基于Revit軟件的梁式橋參數(shù)化建模研究

劉勇志 （安徽省綜合交通研究院股份有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

當前，建筑信息模型（BIM）技術(shù)迅速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑、民用建筑和市政工程等領(lǐng)域。2017年9月，交通運輸部印發(fā)了《關(guān)于開展公路BIM技術(shù)應(yīng)用示范工程建設(shè)的通知》。同時，相關(guān)學者也對BIM技術(shù)進行了相關(guān)研究：董耀文等以樂清灣大橋為依托，對參數(shù)化建模進行了初步探討[1]；林友強等對BIM技術(shù)在橋梁工程領(lǐng)域應(yīng)用的可行性和前景進行了分析評價[2]；張建軍等結(jié)合市政橋梁項目，對Revit軟件的建模方法進行了研究[3]。

總體而言，由于橋梁工程中異型構(gòu)件多，建模過程復雜，BIM技術(shù)在橋梁工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用仍面臨諸多困難[4-5]。本文以某在建項目為依托，基于Revit軟件，建立了針對梁式橋的參數(shù)化族庫，并通過具體的建模實例，展示了全橋建模過程，證明了該流程的可行性。

1 Revit軟件介紹

Revit是Autodesk公司旗下一款服務(wù)于建筑信息模型（BIM）的軟件，旨在幫助使用者設(shè)計、建造、維護質(zhì)量更好、效能更高的建筑。Revit中的所有圖元都是基于族的。族的概念有助于使用者更輕松地對模型數(shù)據(jù)進行管理和修改，是Revit軟件能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化建模的基礎(chǔ)。

2 參數(shù)化構(gòu)件建模步驟

以本項目中變截面梁段為例，構(gòu)件的參數(shù)化建模步驟如下。

①選擇合適的族樣板文件，根據(jù)構(gòu)件特點，一般可選擇“公制常規(guī)模型“或“自適應(yīng)公制常規(guī)模型”樣板。

②在族編輯器中，根據(jù)項目需要布置參照平面，然后開始注釋。

③點擊尺寸線，然后點擊標簽，選擇添加參數(shù)，出現(xiàn)如圖對話框，然后依次添加參數(shù)。參數(shù)化建模是在保持確定的尺寸約束條件以及幾何約束的條件下，按設(shè)計者給定的參數(shù)值來生成新的模型，即利用幾何約束以及數(shù)學表達式來對不同尺寸之間依存關(guān)系進行描述，從而通過修改參數(shù)，使得整個參數(shù)化模型對應(yīng)有唯一確定解。因此，要想使一個結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型的參數(shù)發(fā)生變化時該模型具有唯一解，則該模型就必須具備完備的尺寸約束以及幾何約束。這個實例中，尺寸標注實際起到了幾何約束的作用，而類型參數(shù)屬性則起到了尺寸約束的作用，尺寸約束與幾何約束共同作用，實現(xiàn)了箱梁截面模型解的確定性。

圖1 尺寸參數(shù)定義

④在“族屬性”面板上，單擊“類型”。在“族類型”對話框的相應(yīng)參數(shù)旁的“公式”列中，輸入?yún)?shù)的公式。Revit軟件內(nèi)置了一套較為完整的數(shù)學語法，通過這些數(shù)學語法，可以在不同的族參數(shù)之間可以形成特定的聯(lián)系。通過編輯公式，提高參數(shù)化設(shè)計的智能程度。Revit軟件內(nèi)置的基本數(shù)學語法如下表所示。

Revit內(nèi)置參數(shù)數(shù)學語法 表1

此外，Revit軟件提供了條件語句，用來實現(xiàn)變化不連續(xù)的參數(shù)設(shè)置。條件語句的基本結(jié)構(gòu)為：IF(條件,條件為真時的結(jié)果,條件為假時的結(jié)果)通過對族類型的定義，實現(xiàn)了該變截面連續(xù)梁梁段模型的參數(shù)化，通過修改族類型參數(shù)，就可以得到任意尺寸且滿足要求的圖形。

圖2 族屬性參數(shù)定義

⑤其他構(gòu)件的參數(shù)化實現(xiàn)方法與此類似，不再贅述。節(jié)段模型及其參數(shù)展示如下。

圖3 箱梁節(jié)段模型

3 全橋BIM模型建模思路

基于軸網(wǎng)和標高系統(tǒng)來描述橋墩樁號、控制點高程等基本要素，即以標高系統(tǒng)設(shè)置控制點標高平面，運用軸網(wǎng)系統(tǒng)確定控制點的具體位置。

同時，為提高結(jié)構(gòu)框架模型構(gòu)建效率，可采用嵌套方式來進行構(gòu)件組合。在建立結(jié)構(gòu)框架模型后，橋梁上部結(jié)構(gòu)只需以設(shè)計中心線為基礎(chǔ)進行參數(shù)描述便可建立相應(yīng)的上部結(jié)構(gòu)模型，通過在全橋模型上嵌套上部結(jié)構(gòu)完成BIM模型。

4 工程實例

4.1 工程背景

項目位于合肥市廬江縣,主橋結(jié)構(gòu)為跨徑組合為(75+130+75)m的三跨一聯(lián)預應(yīng)力混凝土變高連續(xù)箱梁。箱梁截面形式采用變高度直腹板單箱單室箱梁，梁底據(jù)二次拋物線變化；跨中部位梁高3.8m，支點部位梁高8.2m；箱梁頂板寬度為12.5m，翼緣寬度為2.5m，底板寬度為7.5m；全橋頂板厚度為28cm；采用變厚度底板，邊支點處底板厚度為60cm，中支點處底板厚度為100cm，跨中部位厚度為30cm。箱梁腹板的厚度為50～90cm，其中，邊支點的處腹板厚度為80 cm，中支點處腹板厚為90cm，腹板厚度由跨中到邊支點處按線性規(guī)律變化，跨中到中支點按二次拋物線規(guī)律變化。

4.2 構(gòu)件模型的放置

橋梁設(shè)計階段的BIM模型根據(jù)工程實際要求遵照從下到上的邏輯來放置構(gòu)件模型。

①繪制軸線 新建橋梁結(jié)構(gòu)樣板項目，進入平面圖，繪制軸網(wǎng)標高。

②載入樁基 將樁基族載入項目，并按照軸線進行布置。在參數(shù)化樁基族中設(shè)置材質(zhì)屬性、族參數(shù)等信息。

③載入承臺等下部結(jié)構(gòu)。

④載入墩柱。

⑤同理依次載入主梁、橋面板護欄等其他部件，成橋后模型展示如下。

圖4 全橋模型

5 結(jié)語

本文研究了基于Revit軟件的橋梁BIM模型建模框架，并通過具體的建模實例，展示了全橋建模過程，證明了該流程的可行性。研究結(jié)果表明:采用參數(shù)化建模方式建立和完善橋梁構(gòu)件模型數(shù)據(jù)庫,可以大大減少建模工作量,提高設(shè)計效率。