Revit軟件與結構模型接口的對比

陳軼倫

(中機中聯工程有限公司成都分公司, 四川成都 610000)

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Revit軟件與結構模型接口的對比

陳軼倫

(中機中聯工程有限公司成都分公司, 四川成都 610000)

BIM技術作為建筑行業在信息化時代的一次重大改革，其體現的協調性、精準化都將行業標準提到一個新高度。但在BIM設計環節中結構專業卻因為軟件本土化程度不高造成參與度不高，工作深度、精度都達不到其他專業程度，這在一定程度上限制了BIM的推廣應用。文章將對目前市場上已有的針對結構專業的軟件、接口研究做出淺略分析。

BIM； 結構設計； Revit軟件； 模型接口； 建筑設計

BIM(Building Information Modeline)是近幾年興起的新技術，旨在利用計算機軟硬件技術，通過建筑信息模型的創建和使用，實現建筑信息有效傳遞和共享的技術。而Revit軟件作為Autodesk開發的BIM家族系列中的一員，承擔著三維圖形建模的任務，提高了設計、施工、管理的質量和工作效率。但目前為止，Revit的三維模型對建筑、設備專業的幫助要遠遠大于結構專業。造成這個現象的原因有幾個，但其中一點是因為Revit系列軟件在物理模型和力學分析模型上對接不適合國內建筑環境。

1 Revit本土化不足的局限

Autodesk公司開發的Rveit系列軟件中，由于Revit本身只負責建立物理模型，之后該物理模型將被發送至Robot Structural Analysis進行結構分析，而后優化的有限元分析模型發回Revit進行更新。這個工作流程在國外建筑設計行業內已經推廣開來，但對于國內的同行們來說Robot Structural Analysis這款計算分析軟件并不適合，其缺乏一些重要的規范使其分析并不滿足國內的法規和審核，在某些算法上也與國內常用的PKPM不同。例如Robot Structural Analysis在計算結構周期時，其重力荷載代表值中并沒有考慮荷載效應，這樣計算的周期結果不符合國內的規范要求[1]。

2 Revit與結構計算軟件接口

既然Robot Structural Analysis在結構計算方面存在本土化不足的問題，那么用國內結構設計常用的PKPM等軟件與Revit進行組合，就能增加結構專業在BIM中的參與度。

目前主流的結構計算軟件是PKPM和YJK兩種，在行業內對這兩種本土軟件的應用已經相當成熟。而且隨著兩家公司不斷貼合實際地進行更新改進，這種應用趨勢應該會繼續延續很長一段時間。如何讓本土計算軟件與Revit進行對接也是目前研究的方向之一。

2.1 盈建科與Revit

盈建科公司創建于2010年，其開發的YJK在原本PKPM的基礎上進行改進后誕生的產品。比起老牌的PKPM，YJK的更新換代速度要快很多。在BIM剛開始在國內推廣時，盈建科就準備著手開發相關軟件。盈建科認為Revit原有的結構功能不能勝任，而自身的結構模型又是獨立于建筑模型的，且不能隨著建筑模型聯動修改。因此他們的解決方案是制作一個轉換接口，讓Revit模型和YJK模型可以相互轉化。YJK的結構模型依然獨立，但與Revit模型做到一一對應，同時讓二者同步更新。這樣一來，YJK結構模型就成了一個影子模型，而Revit模型則可以隨著建筑方案不斷進行修改。最后生成的結構模型與鋼筋數據寫進Revit模型內，繪制出結構施工圖。

在轉化成的Revit模型中，原有的混凝土構件會自動轉化為對應的族文件。點擊單個構件可以看到其所屬族、幾何尺寸、鋼筋數據和材質，如圖1所示。

圖1 YJK模型構件有鋼筋數據

而在實際工作中，Revit建筑方案和YJK結構模型是由不同部門不同人員負責的，二者都是在不斷修改更行。YJK結構模型分為上部和基礎，經過修改的部分會直接更新在YJK生成的Revit模型上。而結構模型中沒做改動的部分程序會自動跳過，這既可以加快模型轉化的速度和精確性，又能保留原始文件的完整性。而更新后會自動彈出一個列表讓工程師檢查，每一個更新都會有高亮顯示，方便確認效果。

