基于Revit斜拉桥建模研究

马佰钰 王子茹

(大连理工大学建设工程学部，辽宁 大连 116024)



·计算机技术及应用·

基于Revit斜拉桥建模研究

马佰钰 王子茹*

(大连理工大学建设工程学部，辽宁 大连 116024)

采用Revit API类库在Revit平台上进行二次开发，并结合JTG D65—01—2007公路斜拉桥设计细则，按照桥梁构件类型，在Revit视图中通过参数化建模，生成了斜拉桥各部分结构构件模型，该研究为斜拉桥三维可视化设计提供了新方法。

Revit，二次开发，斜拉桥，参数化设计

斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在索塔上的一种桥梁。由于其受力性能好等特点，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。目前的桥梁设计一般侧重于桥梁结构的分析和计算，大都缺乏对桥梁设计成果的三维直观表现。文献[1]通过对AutoCAD进行二次开发编写了参数化桥梁建模程序。文献[2]采用VC++融合OpenGL的图形技术参数化建模，完成了斜拉桥主要单元的模型构建。现阶段Revit软件正在应用于建筑行业，但用于桥梁的不多，应用于桥梁设计的Revit建模主要依赖于菜单栏命令，需要逐步进行，操作繁琐，工作量大且易出错。Revit具有强大的二次开发功能，应用Revit API可以有效解决这个问题。

本文在已有研究成果基础上，结合斜拉桥结构的特点和BIM技术的优势，以斜拉桥的索塔为例，应用Revit API实现具有对索塔的快速建模功能，使之快速生成多种形状的斜拉桥索塔以及其他构件。使用参数化建模的方式提高了索塔建模的准确性和设计效率。

1 Revit二次开发流程

本文基于Visual Studio 2010集成开发平台，使用C#编程语言，通过API接口对建模功能实现扩展。程序开发主要分成建模功能的实现及用户界面的生成。

1.1 程序开发流程

Revit二次开发需要遵循API的应用流程[3]，程序设计步骤如图1所示[4]。创建模型的过程在Execute()方法里实现。通过XYZ()确定节点坐标，MakeLine()函数创建线段，再通过NewSweptBlendForm()和NewExtrusionForm()函数来实现放样融合和拉伸命令，完成元模型的建立。

1.2 界面生成及插件模块设计

首先创建自定义按钮，需要通过IExternal Command接口派生类来实现两个接口：OnStartup和OnShutdown。在这个接口函数里创建需要的Ribbon控件，可以在“附加模块”选项卡中添加下拉菜单和按钮功能，在Revit启动时，点击按钮生成对话框输入参数生成模型。

该插件共定义六种常用斜拉桥常用部分模型类，包括：主梁、索塔、桥墩、桥台、桥索、栏杆(如图2所示)。在用户界面中创建六组下拉菜单(如图3所示)，每组菜单中包含一到两种斜拉桥各部分的不同种类，用户通过输入控制参数来生成模型。

2 斜拉桥各部分模型构建

2.1 建模思想

任何三维模型都可以分解为点、线、面、体等多个层次。两点确定直线，线和线确定面，面和面围成体，因此点是最基本、最关键的几何元素。本文以斜拉桥索塔为例研究其建模过程。斜拉桥索塔是由塔座、塔身和塔头三部分组成，先确定关键点的坐标，由点连成线，通过线生成面，通过融合和拉伸命令最大程度拟合斜拉桥索塔外形轮廓。

如图4所示，本程序根据斜拉桥索塔的结构几何特点[5]，确定建立斜拉桥索塔模型所需的主要控制参数有塔角距(C1)、塔脚处截面长度(L1)等。

2.2 参数化建模

1)点坐标变换及模型生成方法。根据规范双塔斜拉桥索塔高与主跨比宜选用0.18～0.25，独塔斜拉桥的塔高与主跨比宜选用0.30～0.45，并宜使边索与水平线夹角控制在25°～45°左右，首先通过四个点坐标创建塔座下截面，再通过倾角确定上截面的点坐标。

例如：下截面A1点坐标为(C1/2-L1/2，0，0);

