二次开发实现从AUTOCAD 到REVIT快速翻模技术研究

王建宇 王昕妍

(1.中国汽车工业工程有限公司，天津 300113;2.华侨大学土木工程系，厦门 361021)

1 引言

BIM 技术能提高设计企业核心竞争力的理念，已逐步广大设计企业所认同。国内各大设计院都希望能够走在技术的前沿，纷纷尝试利用BIM 技术进行实际项目设计实验及探讨。

BIM 设计相对于AUTOCAD 二维设计设计，具有无可比拟优势，具体表现在:可视化设计，便于业主决策，减少项目返工;各专业协同设计，大幅度减少设计错误，提高设计质量;可解决机电管道打架老大难问题。项目通过引入BIM 技术，可大幅提高设计质量，降低项目建造成本。因此，BIM 已成为建筑行业发展方向。

多数设计单位采用BIM 技术作验证手段，即先完成二维CAD 设计，再由BIM 专业人员采用翻模方式建立三维BIM 模型，利用BIM 设计技术主要用来解决管道综合、设计纠错、施工图深化、工程量统计等问题。这样做主要原因是现阶段直接用BIM出全套施工图效率低下及出图质量还不尽人意。BIM 软件出图是采用模型投影得到，而投影得到图形往往杂乱无章，无法满足国内对施工图出图要求，需要进行大量修改，修改工作量有时要比重新设计还要大。在公用系统设计时，BIM 设计往往无法兼顾清晰表达及实际位置两方面的矛盾，若管线按实际位置绘制，投影得到管线在平面图全部挤到一起，无法清晰表达管线内在关系。因此，多数设计单位采用先进行cad 二维设计，再由专业人员采用翻模方式进行BIM 建模。

现阶段多数设计人员进行BIM 翻模还处于手工阶段，存在大量的繁重的重复性工作。BIM建模效率低下成为其推广使用最大障碍之一，如何提高BIM 建模效率是当前急需解决问题之一。

本文试图通过开发AUTOCAD 及REVIT 二次插件，实现从AUTOCAD 图形到REVIT 快速建模。

2 技术开发策略及原则

2.1 开发策略

利用土建及公用二维设计图纸，由AUTOCAD 插件自动读出翻模所需构件相关信息，利用EXCEL 作为中间存储及少量数据输入文件，利用REVIT 二次插件将数据导入到REVIT 实现BIM快速建模。

2.2 原则确定

广泛适应性:对cad 图形不作特别要求，确保插件具备广泛的适应性。

准确性:翻模准确性放在第一位，在满足准确建模前提下，尽可能提高建模效率。

便于扩充:利用EXCEL 作为中间文件，其作用既作为数据临时存放地，又可作为参数输入入口。这样做即可大大简化软件开发难度，又可方便操作者输入，还可便于使用者自行更改或扩充。

操作力求简单:插件操作力求简单，便于上手。结合使用者可能是AUTOCAD 熟练操作，而REVIT操作较为生疏的特点，主要工作安排在AUTOCAD中完成。

通过本插件，设计人员可以快速将已有AUTOCAD 二维模型在REVIT 中进行重建，减少重复工作，力求将设计人员从繁杂重复的建模工作中解放出来。

3 开发工具

本插件BIM 建模基于REVIT 2014 版本，主要开发工具为AUTOCAD VBA 及Visual Studio 2010。

AUTOCAD 图形中模型数据读取选择AUTOCAD VBA 作为二次开发平台来完成，此软件具有调试容易、运行速度快、方便转换成DLL 程序加以保护等优势。

BIM 采用REVIT 软件，因为在市面上众多BIM软件中，其中要数Autodesk REVIT 系列软件可扩展性最好，应用程序接口较为完善。

4 功能实现

4.1 基本思路

图1 翻模基本思路

为了实现从AUTOCAD 图形到REVIT 快速建模，插件分AUTOCAD 功能模块及REVIT 功能模块。

(1)AUTOCAD 功能模块

目的:满足快速构建REVIT 建模所需要数据，写入EXCEL 文件。

编程思路:在DWG 文件进行必要编辑前提下，选择合适实体，计算或收集构件位置及尺寸相关数据，写入EXCEL 内指定单元格。

(2)REVIT 功能模块

目的:插件利用EXCEL 中数据构建族实例或族。

编程思路:对EXCEL 文件补充必要数据(如标高、族类型等AUTOCAD 模块中不便输入或无法收集数据)，程序读出数据后自动建模，如构建新的族类型、族实例、新族、新的管线及管件。