Revit中平法施工圖流程大致相同，這里用梁平法施工圖繪制流程作為例子：

(1)利用Revit模型生成結構平面模板圖。

(2)使用YJK結構平法施工圖相關模塊，利用影子模型生成對應樓層的平法施工圖。

(3)人工優化配筋后，將鋼筋數據寫進RE模型。

(4)讀取數據，使用Revit對梁鋼筋的族定義和標注方式，在Revit模板圖上完成梁平法施工圖的繪制，如圖2所示。

(5)圖面、鋼筋的修改都在YJK內進行，修改后同步至Revit平法施工圖上。

因為存在這個YJK影子模型，結構施工圖的繪制雖然是依靠Revit模型，但配置鋼筋卻是在YJK，也就是設計人員熟悉的CAD界面內完成的。其畫法、標注方式都是按照常用的11G-101內的標準來，最后再發回Revit自動識別生成Revit鋼筋數據，生成結構施工圖。這樣繪制施工圖的同時也得到了帶鋼筋信息的Revit模型。

盈建科的這個接口做了4年多了，目前不僅支持將YJK自身的模型導入Revit，也支持將PKPM、MIDAS、ETABS等轉化成YJK模型。

不過如果不使用YJK結構跑過的模型，單純轉換的模型是沒有鋼筋數據的。而如果只是要做到工程翻模精度，這個開放的接口可以不失為一種權宜之計，讓使用其他軟件的設計師快速導出一個Revit幾何模型。

2.2 PKPM與Revit

PKPM作為老牌國內結構設計軟件一直在結構設計方面處于領頭羊的地位，很多設計單位都是用PKPM主打設計，在校學生基本也是從它開始學習設計，可以說PKPM應用還是相當廣泛的。正如前文所說，Revit與Robot Structural Analysis配合設計因為缺少本土規范存在運用不便。那么在BIM上PKPM也希望取代不太本土化的Revit結構設計，讓結構工程師能無縫銜接進BIM進度中去。

PKPM銜接REVIT的方式目前有幾種，下文將對其中幾種做出初步探索。

2.2.1 PKPM轉YJK轉REVIT

這是個繁瑣的步驟，連續兩次轉化讓模型更容易出現差錯。在對兩個模型進行嘗試性轉化后，我們發現基本構件的幾何信息都完整轉過來了。不足的地方其一是在懸挑板的標高會出錯，原因在于YJK和PKPM對標高的設定是不同的；其二是這是個只有外表卻沒有內部計算信息的模型，即使通過YJK接口轉化成RE模型，里面也不會自動生成鋼筋數據，僅僅能做到翻模精度。

2.2.2 RStar CAD

RStar CAD是一款專門開發出來作為對接的軟件。在試用過程中，筆者將Revit模型通過該軟件導出為PKPM模型，PKPM顯示該模型可以打開。但在PMCAD進行查看后還是發現了一些不足之處，如導入的模型缺少了軸號、樓板和荷載數據。

同YJK的轉換接口相比，RStar CAD對于識別RE中的族是沒有問題的，但在轉化為PKPM內構件過程中存在缺陷，僅僅只能做到翻模程度。而且目前RStar ACD官網上的版本為2013，匹配的為REVIT 2013與PKPM 2010。但目前主流REVIT已經升級為2014或更高64位的2016。綜上，這款軟件轉化效率確實不高，并不是很實用。

2.2.3 PKPM的自我BIM開發

PKPM自己手握開發代碼，開發出自己的BIM軟件也是順勢而為。2015年9月22日，PKPM的開發公司——中國建筑科學研究院建研科技股份有限公司舉辦了一次發布會，向同行們介紹了他們新的產品：PKPM V3.1和PBIMS。建科院宣稱這個PBIMS是國內首個自主開發、自主知識產權的本土化BIM系統。

PBIMS的最底層平臺是各個專業的模型設計平臺，各專業保持相互關聯又各自獨立，工作流程更符合國內設計流程與工作習慣。其協同工作借鑒了國外的優秀經驗，支持專業內、專業間、異地協同工作等BIM核心特征，而且兼顧國內設計流程，擁有設計版本管理、團隊即時通信等能力。設計數據擁有統一標準，方便專業間協同時數據效換與共享。在設計方面更新優化了PKPM計算能力，并融合了國家的BIM標準和建筑行業標準規范。PBIMS一鍵出圖能力解決了三維設計與二維出圖的矛盾，更符合國內的制圖習慣，提高三維模型性價比。另外該系統還采用了高效數據庫技術，解決了大型工程項目多專業信息集成與顯示效果問題，提升后期工作效率。

