基于Revit創建橋梁空心薄壁墩構件的探索

吳方會 但 晨

（四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院， 四川 成都 610000）

0 引言

Autodesk Revit軟件是由美國Autodesk公司推出的，為建筑信息模型（Building Information Modeling）專門設計的系列軟件之一，具有參數化設計、系統分析計算、“一處修改、處處更新”、三維模擬檢查碰撞及協同工作等特點，可提高設計準確性，提升設計效率，降低設計成本。族作為組成項目的構件，其本身承載的信息，直接用于后續的分析、計算和管理使用[1]。在過去一段時間里，Revit軟件主要用于房建和機械制造領域，但隨著經濟的高速發展和交通量的日益增加，對橋梁設計及施工的要求也越來越高[2]。

四川地區受地形條件限制，跨越河流、峽谷的橋梁較多，墩高經常達到30～60米，甚至更高，空心薄壁墩成為最常選用的墩型。空心薄壁墩可以以較少的材料獲得較大的截面抵抗矩，結構整體性好，尤其適用于對抗震設防有較高要求的山區。參數化空心薄壁墩構件族的質量，直接影響到后期的橋梁模型創建效率。空心薄壁墩結構較復雜，需要控制節段個數、節段高度及截面尺寸，且空心箱室多處存在倒角等。本文依托四川省內多條高速公路施工圖項目的空心薄壁墩設計方案 ，探索空心薄壁墩構件族的創建過程及關鍵技巧，以期為橋梁其他構件的創建提供一定的參考。

1 基于Revit創建構件族的思路

Revit支持族的多次嵌套，將嵌套族的參數鏈接到主體族參數，可實現主體族參數對嵌套族幾何圖形的驅動。對于幾何形狀復雜的構件族，可采用嵌套族的方法，先對構件進行分解，創建多個嵌套族，然后插入主體族進行組合，形成最終構件族。以下對具體思路進行介紹。

1.1 將構件劃分為零件/組件

根據對構件結構形式的分析，歸納出需要實現的功能，結合建模實現方式劃分零件/組件。劃分出的零件/組件作為嵌套子族，后期組合為構件主體族。

1.2 零件族的創建

一個Revit零件族創建的基本步驟可以分為以下7步：

（1）選擇族樣板

選擇橋梁構件常用的族樣板：“公制輪廓.rft”、“公制常規模型.rft”、“公制結構框架 - 梁和支撐”。

（2）確定創建三維形狀的方式

包括拉伸、融合、旋轉、放樣、放樣融合、空心形狀。

（3）族原點/插入點的定義

在建模的開始，就應定義好一點作為建模出發點，以建得高質量的族。

（4）布局參照平面，設置基本參數，添加尺寸標注并參數關聯

參數化對于族十分重要，正是有了參數來傳遞信息，族才有了強大的生命力。

（5）族三維形狀繪制，并約束到參照平面

由參數驅動參照平面，進而驅動三維形狀的改變。

（6）族測試

調整參數值，判斷族行為。

（7）添加族類型

一個族可以有多個類型，每個類型可以有不同的參數，并且可以分別調用。

1.3 族嵌套形成主體構件族

族嵌套時需要注意以下三點：（1）主體族中嵌套族的定位

嵌套族宜對齊并鎖在參照平面上，通過在參照平面上標注尺寸來驅動嵌套族位置的變化。嵌套族中將一個參照面設置為強參照，在嵌套族中可優先選中它并對齊鎖定。

（2）主體族與嵌套族參數信息的關聯

嵌套族的類型參數和實例參數分別與主體族對應的參數關聯。

（3）嵌套族間的布爾運算

一般來說，嵌套族之間不進行布爾運算。實體的子族之間的連接，依靠的是每個嵌套族在主體族里精確的定位，實現視覺上的連接。

2 空心薄壁墩構件族的創建

空心薄壁墩順橋向一般要設置1:80的坡度，截面形式一般為矩形箱形截面，每隔15～20m設置一道橫隔板。橋墩施工至橫隔板位置時，需要拆除內膜、重新拼裝模板并澆筑完橫隔板，然后繼續向上施工。最常見的空心薄壁墩型式如下：