下面以两根结构梁翻模过程说明插件功能实现基本思路:

(1)在AUTOCAD 中分别选择梁文字代号及梁中心线，即选择图2 中文字“WKL4(1)250x500”及“WKL4(1)”及代表梁中心线的黑粗线;

(2)AUTOCAD 模块将梁尺寸及位置信息写入Excel，即将所选择梁位置信息及宽度及高度写入EXCEL，并在EXCEL 中补充梁顶标高及梁族名称信息;

(3)运行REVIT 中对应模块，模块根据梁尺寸构建族类型，然后根据梁位置信息创建族实例，从而完成对梁自动建模。

4.2 各种构件处理

按照REVIT 中建模习惯，将模型分为轴网、墙、门、窗、柱、梁、楼梯、风管、水管、桥架、管道附件等构件，结合各构件建模特点，分别对不同类型的构件采用不同方法进行程序处理。

图2 AUTOCAD 中梁结构图

图3 EXCEL 中梁信息表

(1)轴网:选择AUTOCAD 中轴网实体及标号信息，快速产生轴网;

(2)标高:在AUTOCAD 中选择标高文字实体，即可快速产生楼层平面;

(3)墙:通过读取平面图中墙线位置信息，在EXCEL 中输入墙底标高、顶标高信息及墙族类型信息进行翻模;

(4)门窗:分平面图上门窗与立面图上两种翻模形式，通过对平面图或立面图上，读取门窗位置信息及类型信息，并在EXCEL 文件中指定门窗类型对应的族类型进行翻模;

(5)楼梯:读出楼梯位置信息，并在EXCEL文件中输入楼梯标高信息及平台相关信息进行绘制;

(6)梁:从结构图中读出梁高、梁宽、梁位置等信息参数进行建模;

变截面钢架梁族:用于建立变截面的门式钢架梁族，读取梁边界线，设定梁宽及板厚，建立梁族;

网架族:利用网架各平面视图线条信息，计算出网架构件空间位置，设定杆直径，建立单片网架族;

(7)柱:建筑或结构图中读出柱位置，设置族标高信息进行建模;

(8)建筑物独立基础:在CAD 中读入基础位置及基础形式，在REVIT 中进行建模;

复杂设备基础:采用单独建立族形式来建模，建模后利用族插入进行绘制，在AUTOCAD 中读入设备基础形状信息，对工业建筑中特别复杂的特构基础进行建模;

(9)管道:在AUTOCAD 中对管道线进行必要程序处理，分图层读出管道线平面位置数据，并用插件辅助快速设定各段管道线管径及标高，在REVIT 中进行建模;

阀门等管道附件插入:从AUTOCAD 图批量读出阀门块位置，在REVIT 中根据位置选择合适管道插入，并根据管道大小调整所插入阀门类型大小;

(9)消防箱或暖气片相连管道绘制:调整DWG 图，使消防箱或暖气片安放位置及立管位置与实际相符，从AUTOCAD 中得到消防箱或暖气片相连立管较为准确位置，然后将其信息通过软件绘制在REVIT 中，实现消防箱或暖气片等公用设施自动布管连接，通过插件大大提高管道建模效率，并且最大程度确保管道布线接近现场实际情况;

(10)风管及母线:读出AUTOCAD 中风管及母线路由，输入标高及尺寸相关数据，在REVIT 中进行建模;

