基于C#的裝配式BIM構件庫二次開發★

黃 巖 張曉丹 毛燕紅

(江蘇建筑職業技術學院，建筑工業化與信息應用技術研究所，江蘇 徐州 221116)

0 引言

建筑工業化和信息化正在引領著建筑業的發展，裝配式建筑和BIM又是工業化和信息化在建筑工程的重要體現，通過BIM技術實現裝配式構件的建立和修改是關鍵內容之一，基于BIM的裝配式生產發展模式已經成為建筑行業發展的必然趨勢[1]。裝配式構件庫作為BIM的一個重要組成部分，對于企業和高校都有重要意義。對于企業而言，逐步在建模過程中建立自己的構件庫，對于今后的BIM應用是一個極大的積累，可以大量的節約時間和金錢成本。對于高校而言，建立自己的構件庫，不僅對教學的可視化帶來幫助，使同學們可以直觀控制參數來調節構件，而且也能明顯提高服務企業時的建模的速度和準確性。

國內在2015年后逐步開始對Revit二次開發進行研究。2016年，肖貝利用Revit二次開發程序，結合基坑開挖工程案例，實現開挖模型建立，相應的土方量也可以同時準確計算得到[2]。2017年，劉濟凡和靳鳴對基于Revit的裝配式建筑項目深化設計插件進行研究開發，使用BIM軟件Revit對某裝配式建筑項目進行深化設計的過程中，遇到軟件沒有裝配式專用模塊、效率低下的問題，通過對Revit軟件的二次開發，減少了大量重復性的工作，使深化設計工作如期完成[3]。2019年，喬恩懋和丁琦基于Revit二次開發對空間網架結構BIM建模技術進行研究，通過對數據庫接口進行二次開發，使建模流程自動化，進行干涉和遺漏自動檢查，大大提高了鋼結構空間網架的建模效率[4]。陶婉婉對BIM模型數據進行二次開發研究，有效的提取模型構件的基本屬性、層次以及關聯關系等相關數據信息[5]。

然而，現階段的BIM軟件對裝配式建筑的支持還處于初始階段，開發人員正在努力開發適應裝配式的BIM軟件，雖然市面上已經出現了很多相關軟件，但由于裝配式建筑發展迅速，現有軟件不能完全適應裝配式需求。作為主要的BIM軟件Revit，本身沒有單獨的裝配式模塊，建模效率低下，導致裝配式模型BIM模型建立和使用較常規現澆模型困難很多，建立的族參數化受限，鋼筋等信息不能完全體現，沒有令人滿意的裝配式插件可供用戶使用，需要探索準確方便的Revit構件庫插件來幫助裝配式建模。

1 程序基本原理

本程序二次開發采用C#和Revit API。C#作為一款面向對象的編程語言，繼承了C和C++的強大功能，同時和Java一樣具有易用性，在編程語言排行榜常年位居前五，有大量編程案例。C#具有大量的函數和類庫，調用十分方便，功能非常強大，且使用難度較C和C++低，面向對象的編程語句友好，非常適合Revit軟件的二次開發[6]。

Revit API是AutoCAD為Revit二次開發專門提供的類庫，包含了創建、刪除、修改構件和構件信息，批量化操作構件，導入外部數據文件，執行第三方程序，自動分析BIM模型信息等幾乎所有Revit操作。Revit API和C#有良好的接口，通過Visual Studio等集成開發環境可以靈活進行裝配式構件庫二次開發。

2 軟件開發過程

2.1 需求分析和深化設計

遵循軟件開發的一般過程，首先是需求分析，以較為復雜的疊合板為例，三維模型需要基本的參數來控制，這些參數要滿足工程實際。然后是深化設計，將疊合板的每一個控制參數細化見表1。每個變量需要有一個唯一的名稱作為區分，變量類型根據實際需要確定為整形、浮點型等，取值區間為變量的范圍，是否可以為空值，防止不合理的數據帶來軟件錯誤。給每個變量定義合適的初始默認值，方便用戶使用。

表1 疊合板控制變量參數表 mm

2.2 程序入口模塊

Revit API提供了外部命令(IExternal Command)的形式來調用類庫，最后生成DLL動態鏈接庫文件，通過外部工具調用繪圖命令，需要調用System，System.Collections.Generic，System.Text，System.Diagnostics，Autodesk.Revit，Autodesk.Revit.DB，Autodesk.Revit.UI等類庫。

