PKPM与Revit接口软件中若干问题探讨

乔保娟 邓正贤 张洪磊

(中国建筑科学研究院 建研科技股份有限公司，北京100013)

1 引言

建筑信息模型(Building Information Model，BIM)技术，是近年在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。对于整个建筑行业来说，BIM是一次真正的信息革命，推进BIM技术研究与应用亟不可待[1]。

BIM技术，自2002年由Autodesk公司率先提出后，逐渐得到世界建筑行业的普遍认可，在发达国家已经得到了普遍应用，美国60%的建筑设计和施工企业应用BIM。在我国，水立方、上海中心大厦及上海世博会场馆对BIM的应用[2]使其名声鹊起，不过就BIM应用广度和深度而言，其在中国的应用还只是刚刚开始，BIM技术在工程运用中还存在诸多障碍[3]。

在国内，随着建筑业对信息化要求的不断提高、国家科研投入不断增多及在基于BIM技术的软件开发商宣传下，相关机构和各部门已开始着手研究和应用BIM技术[4-9]，但是目前对BIM技术的研究和应用仅处于起步阶段，各研究机构对BIM技术的研究相对分散，尚未形成一套完整的技术体系，各企业单位也只是将BIM技术应用到某一个或某几个建设项目的部分建设过程中，还不能在建筑设计、施工管理及运营等全生命周期连续应用BIM技术。

目前，以Revit为代表的国外主流BIM设计软件已进入国内市场，但尚不能很好地适应我国规范要求，使得结构专业在整个三维信息链中成了孤岛，导致近十年来国内大量结构计算模型无法协同应用。PKPM结构分析软件与国家规范紧密结合，在建筑结构设计领域得到了广泛的运用，因此开发PKPM和Revit接口软件意义重大。

Revit的平台是开放的，它具有强大的二次开发端口，这为编程人员根据实际需求进行二次开发提供了便利条件。作为PKPM结构设计软件的开发人员，作者在 Revit平台下通过调用 Revit API[4]提取Revit模型数据、创建Revit模型，开发了PKPM与Revit双向接口软件，本文将深入探讨PKPM和Re-vit接口软件开发过程中关键问题的解决方案。

2 接口软件简介

PKPM与Revit接口软件在Autodesk Revit平台下开发，支持 Revit 2012、Revit 2013、Revit 2014 32/64位中文/英文版本，在Revit下以插件形式调用。支持Windows XP 32/64位和Windows 7 32/64位操作系统。接口软件安装简单，操作方便。PKPM与Revit接口软件实现了Revit模型数据和PM模型数据的双向转换:实现了Revit直轴线、弧轴线、标高、竖直柱、斜柱、直梁、弧梁、直墙、弧墙、普通楼板、斜板、墙洞、板洞、竖井、材料、族截面等向PKPM的转换;实现了PKPM直轴线、弧轴线、楼层、竖直柱、支撑、直梁、弧梁、直墙、弧墙、普通楼板、斜板、墙洞、板洞、材料、截面等向Revit的转换。

3 族与截面转换问题

接口软件根据PMCAD中的截面类型，预先制作了族文件，放在接口软件安装文件PKPMFamily文件夹中，以下简称PKPM族。PMCAD模型转Revit模块能够自动根据PMCAD中的使用的截面加载PKPM族并创建族类型，便于后续生成柱、梁实例。如图1为PMCAD中多种截面柱转换到Revit中的例子。

图1 PMCAD截面与Revit族转换实例

图2 Revit模型转PKPM设置

在Revit模型转PMCAD模型模块，用户可以自行指定Revit族对应的PMCAD截面，可以通过两种方式进行截面匹配:1)单个匹配:对于Revit族类型，用户选择希望匹配的PMCAD截面类型，手动输入PMCAD截面参数;2)批量匹配:对于Revit族，用户选择希望匹配的PMCAD截面类型，手动输入PMCAD截面参数对应的Revit族参数，即可将该族的所有族类匹配。所有族类型匹配完成后，点击[保存设置]按钮可以将此次截面匹配设置保存到文本文件中，下次转换此工程时可通过[读取设置]读取截面匹配设置。对于常用的Revit系统族和PKPM族，程序能够自动识别，给出默认匹配，减少了用户的工作量。如图2为截面匹配对话框。