圖1 常見空心薄壁墩構件形式

圖2 矩形箱形截面

2.1 空心薄壁墩構件零件/組件劃分

依照橫隔板位置，劃分節段，每個節段作為一個零件。空心薄壁墩一般接T 形蓋梁，空心薄壁墩要向上延伸，包裹住蓋梁腹板范圍。基于這個考慮，空心薄壁墩節段做兩種節段族，空心薄壁墩頂部節段和通用節段。

根據上文結構分析，歸納出需實現的功能：墩頂截面尺寸、各節段高度尺寸等主要尺寸參數的控制；實現節段數的控制。

零件及組件的劃分如下表。

表1 空心薄壁墩零件/組件示意圖

下面介紹通用節段、頂部節段零件族的創建以及單墩組件嵌套的要點。

2.2 通用節段、頂部節段零件族的創建

首先確認選用“公制常規模型.rft”族樣板。通用節段的幾何形體可以由4個部分組成，均可采用放樣融合方式創建，如圖3。原點定義在節段頂截面的幾何中心點。

圖3 通用節段幾何形體劃分

以墩身空心為例，建模示意如圖4。放樣融合時可以直接編輯輪廓，也可以預先創建輪廓族，以使操作界面更加簡潔。

圖4 墩身空心放樣融合建模示意圖

通用節段的主要參數見表2。

表2 通用節段主要參數表

單個的空心薄壁墩組件一般包含若干個通用節段，可以通過新建不同的族類型實現。

打開已創建完成的通用節段零件族，另存為空心薄壁墩頂部節段。首先在頂部采用融合方式創建蓋梁高度范圍的實心幾何體，然后用空心放樣融合方式創建蓋梁，兩者剪切，實現創建目標。

圖5 頂部節段建模示意圖

2.3 單墩組件的嵌套

為了保證組件的通用性，單墩組件族需嵌入1個頂部節段族和4個通用節段族。從上到下，稱之為節段1到節段5。

圖6 單墩組件嵌套示意圖（僅示意1-3節段）

下面介紹“節段個數”參數對單個通用節段是否存在的控制要點。

點擊通用節段實例，屬性中有可見性設置，可見性設置，僅僅控制了節段實例在視圖上的不可見，主體族仍然包含該節段的體積。故這里未采用可見性設置的方法，采用if函數和空心剪切來實現，具體操作如下：

先在“空心薄壁墩通用節段.rfa”中創建一個矩形空心拉伸，高度用“空心高度”參數來控制，然后用此空心拉伸對墩身節段進行剪切操作。

圖 7 通用節段空心剪切示意圖

在主體族中，添加“第2節段空心高度”至“第5節段空心高度”4個長度類型參數，分別鏈接到已完成定位的第2～5個節段中的“空心高度”參數，并添加如下if公式：

第i節段空心高度= if(節段個數 ＜ i, （第i節段高度+補充高度）,補充高度)

在主體中，當需要顯示此節段時，空心高度賦值為補充高度，不對墩身節段進行剪切；當不需要顯示時，賦值（第i節段高度+補充高度），將墩身全部剪切掉。

由于Revit不支持長度為0的直線，若此處空心高度賦值為0，會出現長度為0 的邊，導致軟件報錯，故添加“補充高度”參數，其值可取大于0的任意值。

嵌套族自身的空心剪切和主體族中if函數的靈活應用，可實現多個嵌套族實例在主體中的靈活顯示。

3 結論與建議

本文探討了基于Revit建立空心薄壁墩構件族的過程和要點，將復雜的橋梁構件拆分為零/組件，族嵌套形成主體構件族，具有借鑒意義。另外，主體族中if函數的靈活應用，可使構件有更多的變化，實現更多的功能。構件族創建完成后，可使用Dynamo從緯地或Civil3D中讀入道路信息，并調用構件庫中的構件沿路線進行排列、組裝，形成橋梁最終模型。