2.3 三維圖形繪制模塊

裝配式構件繪制的實質是Revit中的族的建立。Revit API提供了Family類來管理族類型和族參數，包括FamilyManager，FamilyType，FamilyParameter等若干類。

Revit族有五種常見的繪制方式，包括拉伸、融合、旋轉、放樣、放樣融合等，三維圖形繪制模塊正是采用這五種基本方法進行模型建立。通過族的五種方式創建的模型，可以進行移動、旋轉、鏡像、復制等方法來繪制和調整。本程序疊合板創建核心代碼如下：

CurveArrArray caay = new CurveArrArray();

CurveArray cay1 = new CurveArray();

Autodesk.Revit.DB.XYZ nor1 = BasisZ;

SketchPlane skp = CreateSketchPlane(nor1, XYZ.Zero);

XYZ pt0 = XYZ.Zero;

XYZ pt1 = new XYZ(dhbl, 0, 0);

XYZ pt2 = new XYZ(dhbl, dhbk, 0);

XYZ pt3 = new XYZ(0, dhbk, 0);

Line linep1 = Line.CreateBound(pt0, pt1);

Line linep2 = Line.CreateBound(pt1, pt2);

Line linep3 = Line.CreateBound(pt2, pt3);

Line linep4 = Line.CreateBound(pt3, pt0);

cay1.Append(linep1);

cay2.Append(linep2);

cay3.Append(linep3);

cay4.Append(linep4);

curveArrArray.Append(cay1);

Extrusion rion = creationFamily.NewExtrusion(true, caay, skp, dhbg);

XYZ trans1 = new XYZ(0, 0, 0);

ElementTransform.Move(familyDocument, rion.Id, trans1);

2.4 圖形界面交互模塊

要友好的運行軟件，必須有合理的GUI(Graphical User Interface)，圖形界面使用戶更加利于接受軟件，使用常用的Ribbon界面模式，設計較為合理的圖標，包含在Ribbon UI庫中，使用Ribbon界面調出對話框。

以繪制疊合板為例，用戶交互界面如圖1所示。

2.5 注冊程序

Revit調用插件時，需要提供插件的ID，才能正確加載，程序完成后，需要在Revit的addin文件中定義如下語句，進行程序注冊。

3 裝配式參數構件繪制

打開Revit 2019，創建項目模型或者族模型，使用外部程序加載裝配式構件庫插件后，提示繪制構件。根據提示可以繪制裝配式構件，輸入合適的參數，可以進行相應圖元的繪制。如圖2所示為Revit中布置的疊合板。

以疊合板為例，根據右側圖形界面提示，需要輸入疊合板的長度、寬度、高度、桁架高度、上弦鋼筋直徑、下弦鋼筋直徑、腹桿鋼筋直徑、定尺長度以及桁架間距等參數，并注意系統提示的輸入單位，點擊確定按鈕，系統會根據輸入參數在Revit模型繪制界面自動繪制疊合板構件，并把相應參數傳遞到Revit族類型和族參數中，以方便下次修改。

圖3為Revit中布置的疊合梁，包括疊合梁長，寬、高、頂部和底部鋼筋直徑、箍筋間距、箍筋直徑、鋼筋保護層厚度等參數。

圖4為Revit中布置的預制剪力墻。包括剪力墻長、寬、高、墻洞數量和位置、墻洞長、寬、高、縱向和橫向鋼筋直徑和間距、鋼筋保護層厚度等。

開發環境采用Visual Studio 2019社區版開發，NetFramework 4.7版本，i5-4210u CPU，8G內存，Autodesk Revit采用2019版。

4 結論

本文采用C#對Revit進行裝配式BIM構件庫二次開發，得到以下結論：1)基于C#的Revit二次開發擴充了BIM裝配式族庫，減少了重復性工作，在一定程度上解決了Revit沒有單獨的裝配式模塊，建模效率低下的問題。2)基于C#的Revit二次開發可以較好的實現疊合板、疊合梁、預制柱、預制剪力墻、預制樓梯等常見裝配式構件的參數化繪制和修改，形成參數化構件庫。3)可以在此二次開發基礎上進一步開發Revit裝配式插件，進行裝配式建筑整體建模，統計鋼筋和混凝土量，基于Revit的裝配式算量和造價，計算構件預制率，裝配式5D施工動畫制作等。