4 偏心问题的处理

对于原始模型为PM数据的模型，接口软件运用Revit扩展数据存储PMCAD偏心信息。PMCAD模型转换为Revit模型时，将梁柱墙偏心信息存储到构件扩展数据中，这样再转回PMCAD模型时就能保留原来的偏心信息及节点位置，很好地解决了PMCAD围板时周围梁线不闭合问题，使楼板不会丢失，PMCAD模型转Revit模型，再转PM模型，模型保持原样，如图3所示。

图3 带有偏心的模型转换

对于原始模型为Revit数据的模型，无法从Revit数据库中提取梁、墙、柱偏心信息，只能得到构件中心线/点位置。Revit梁、墙、柱转到PMCAD中按梁、墙、柱实际位置中心线/点生成网线及节点。若Revit中围成某个板的梁、墙中心线端点搭不上，则转到PMCAD中不能围成板。若梁、墙中心线端点与柱中心点搭不上，则转到PMCAD中柱悬空。这样可能导致转到PMCAD中的模型无法计算或与建模初衷不符。初步解决方案有:1)若梁端点在柱截面内，把梁端点挪到柱节点上;这样做的缺点是，可能会造成梁倾斜，模型效果不好;2)若梁端点在柱截面内，把柱节点移到端点落到该柱截面内的几根梁的中心线延长线交点上。这样做的缺点是，各层同一位置的柱子可能节点上下对不上，对于同一根柱子上有两根梁中心线平行的情况转换效果有时不太好。接口软件融合了以上两种解决方案，对于带有偏心的Revit模型，转换到PMCAD时，根据梁、墙、柱的实际位置并结合轴线自动做出处理，计算偏心，对于大部分的情况能够处理得比较好，但不是所有情况都能尽善尽美，有时需要用户在PMCAD中做些后续调整。为此，建议用户在Revit中建模时，尽量使梁端点、墙端点、柱中心点搭上。

5 标高、楼层、轴线问题的处理

5.1 标高楼层转换问题

Revit模型转PMCAD模型模块根据Revit的标高在PMCAD中创建楼层并组装，Revit模型中一个标高(除底标高外)对应PMCAD一个楼层。用户可以在Revit转PM设置对话框手动选择想要转换到PMCAD的标高，如图2左侧所示，选择框底部显示了用户选择的要转换的标高总数，转到PMCAD后的楼层数即为总标高数减1。

PMCAD模型转Revit模型模块，把PMCAD模型中楼层转为Revit标高，Revit标高数为 PMCAD楼层数加一，同时根据标高自动创建楼层平面视图和3D视图。

Revit模型转PMCAD模型模块同时提供了部分转换模型功能，用户可以在Revit模型界面框选部分模型，在Revit转PMCAD设置对话框勾选“只转换鼠标选中的模型”(见图2左下角)，来将框选的部分Revit模型转换到PMCAD中，便于对规模较大的工程进行局部结构分析。

5.2 轴线转换问题

Revit模型中一根轴线是一个竖直面，可跨越多层标高，而PMCAD中每层有自己的轴线，因此，转换为PMCAD模型时，软件自动将Revit轴线复制到PMCAD各层。接口软件自动根据梁、墙、柱的定位线生成网线，参照Revit轴线计算构件偏心，PMCAD轴线是和构件相关的，可能会比Revit轴线多。

PMCAD中各层均有轴线，若直接转换到Revit中将会有多根轴线重合，造成图面繁杂，软件解决办法是，将重合的轴线删去，并将轴线两端外延3米，以免PMCAD模型转到Revit后轴线两端紧贴墙、梁外边缘。

