.2 叠合板参数化生成思路

在Revit 平台中创建叠合板时，需要使用楼板功能来绘制叠合板的轮廓线，在此创建过程中不仅操作繁琐，而且叠合板轮廓线的定位也很模糊，单次的楼板绘制也只能创建一块叠合板，无法批量生成，导致模型的绘制效率比较低。在任务量大时更是需要耗费大量的时间和精力[8]。针对此问题，采用参数法建模并开发插件，使其能够在指定区域进行叠合板的智能生成，建立一个由Revit 中的模型直接进行叠合板模型深化以及构件出图的桥梁。因为插件的开发目的是为了应用到项目中，插件的功能设计要贴合实际的施工工艺。因此，在开发之前我们首先对叠合板的施工过程进行梳理，钢筋混凝土叠合板的施工流程如图2 所示。在施工过程中涉及到的BIM 模型包含叠合板支座、预制底板、现浇叠合层以及现浇接缝。

图2 叠合板施工流程

3.3 叠合板参数化生成逻辑

按照程序参数计算输出的位移数据，以交互参数为程序方法调用判断依据，利用Revit API 修改模型并创建模型。楼板类型则以Revit 族类型进行划分，命名不同的族类型名称，并赋予其面层结构材质，为材质表面创建图案填充，进而实现楼板类型与Revit 模型的对应关系。

如图3 所示，在模型参数化生成的过程中，可以用原楼板的模型线作为所有楼板生成的原始定位数据，处于上层的现浇板直接采取原始模型线，依据交互参数来筛选现浇楼板厚度，并通过族类型参数的设定，定位族类型名称新建楼板，实现参数化厚度调整。而预制板和拼接缝则是需要对原始定位数据进行偏移来生成，我们以输出的位移参数为偏移数值，通过偏移原始顶点的X 轴与Y 轴，建立新的模型线集合，并筛选预制楼板厚度进行Revit 模型的创建，进而实现模型生成，并保证模型精细度。

图3 楼板参数化生成示意

3.4 叠合板参数化生成

程序根据预处理功能梳理的模型线集合顺序，获取楼板边缘线，并将其放入已经设定好的Entiy 封装类中。定义Entiy 类时创建承载Line 实例的属性以及线中点的属性，为Entiy 类写入构造函数，建立中点属性的构造初始值，设定创建该类时必须提供一个Line 类型的实例。通过特征对比线中点属性中X 与Y 的数值大小进行集合排序，创建原始点位数据，以此作为所有楼板生成的基础。计算楼板模型线长度，传递给主窗口程序，通过“Show Dialog”方法将窗口模态展示，程序计算将在窗口未执行完之前停止运行，等待模态窗口传回参数，主窗口内定义了次窗口的展示区域，在交互结束后，次窗口将数据转接给主窗口，再通过主程序的窗口实例获取参数。根据楼板拆分方向以及数量的选择可以形成四种叠合板生成方法，叠合板模型线代码如图4 所示。方法数据由double 类型的实例代替，程序获取主窗口的交互参数后，将数值写入对应的实例中，完成参数化模型线生成。在Revit API 中，Document 类中的“New Floor”方法用于新建楼板模型，方法构造函数需提 供 “Curve Array profile”、“Floor Type floor Type”、“Level” 与“Bool structural”参数，对应物理属性分别为模型线集合、楼板族类型、标高与结构参数，程序会根据交互参数中预制板厚度与现浇板厚度进行族类型的筛选来满足拆分厚度的需求，并设置标高的偏移距离，防止模型碰撞[9-10]，最终得到相对应的预制板、现浇板与拼接缝，实现参数化叠合板生成。

图4 叠合板模型线部分核心代码

4 结论

本文探讨了在叠合板参数化设计中BIM 技术的应用，并以实际工程项目为例，针对操作繁琐、叠合板轮廓线定位模糊，且无法批量生成而导致模型绘制效率比较低等问题开展研究。采用Revit + Dynamo 的参数化建模方法，分析了叠合板参数化设计的思路和逻辑，并利用Dynamo 技术完成了模型布置，大幅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。目前土木工程的BIM应用从项目的设计阶段、施工阶段及后期运维阶段均已展开，涵盖了工程项目的整个生命周期。未来，随着BIM技术的不断发展，Revit 和Dynamo 的应用范围将会变得越来越广泛，为建筑工程师们提供更多更好的工具来实现可持续发展的建筑设计和建造。