上截面A点坐标为((C1/2-L1/2+L1+H1×k1/180)-L2,0,H1)。

其中，k1=tan(PI×(A1-90)/180),如图5所示。

通过makeline()方法使这两个点生成一条线段，依次创建截面的四个坐标点，由线生成面，使用放样融合命令NewSweptBlendForm()生成体。

塔头部分使用拉伸命令NewExtrusionForm()生成体。三个部分组合在一起生成索塔模型。

2)参数传递。把控制参数与生成对话框中的参数一一对应，通过输入不同的参数，生成不同形状的索塔模型。

3)索塔族的创建与对构件赋材质。Revit针对常用构件提供族的功能。开发一个面向对象的桥梁工程Revit建模系统。在Revit系列软件里就是族的概念。

索塔族的创建与对构件赋材质步骤如下：

a.将生成的内建模型保存为内建族；

b.选中内建族，在属性栏中选材质，出现关联族参数窗口；

c.添加参数并命名；

d.点击族类型，就可以给体量加材质。

3 应用实例

以某地斜拉桥索塔为例，根据《公路斜拉桥设计规范》及以往设计经验，结构模型初选如下：塔脚距为5.4 m，塔脚处截面长度和宽度分别为1.2 m和2.2 m，塔脚到墩顶的距离8.4 m，塔座倾角100°,墩顶到中横梁的距离15 m，塔身倾角81°，墩顶处截面长度和宽度分别为1.2 m和2.2 m，塔身中横梁处截面长度和宽度分别为1.2 m和2.2 m，墩底横梁高1.6 m，墩底下横梁宽度2.2 m，中横梁到塔颈的距离10 m，塔颈截面长度和宽度分别为1.2 m和2.2 m，塔头截面长度和截面宽度分别为1.4 m和2.2 m，塔颈高1 m，塔头高1 m。启动Revit 2014，新建概念体量。在“附加模块”选项板上选择加载完成的索塔插件，点击“索塔”。将设计参数输入弹出对话框。图6为塔座参数输入对话框。

待程序运行加载后生成索塔模型如图7所示。按此方法完成其他构件的建模，从而实现整桥的可视化表达。

该模型还可以通过“族编辑器”载入到项目中，进而可生成施工图，完成设计(本文略)。

4 结语

本文结合斜拉桥各结构模型的特点，介绍了在Revit平台上斜拉桥参数化建模的流程及关键技术，并以典型索塔为例，实现了斜拉桥索塔结构的快速建模，按此方法，可以快速实现对其他构件的建模，最后实现大桥的整体三维表达。该方法与以往建模方法相比，具有设计速度快，能提高设计效率的特点。本项研究为BIM技术在桥梁设计上的应用作了有益的探索。

[1] 陈一骏,王月华,曹 菲,等.桥梁虚拟现实系统的设计[J].交通标准化，2005(8)：100-103.

[2] 扈春霞,王子茹.基于OpenGL的参数化斜拉桥三维可视化的研究[J].江汉大学学报(自然科学版),2008(2):47-49.

[3] Autodesk Asia Pte Ltd.Autodesk®Revit®二次开发基础教程[M].上海:同济大学出版社,2015:27-35.

[4] 丁晓宇，王子茹.基于Revit二次曲面网壳参数化建模的研究[J].山西建筑，2016,42(15):256-258.

[5] 扈春霞.斜拉桥三维可视化的研究[D].大连:大连理工大学,2008.

Realize parametric modeling of cable-stayed bridge based on Revit

Ma Baiyu Wang Ziru*

(FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)

The paper carries out secondary development by applying Revit API library and Revit platform, combines with JTG D65—01—2007HighwayCable-StayedBridgeDesignSpecifications, carries out parametric modeling in Revit view according to bridge component types, and develops the cable-stayed bridge structure component model, which has provided new methods for the cable-stayed bridge three-dimensional visualization design.

Revit, secondary development, cable-stayed bridge, parametric design

1009-6825(2017)11-0257-02

2017-02-08

马佰钰(1989- )，女，在读硕士

王子茹(1955- )，女，博士，博士生导师，教授

TP317.4

A