基于Revit创建桥梁空心薄壁墩构件的探索

吴方会 但 晨

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院， 四川 成都 610000）

0 引言

Autodesk Revit软件是由美国Autodesk公司推出的，为建筑信息模型（Building Information Modeling）专门设计的系列软件之一，具有参数化设计、系统分析计算、“一处修改、处处更新”、三维模拟检查碰撞及协同工作等特点，可提高设计准确性，提升设计效率，降低设计成本。族作为组成项目的构件，其本身承载的信息，直接用于后续的分析、计算和管理使用[1]。在过去一段时间里，Revit软件主要用于房建和机械制造领域，但随着经济的高速发展和交通量的日益增加，对桥梁设计及施工的要求也越来越高[2]。

四川地区受地形条件限制，跨越河流、峡谷的桥梁较多，墩高经常达到30～60米，甚至更高，空心薄壁墩成为最常选用的墩型。空心薄壁墩可以以较少的材料获得较大的截面抵抗矩，结构整体性好，尤其适用于对抗震设防有较高要求的山区。参数化空心薄壁墩构件族的质量，直接影响到后期的桥梁模型创建效率。空心薄壁墩结构较复杂，需要控制节段个数、节段高度及截面尺寸，且空心箱室多处存在倒角等。本文依托四川省内多条高速公路施工图项目的空心薄壁墩设计方案 ，探索空心薄壁墩构件族的创建过程及关键技巧，以期为桥梁其他构件的创建提供一定的参考。

1 基于Revit创建构件族的思路

Revit支持族的多次嵌套，将嵌套族的参数链接到主体族参数，可实现主体族参数对嵌套族几何图形的驱动。对于几何形状复杂的构件族，可采用嵌套族的方法，先对构件进行分解，创建多个嵌套族，然后插入主体族进行组合，形成最终构件族。以下对具体思路进行介绍。

1.1 将构件划分为零件/组件

根据对构件结构形式的分析，归纳出需要实现的功能，结合建模实现方式划分零件/组件。划分出的零件/组件作为嵌套子族，后期组合为构件主体族。

1.2 零件族的创建

一个Revit零件族创建的基本步骤可以分为以下7步：

（1）选择族样板

选择桥梁构件常用的族样板：“公制轮廓.rft”、“公制常规模型.rft”、“公制结构框架 - 梁和支撑”。

（2）确定创建三维形状的方式

包括拉伸、融合、旋转、放样、放样融合、空心形状。

（3）族原点/插入点的定义

在建模的开始，就应定义好一点作为建模出发点，以建得高质量的族。

（4）布局参照平面，设置基本参数，添加尺寸标注并参数关联

参数化对于族十分重要，正是有了参数来传递信息，族才有了强大的生命力。

（5）族三维形状绘制，并约束到参照平面

由参数驱动参照平面，进而驱动三维形状的改变。

（6）族测试

调整参数值，判断族行为。

（7）添加族类型

一个族可以有多个类型，每个类型可以有不同的参数，并且可以分别调用。

1.3 族嵌套形成主体构件族

族嵌套时需要注意以下三点：（1）主体族中嵌套族的定位

嵌套族宜对齐并锁在参照平面上，通过在参照平面上标注尺寸来驱动嵌套族位置的变化。嵌套族中将一个参照面设置为强参照，在嵌套族中可优先选中它并对齐锁定。

（2）主体族与嵌套族参数信息的关联

嵌套族的类型参数和实例参数分别与主体族对应的参数关联。

（3）嵌套族间的布尔运算

一般来说，嵌套族之间不进行布尔运算。实体的子族之间的连接，依靠的是每个嵌套族在主体族里精确的定位，实现视觉上的连接。

2 空心薄壁墩构件族的创建

空心薄壁墩顺桥向一般要设置1:80的坡度，截面形式一般为矩形箱形截面，每隔15～20m设置一道横隔板。桥墩施工至横隔板位置时，需要拆除内膜、重新拼装模板并浇筑完横隔板，然后继续向上施工。最常见的空心薄壁墩型式如下：

