基于Revit的连续刚构BIM参数化建模研究

孙中秋 高 超

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院， 四川 成都 610017）

0 前言

自2002年Autodesk公司提出BIM技术以来，工程信息化的概念逐渐得到业界的普遍认可，经过10多年的发展，BIM在美国、英国、日本等发达国家已经成为工程领域的主要技术被大范围推广[2]。

BIM技术是集项目设计、施工、建设及运维管理为一体的大型复杂系统，其包含的建筑物数量庞大、复杂多变，模型的创建工作量大，且效率低下。建筑模型是工程信息的主要载体，是工程建设可视化模拟最直观的展示，实现建筑模型的参数化创建是突破BIM技术应用瓶颈的关键端口。

BIM技术在房建领域的应用较广泛，Revit软件针对房建构件已开发出一套较为成熟的面向对象参数化创建方法，能够满足绝大部分房建信息模型的创建需求。但BIM技术在交通工程领域的应用相对落后，交通工程建筑物由于构件形式多变，实现模型参数化创建的难度较大，尚未有成熟的软件满足所有建筑物的参数化创建，BIM技术人员需要基于BIM相关软件进行大量的二次开发工作，以实现模型的参数化创建。

连续刚构桥梁作为交通工程的主要结构形式，在公路及铁路工程领域应用较广泛，目前介绍连续刚构桥梁分节段模型参数化创建方法的文章较少。张建军等介绍了通过Revit族文件创建常规桥梁的方法[4]；赵伟兰等介绍了通过Revit自适应族创建复杂曲线拱桥模型的方法[5]。国内尚未找到基于Revit二次开发创建连续刚构桥梁模型的相关技术及介绍。

1 连续刚构结构型式

预应力混凝土连续刚构桥是连续梁桥与 T型刚构桥的组合体系，也称墩梁固结的连续梁桥。连续刚构桥常用于大跨、高墩的结构中，其上部结构具有连续梁的一般特点，梁截面高度随路线抛物线变化，桥墩处梁截面高度达到极大值，主跨跨中及桥梁起终点处梁截面高度达到极小值。不同于连续梁的满堂支架现场浇筑施工方案，连续刚构采用挂篮法施工，梁体需分节段进行现浇施工，一座桥梁的对象数量较多，结构较复杂。

本文以在建的某特大桥为例，论述连续刚构上部结构BIM模型创建方法，连续刚构上部结构节段主要分三种型式：0号块、中间块、和现浇块，如图1所示为在建的某特大桥BIM模型成果。

图1 某特大桥BIM模型成果

此特大连续刚构桥跨度为 87+160+87（m），该桥主桥为三向预应力混凝土结构，主梁为单幅式单箱单室截面，箱梁悬臂长度及顶底板宽度保持变，箱梁顶板宽14.35m，底板宽8.25m，悬臂长3.05m；箱梁高度由合拢段截面的3.2m按1.8次抛物线增加至桥墩处的10m，梁高方程为：H=6.8×（X/74.5）1.8+3.2(m)（X为箱梁截面沿路线至桥墩梁高变化点距离）;底板厚度由现浇段截面的0.35m按1.8次抛物线增加至0号块端部的1m，底板厚度方程为:t=0.65×（X/73）1.8+0.35(m)（X为箱梁截面沿路线至0号块端部距离）；腹板厚度分段落等厚设置，其中0号块长12m，普通块分别长3m或4m，合拢段长2m，现浇块长6m。

2 连续刚构建模思路及模型分析

本文主要结合Revit中的Dynamo可视化编程插件及RevitAPI实现连续刚构的参数化创建，程序在Revit项目环境下运行，主要分为以下几个步骤：

（1）通过Excel表格录入桥梁路线数据及箱梁变化截面处的截面尺寸和对应的桩号，梁高及腹板厚度通过变化公式自动录入，并标识各截面所处箱梁节段类型，如表1-3分别为0号块、普通块及现浇块的录入数据表（通过Dynamo中的文件读取命令（ReadFromFile）获取整个Excel表格，然后通过单元格数据获取命令（GetItemAtIndex）直接获取具体单元格的数据）。

（2）在步骤1对应桩号处通过指定3个轴坐标向量及坐标原点的方式创建箱梁横截面局部坐标（通过 Dynamo中的坐标系创建命令（CoordinateSystem.ByOriginVectors）