(11)雨篷:读出雨篷边线位置及长度，输入标高及类型信息，在REVIT 中进行绘制。

5 插件实际使用情况

暖气片及暖气管道BIM 建模往往是设计人员十分头痛的工作，尤其是复杂的工业厂房内，面积大，暖气片数量多，形式多样，建模十分耗时。如一个5 万多m2工业厂房，就有200 以上暖气片，其建模往往花费设计人员数天时间，其建模工作十分枯燥，迫切需要自动化软件将设计人员从重复工作中解放出来。

快速翻模插件较好解决以上问题。对暖气片及暖气管道建模具体使用情况如下:

(1)暖气主干管绘制:

1)AUTOCAD 管线合并:运行专用子程序，将逻辑上是一根直管，但在图形上表现若干根线条合并成一根线条;

2)AUTOCAD 中按图层或按颜色选择主干管线实体:将管线位置数据写入EXCEL，对已写入的管线进行编号及变色显示，方便设计人员编辑操作;

3)指定各管线的标高及管径;

4)在REVIT 中根据EXCEL 文件数据创建各管线。

(2)绘制暖气片及连接管道

1)cad 中重新插入暖气片块及立管位点，此工作为插件读取暖气片形式、位置关系及立管实际位置作准备;

2)插件读取暖气片实际位置及立管点位写入EXCEL 文件中;

3)在REVIT 中根据EXCEL 数据插入相应族类型，根据立管位置及族实例接口位置，将暖气片自动连接到进水管及回水管上;

经过试验，包括手工设定在内以上所有工作可在30 分钟内完成，这要比手工建模效率提高了一个数量级，建模效率大大提高，基本上可将设计人员从繁重建模工作解脱出来。而且，因立管位置在cad 准确定位，族类型在EXCEL 中人工设定的，所建模型十分准确，较好避免自动建模中出现“张冠李戴”情况，实现快速准确建模目标。

通过对土建及公用施工图反复分析总结，插件多数情况下可实现90%以上构件翻模工作，尤其对CAD 操作熟练，而REVIT 操作较为陌生的设计人员，在一定程度规避了因对REVIT 软件不熟悉导致建模效率低下问题，使之也能高效完成模型创建工作。插件还可协助建族，可完成复杂形状，如变截面工字梁、网架构件、复杂设备基础等，以族形式完成建模工作，大大提高建模效率。如钢结构厂房网架建模，因REVIT 内无对应直接建模手段，设计人员往往需借助特别技巧，所建模型细节上尺寸也不是十分准确。而通过本插件，通过读出已有网架二维图形信息数据，计算出各杆件三维坐标点，利用程序构建单片网架族，然后利用族插入，构建出完整的屋面网架。所建模型十分准确。有了准确网架模型，即可在网架内布置公用管线，体现出BIM技术在管线综合方面所具备无可比拟的优势。

6 结论

BIM 技术应用可提高设计质量，已成为业内共识。现阶段用REVIT 取代AUTOCAD 进行全套施工设计还不现实，BIM 技术较适合用于施工图设计验证或深化设计上。REVIT 建模效率低下，工作量大，严重阻碍BIM 技术发展，通过开发REVIT 二次插件是提高建模效率较为可行方法之一。

本文结合AUTOCAD 及REVIT 二次开发软件插件，通过直接读取AUTOCAD 中构件相关信息，完成在REVIT 中三维重建，避免设计部分重复工作。实践表明，插件具有广泛适应性，可大大提高CAD到REVIT 翻模效率，基本实现快速准确REVIT 建模这一插件开发所设定初始目标。插件利用REVIT二次开发突破BIM 发展瓶颈，作了一些尝试及实践，取得了较好效果，但在更广领域应用，还需不断实践，还有针对性补充及完善。另外，插件在交互性及容错性还需进一步加强。

通过开发REVIT 二次插件来提高其建模效率，是推动BIM 发展有效途径之一。如何借助二次开发技术使BIM 技术成为AUTOCAD 一样高效便捷设计技术手段，值得广大设计人员共同研究及探讨。

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