基于Revit的機械設備BIM參數化建模方法研究

文/張 永

一、引言

模型是BIM技術的基礎。隨著BIM技術在建筑領域的不斷推廣應用，BIM建模逐漸向標準化、精細化方向發展，同時對建模速度和精度也提出了更高的要求。目前，針對建筑工程的參數化建模研究較多，模型種類及數量也日漸完善。但對于機械設備的BIM模型、參數化模型幾乎沒有，相關的參數化建模方法也比較簡單淺顯，很難建立復雜的參數化BIM模型。參數化設計是指使用1個或多個參數約束該幾何圖形的結構尺寸，參數與設計模型的控制尺寸關聯對應，當賦予不同的參數值時，就可驅動生成新的目標模型，該模型可包含設計、項目所需的各類信息。使用參數化信息模型進行項目建模時，可使設計人員從大量煩瑣的設計、計算、繪圖工作中解脫出來，大大提高設計效率。通常情況下機械設備大多使用Solidedge、Solidworks、Inventor等三維軟件進行建模，建立的模型多為三維裝配模型，主要用于工程圖、爆炸圖及機械運動仿真等，模型與設計實物為1∶1的還原，零部件較多、精細度高、文件體量大、不能攜帶項目信息、很難直接用來進行工程項目BIM模型的建立。作為BIM信息模型，模型本身不需要過于精細化，主要能體現外觀結構即可，更多的是需要攜帶項目所需的各種信息參數。

二、技術背景

機場行李處理系統是機場航站樓內重要的集成裝備之一，也是現代物流技術與民航機場業務結合的產物，具有較高的技術難度，系統中運用了大量的物流機械設備，如：輸送機、轉彎機、水平分流器、垂直分流器等。目前，國內新建的機場航站樓工程中大多都要求使用BIM進行設計，并要求提供BIM竣工模型，但行李處理系統中的機械設備與建筑中的構件，如：門、窗、電梯、風管、風機等有著本質上區別，以往的工程項目中行李系統通常使用CAD進行建模，CAD建模的痛點是參數化功能不足、模型所帶的信息不方便統計和二次處理。因此，BIM技術的優勢就完全體現出來了，如上所述模型是BIM技術的基礎，好的模型能夠大大提高項目模型的建立速度，并能根據模型統計設備的各類信息。本文針對機場行李處理系統機械設備的特點提供一種參數化建模的方法。

圖2 族的創建示意圖

三、機械設備參數化建模方法

1.Revit族說明

Revit族是某一類別中圖元的類，也是所有圖元的基礎。Revit中族分為了各式各樣的類別，如：專用設備、安全設備、家具系統、數據設備、機械設備等，根據行業的分類及機械設備族的特性，本文主要講述機械設備族類別的建立。

如圖1所示為機場行李處理系統中常用皮帶輸送機，該模型由Solidworks創建，由上百個零件裝配完成，導出相應格式的模型后可導入Revit中運用，該模型體積大、細節復雜，并且不能添加參數進行驅動，大量使用后將導致項目文件異常龐大，計算機卡死的問題，本文以此機械設備進行參數化建模研究。

圖1 皮帶輸送機裝配模型

2.族的建立

（2）在族編輯器中根據機械設備的主視圖、側視圖、俯視圖等外形尺寸并通過“創建”面板中的參照平面及拉伸、融合、放樣、空心（剪切）等功能構建模型的外觀。外形創建完成后通過“注釋”選項卡中的尺寸標注對模型各個尺寸進行標注約束,并在“族類型”對話框中為各約束尺寸添加參數。

（3）參數化建模是在建模過程中對需要參數驅動的尺寸約束進行參數設置，設置完成后按設計者給定的參數值來生成新的模型，即利用幾何約束以及數學表達式來對不同尺寸之間依存關系進行描述，從而通過修改參數，使得整個參數化模型對應有生成一個新的模型。因此，要想使一個構件的參數化模型的參數發生變化時該模型生成對應的形狀，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“族類型”中的參數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，實現了該帶式輸送機的長度、寬度等參數的驅動。也可以添加文字、材質等參數對模型進行說明或項目實際所需的參數或信息。該模型體積小、參數、信息全面，可在項目文件中大量使用。

圖3 參數化族的建立

圖5 條件參數的設置

圖6 項目中機械設備參數示意

圖7 項目模型示意

（4）在族編輯器“創建”面板“屬性”欄的“族類型”對話框中可輸入常用的函數公式對添加的參數進行計算，如：加、減、乘、除、三角函數等，通過編輯公式，可減少參數的數量，提高參數化設計的智能程度。Revit內置公式的基本函數語法如圖4所示。（注：部分參數無法參與公式的計算，如“文字”類型的參數。）

圖4 族內公式示意

另外，Revit 還支持條件語句，條件語句的基本結構為：IF (條件, 條件為真時的結果,條件為假時的結果) 。可根據模型的需求自行添加條件語句，需要說明的是，“是/否”類型參數自帶條件語句為真的結果。

四、項目實例

族創建的目的都是為了創建項目模型，并把族中的信息帶到項目中，最終和第三方的模型，如建筑、結構、鋼結構等進行碰撞檢查,從而解決相關干涉的問題，以及導出施工圖、竣工圖、設備明細表等。

1.創建項目

2.項目案例

在機場行李處理工程項目實施過程中，通過我公司自行創建的參數化機械設備族完成項目BIM模型的搭建，如圖8所示。

圖8 項目模型實例

通過創建的項目三維模型與支撐鋼結構平臺及建筑模型進行碰撞檢查，可提早發現機場行李處理系統與鋼平臺、建筑等其他專業之間可能存在的碰撞、干擾等問題，如圖9所示。通過碰撞檢查的結果進而修改、優化設計，減少后期施工過程中可能遇到的問題；另外，也可以進行各系統間的間隙檢查，從而優化人機操作空間，維修空間等，使系統更具人性化。

圖9 碰撞檢查干涉示意圖

如圖10所示，通過碰撞檢查并優化設計解決干涉問題后，利用Revit軟件的剖面功能對機械設備的輸送線進行剖面圖的生成并標準尺寸后形成設備安裝圖，用于圖紙的報批及現場安裝指導。

如圖11所示，對最終修改完善后的項目模型中的機械設備錄入相關項目、單機信息后通過Revit軟件的明細表功能生成機械設備明細表。

圖11 機械設備明細表示意

五、結束語

本文研究了基于Revit 軟件的機械設備BIM 參數化建模，并通過搭建實例模型展示了機場行李處理系統機械設備的建模過程，證明了該流程的可行性。研究結果表明：采用參數化建模方式建立的機械設備模型庫,在項目建設的過程中可以大大減少建模工作量,提高設計效率，在系統流程設計、系統平立面圖設計等環節可完全替代傳統的CAD設計。