國內行業專家認為，BIM的全面落地是一項巨大的工程，單單只靠幾個軟件和設計單位還是遠遠不夠的，需要一個開放的平臺和完整的系統生態環境。專家提到了手機內的代表安卓系統，希望國內的BIM也可以像安卓系統一樣擁有友好開放的環境，歡迎和鼓勵軟件契合和二次開發。而這種趨勢也確實在BIM大環境內得到不斷發展。近年來，PKPM就成功與Bentley達成戰略合作關系，推出了本土化的協作平臺PKPM-PW，致力于讓設計和管理掛鉤做到一體化。

不論是PKPM-PW還是現在的PBIMS，都是PKPM打造開放式平臺和軟件生態環境的努力成果。PKPM也在以一種更加開放、合作的態度來推進中國國內市場的BIM技術落地與深度應用。隨著時間的推移，BIM在他們的努力下綻放出它真正的價值，回報給行業內所有受益者。

2.3 TSSD探索者

說起探索者，結構專業的設計師基本都不陌生。其地位就如天正在建筑專業一樣，其鋼筋繪制、配筋量計算、構建計算都讓結構專業的繪圖速度得到了一個提升。TSSD作為一款比較專業的結構繪圖軟件開發商，利用Revit也開發出了自身的BIM配套軟件。目前包括建筑建模軟件、結構建模軟件、鋼筋算量軟件、鋼結構三維數據接口、結構三維數據接口軟件、基礎三維數據接口等。但從一般的結構計算看，TSSD也和YJK一樣分別針對基礎和上部分別開發了接口，配合常用的PKPM、YJK、Midas等將數據轉換成Revit模型。

首先結構工程師依然是依照熟悉的步驟建立PKPM模型，在進行計算后優化模型得出模型數據和PKPM平法施工圖。TSSD將模型和平法施工圖依次導入進REVIT。導入的模型目前來說比前幾款錯誤率要少一點，但識別能力還不足，容易把構件上的節點考慮進去造成構件被打斷。需要在導入前或后期手動修改。

將平法施工圖導入平面模型里，TSSD會識別施工圖上的標注，按照標注進行三維鋼筋建模，這些集中標注和原位標注都是可以進行更改，如圖3所示。但如果建筑較復雜，這個效率不會太高。筆者認為在設計流程不能完全脫離CAD出圖的階段，設計團隊可以先完善施工圖，再提交給TSSD導入Revit，這樣可以減小工作量。

圖3 模型內套入施工圖

而在完成了鋼筋深度的三維建模后，TSSD自動獲取樓層總信息和構件配筋信息，對構件混凝土、鋼筋的用量進行統計。

(1)總體信息、配筋數據從平法施工圖中自動讀取。

(2)需特殊處理的結構層、構件自動識別。

(3)工程量自動計算。

(4)可按構件、結構層、標準層、全樓匯總和導出混凝土和鋼筋工程量，如圖4所示。

圖4 鋼筋統計界面

因為PKPM建模中時對構件的混凝土等級是有設置的，而平法施工圖中對鋼筋型號也有分類確定。這樣讓后期統計的精確度可以保持在一個較高的水準，后期提資也很快。

3 結束語

Revit可無縫對接的結構計算軟件Robot Structural Analysis與本土的PKPM對比表示在計算結果上還是有一定的偏差。市場上的軟件公司顯然也發現了這其中的商機，抓緊機會開發自己的產品補上這個短板。雖然目前這些輔助結構專業的軟件或多或少還有些缺陷，但勝在讓結構工程師們操作熟悉的軟件，這種平臺推廣普及率很高，能夠確確實實幫助他們參與到BIM項目中來。目前建筑行業的BIM普及推廣趨勢基本是不可逆的。相信設計軟件中的不適應和缺憾都將得到不斷完善，讓BIM技術真正的應用到結構設計中來。

[1] 王曉彤，劉澤州. BIM技術在國內結構設計中應用的可行性分析[J]. 工程管理學報，2015,29(2).

陳軼倫(1991～)，男，本科，從事結構設計工作。

TU17

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[定稿日期]2016-06-27