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表3 现浇块结构尺寸及项目信息

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创建局部坐标系）。

（3）通过步骤 2创建的局部坐标系分别利用点创建命令（Point.ByCartesianCoordinates）、线创建命令（Line.ByStartPointEndPoint）及线连接命令（Curve.Join）创建对应桩号处的箱梁截面外轮廓及内轮廓，并通过轮廓融合命令（Solid.ByLoft）创建箱梁外轮廓体及空心体。

（4）对步骤3创建的箱梁外轮廓体通过布尔减运算命令（Difference）减去对应位置的箱梁空心体，得到与设计相符的连续刚构节段实体。

食品检验是一个程序复杂严密的过程，需要检验人员手工与仪器相互结合进行精密化监测，其中检验人员的工作流程、仪器的使用与维护、样品的采集和保护、检验方法等环节都会影响到食品检验结果的准确性。笔者结合自身的实践工作经验，将影响食品检验准确性的因素总结为以下几点：

（5）通过 Python Script模块调用 RevitAPI，通过新建族文档命令（doc.Application.NewFamilyDocument）创建公制常规模型族文档，将步骤4中创建的箱梁节段实体分别原位放入新建的族文档中，然后通过载入族命令（famdoc.LoadFamily）将新创建的族文档载入到Revit项目环境中，实现箱梁节段族实例化。

（6）在箱梁节段族文档中通过添加参数命令（famdoc.FamilyManager.AddParameter）及设置参数命令（famdoc.FamilyManager.Set）为箱梁各节段设置项目需要的信息及参数。

图2 连续刚构BIM模型创建程序

如图2所示为基于Revit下的Dynamo插件二次开发的连续刚构BIM模型创建程序，主要包括数据处理、模型创建及节段实例化三个模块。

表4为通过本文所述连续刚构创建方法创建的BIM模型箱梁节段体积与设计的箱梁节段体积对比表，从表中可知，0号块、现浇块及16号块的体积误差较大，其余普通块的误差均在1%以内，模型的准确性较高，0号块及现浇块的结构较复杂，且设计体积统计忽略了人孔等附属孔洞的空心扣除，故模型体积与设计体积存在较大误差；16号块的设计体积包含了横隔板的砼数量，本文所建连续刚构BIM模型忽略了普通段的横隔板，故16号块的模型体积与其设

表4 BIM模型与设计节段体积对比表

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计体积存在较大差别。

3 关键技术总结及思维拓展

与常规Revit通过创建参数化族的方法实现构件的参数化驱动的方式不同，本文所述连续刚构创建方法通过Excel表格录入模型参数，包括的关键技术主要有以下几个方面：

（1）通过引入局部坐标的概念，从而可随意控制轮廓位置及方向，实现复杂曲线带状结构模型的快速创建，并通过程序设置节段实例参数值，完成构件额自动化编码。

（2）通过Python Script模块调用RevitAPI的方式实例化节段实体，首先获取节段实体的坐标，再以此坐标作为族文档的实体位置转换坐标，从而实现节段实体的原位实例化，保证了箱梁节段位置的准确性。

4 结论与建议

尽管各国学者对Revit在桥梁方面的应用做了很多研究，也取得了大量的研究成果，但对于连续刚构桥梁的研究还比较少见。

通过Excel 录入参数的方式实现连续刚构桥梁BIM模型的参数化控制，创建方法主要包括以下几个方面：

（1）通过利用Dynamo插件中的Design Script语言对Excel数据进行处理

（2）利用Python语言创建连续刚构节段实体

（3）在Python Script模块中通过调用RevitAPI原位实例化节段实体。

通过在某特大桥实际工程中应用本文所述连续刚构BIM模型创建方法，在效率和准确性方面都得到了良好的体现，为Revit软件在复杂空间结构BIM模型的创建开拓了新的思路。但创建完成后的BIM模型不能在Revit项目环境中驱动参数，需通过Excel表格录入新参数重新驱动程序生成新的模型，更改模型的效率较低，且每个对象实例需要经过复杂的转换过程，占用大量计算机资源，对于常规规整构件仍建议采用Revit族参数化的方式驱动模型。