图1 常见空心薄壁墩构件形式

图2 矩形箱形截面

2.1 空心薄壁墩构件零件/组件划分

依照横隔板位置，划分节段，每个节段作为一个零件。空心薄壁墩一般接T 形盖梁，空心薄壁墩要向上延伸，包裹住盖梁腹板范围。基于这个考虑，空心薄壁墩节段做两种节段族，空心薄壁墩顶部节段和通用节段。

根据上文结构分析，归纳出需实现的功能：墩顶截面尺寸、各节段高度尺寸等主要尺寸参数的控制；实现节段数的控制。

零件及组件的划分如下表。

表1 空心薄壁墩零件/组件示意图

下面介绍通用节段、顶部节段零件族的创建以及单墩组件嵌套的要点。

2.2 通用节段、顶部节段零件族的创建

首先确认选用“公制常规模型.rft”族样板。通用节段的几何形体可以由4个部分组成，均可采用放样融合方式创建，如图3。原点定义在节段顶截面的几何中心点。

图3 通用节段几何形体划分

以墩身空心为例，建模示意如图4。放样融合时可以直接编辑轮廓，也可以预先创建轮廓族，以使操作界面更加简洁。

图4 墩身空心放样融合建模示意图

通用节段的主要参数见表2。

表2 通用节段主要参数表

单个的空心薄壁墩组件一般包含若干个通用节段，可以通过新建不同的族类型实现。

打开已创建完成的通用节段零件族，另存为空心薄壁墩顶部节段。首先在顶部采用融合方式创建盖梁高度范围的实心几何体，然后用空心放样融合方式创建盖梁，两者剪切，实现创建目标。

图5 顶部节段建模示意图

2.3 单墩组件的嵌套

为了保证组件的通用性，单墩组件族需嵌入1个顶部节段族和4个通用节段族。从上到下，称之为节段1到节段5。

图6 单墩组件嵌套示意图（仅示意1-3节段）

下面介绍“节段个数”参数对单个通用节段是否存在的控制要点。

点击通用节段实例，属性中有可见性设置，可见性设置，仅仅控制了节段实例在视图上的不可见，主体族仍然包含该节段的体积。故这里未采用可见性设置的方法，采用if函数和空心剪切来实现，具体操作如下：

先在“空心薄壁墩通用节段.rfa”中创建一个矩形空心拉伸，高度用“空心高度”参数来控制，然后用此空心拉伸对墩身节段进行剪切操作。

图 7 通用节段空心剪切示意图

在主体族中，添加“第2节段空心高度”至“第5节段空心高度”4个长度类型参数，分别链接到已完成定位的第2～5个节段中的“空心高度”参数，并添加如下if公式：

第i节段空心高度= if(节段个数 ＜ i, （第i节段高度+补充高度）,补充高度)

在主体中，当需要显示此节段时，空心高度赋值为补充高度，不对墩身节段进行剪切；当不需要显示时，赋值（第i节段高度+补充高度），将墩身全部剪切掉。

由于Revit不支持长度为0的直线，若此处空心高度赋值为0，会出现长度为0 的边，导致软件报错，故添加“补充高度”参数，其值可取大于0的任意值。

嵌套族自身的空心剪切和主体族中if函数的灵活应用，可实现多个嵌套族实例在主体中的灵活显示。

3 结论与建议

本文探讨了基于Revit建立空心薄壁墩构件族的过程和要点，将复杂的桥梁构件拆分为零/组件，族嵌套形成主体构件族，具有借鉴意义。另外，主体族中if函数的灵活应用，可使构件有更多的变化，实现更多的功能。构件族创建完成后，可使用Dynamo从纬地或Civil3D中读入道路信息，并调用构件库中的构件沿路线进行排列、组装，形成桥梁最终模型。