6 墙、板的转换与剖分

6.1 墙与墙洞转换问题

Revit模型转 PMCAD模块能够转换直墙、弧墙、上节点高不同的山墙，其中直墙、弧墙采用拉伸墙创建方式，山墙采用多边形创建方式。墙在PMCAD中会根据节点布置自动拆分。图2为直墙、弧墙、山墙及墙洞转换实例。

对于Revit模型中跨越多个标高的墙，转到PM时能够根据楼层自动剖分，如果墙上的洞口跨楼层也会剖分，剖分效果如图5所示。对于结构柱和斜撑也会同样按楼层剖分。

6.2 板与板洞转换问题

Revit模型转PMCAD模块能够转换水平楼板、斜板、圆弧边界板，Revit模型中的大板转到PMCAD后能够自动根据网线布置拆分成小板，挑出的部分会生成悬挑板。由于PMCAD不支持跨越两个板的板洞，因此Revit中这类板洞会被过滤掉，并在生成信息中做出位置提示。PMCAD中零厚度板转到Revit后为板洞。Revit模型转PMCAD模型模块能够转换矩形、圆形、自定义多边形板洞及竖井洞口，如图6所示。

图4 墙转换实例

图5 墙剖分实例

图6 板洞转换实例

7 接口软件转换实例

PKPM与Revit接口软件实现了Revit模型数据和PM模型数据的双向转换，直轴线、弧轴线、标高、楼层、竖直柱、斜柱、直梁、弧梁、直墙、弧墙、普通楼板、斜板、墙洞、板洞、竖井、材料、截面等均能正确转换。如图7为某博物馆模型，结构复杂，体量大，由PMCAD模型转为Revit模型，转换前后模型完全一致。如图8为某高层建筑结构模型，包含大量弧墙、弧梁、斜撑、圆弧边界板等，由 Revit模型转为PMCAD模型，转换前后模型完全一致。

8 小结

PKPM与Revit接口软件能够满足用户对PKPM与Revit数据双向转换的需要，经过大量的测试，可靠性得到了保证。用户在用Revit建模后，可以直接使用接口软件将模型转到PKPM中做计算分析，再把做完计算分析后的模型使用接口软件转到Revit，做后续的多专业协同设计。有了PKPM与Revit接口软件，结构专业不再是BIM三维信息链中的孤岛，用户可以真正实现建筑、结构、施工、设备等多专业的协同设计，省去了再次建模的工作量，大大缩短了设计工期，极大地提高了设计效率。

图7 某博物馆模型转换实例

图8 某高层建筑模型转换实例

[1]龙文志.建筑行业应尽快推行建筑信息模型(BIM)技术[J].建筑技术.2011，42(1):9-13.

[2]刘占省，赵明，徐瑞龙.BIM技术在我国的研发及工程应用[J].建筑技术.2013，44(10):893-897.

[3]张建新.建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究[J].工程管理学报.2010，387-392.

[4]刘爽.建筑信息模型(BIM)技术的应用[J].建筑学报.2008.1.

[5]任锦龙，毛路，荣幕宁.BIM技术在工程中的综合应用[J].建筑技术.2012，43(1):79-82.

[6]刘占省，赵明，赵瑞龙.BIM技术建筑设计、施工项目及管理中的应用[J].建筑技术开发.2013，40(3):65-71.

[7]张建平，余芳强，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技术研究[J].土木建筑工程信息技术，2012，4(1):6-14.

[8]张昆.基于BIM应用的软件集成研究[J].土木建筑工程信息技术，2011，3(1):37-42.

[9]刘照球，李云贵，吕西林等.基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发[J].同济大学学报(自然科学版).2010，38(7):948-953.

[10] Autodesk.Revit2012 APIDeveloper Guide.