Dynamo for Revit在中小型水利项目中的应用

胡金鹏

（河南省豫北水利勘测设计院有限公司，河南 安阳 455000）

1 Dynamo for Revit的概述

Revit系列软件是专为建筑信息模型（BIM）构建的，可帮助设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。Dynamo for Revit（下文简称Dynamo），是一款基于Revit的可视参数化插件。该附加程序，能让工程设计人员针对工程实例指定修改参数，利用参数修改，实现建筑物自我分析，自我计算，从而提高设计效率、节约设计成本的可视化编程工具。

图1 全参数自分析水闸分析模型

2 Dynamo for Revit应用

在现有BIM技术手段下，revit平台在三维建模重复利用率较低，模型修改缺乏联动性。由于API二次开发的专业性极强，导致现有BIM传统三维建模技术出现难以解决数量庞大且投资较低的中小水利工程的精细化，效率化建模等问题。

水工建筑物全参数化模型是我公司BIM设计试点项目，通过将当前工程行业发展迅猛的BIM技术应用到水利工程中，使长期以来设计周期长、变更效率低下、管线碰撞、环境模拟等突出问题得到了有效改善，使我公司业务更加适应行业需求。

以全参数自分析水闸分析模型为例：整个模型由构件组成类和自分析计算类两部分构成，如图1所示，首先介绍构件组成类。

2.1 构件组成类

我公司将5年来水利工程中的中小水闸工程标准化和精细化，通过将总成模型分割为局部构建后进行综合分析，以构建形体变化和功能变化两个方面把模型总成逐一重新定义分为以下三种类别构件，分别是固定件，逻辑变化件和不可控变化件。

由于实际工程中构件数量庞大且样式复杂，本文中列举了部分实例。

2.1.1 固定件

工程项目中，固定件最常见的机电部分，一种方法可使用传统Revit建模工具，按照机电型号相关参数制作常见型号机电型号，例如水泵，电柜等，之后导入Revit自适应族，得到固定构件，如图2所示。另一种方法可采用inventor+ilogic的方法参数化机电设备，建立常见机电族库。

2.1.2 逻辑变化件

逻辑变化件在水闸工程中包括水闸底板，边墩等构件。我们以底板构件为例。

首先从水闸底板基础轮廓上确定如下参数因子：A，B，C，D，E，F六个参数因子即可完整表达本构件几何信息，如图3所示。

图2 机电族库示意图

图3 水闸底板轮廓图

之后使用Dynamo经由上文所述六个参数因子构建底板节点，如图4所示。

图4 底板节点示意图

初步建立相关构件并完成Dynamo节点逻辑表达后，需要全面考虑全参数化水闸底板的工程表达细节，包括止水表达，门槽预留坑等信息。对于图3样例，只考虑预留门槽坑。在Dynamo逻辑中，门槽预留坑有关参数应作为参数表达列入底板参数组，同时门槽的几何特征取决于中墩的几何特性。综上所述，将门槽预留坑的两部分制约因素考虑，得到全水闸模型。如图5所示。

图5 全水闸示意图

其逻辑原理是底板参数组能够完全确定底板模型尺寸，且中墩影响下的底板预留底坑由四个因素直接关联，分别是否需要底板预留底坑、中墩个数及中墩厚度、门槽深度、底坑深度。其中这四个关联因素的执行步骤可划分为两步，分别为逻辑选择和通过建立模型，使用布尔法则删减初态水闸底板模型。

第一步：逻辑选择实例。如图6所示，由选择节点Boolen对应逻辑节点IF来处理是否需要底板预留底坑因素。

图6 逻辑选择实例图

第二步，通过建立模型，使用布尔法则删减初态水闸底板模型。如图7所示，将剩余三个因素中墩宽度，门槽深度，底坑深度构建底板门槽预留坑模型，同时也应考虑“门槽—中墩—边墩”结构关系，从而定位门槽预留坑在底板的几何位置，最后通过布尔法则将初态底板模型与定位好的门槽预留坑模型进行实体删减。

2.1.3 不可控变化件

这个构件分类中，我们需要再次将其细分，可以得到两种子类型，一类是半可控构建类，另一类是完全不可控类。对于半可控构建类而言，先将不可控因子暂时回避，将其看做逻辑化构件处理，得到初态模型。随后通过人工介入的途径，将不可控因子带来的变化特征由初态模型修正，从而使模型的不可控因子得到表达。对于完全不可控类，例如水闸建筑装饰形式，采用传统BIM建模手段进行处理。

构件绘制模块完成后，我们还应在节点处添加构件尺寸信息提取表达节点备用。

图7 布尔法则实体加工图例

图8 净宽参数因子示意图

图9 数理计算示意图

图10 自判断示意图

2.2 自分析计算类节点

自分析计算类节点是将Dynamo模型置于单独空间中，由节点分析计算出建筑物模型的质心同时挪动模型使计算质心与空间原点进行重合。这样，由空间坐标系形成的八个空间象限可将建筑物模型的受力方向情况通过象限正负特性进行体现，而受力大小可以通过象限内数值进行表达，从而进行受力分析。

自分析计算类可分为三类：数理计算类、空间几何因素计算类和规范检查类。

2.2.1 数理计算类节点

将水闸宽度计算因子进行罗列，如图8所示。然后运用DynamoMath类节点经行数理计算，如图9所示。其中加入逻辑判读使程序经行自主判断选择，如淹没类型，如图10所示。水闸净宽计算属于试算法，则应当经行数据分析，如图11所示。

图11中，最末端的If节点逻辑分别输出判断结果与最终数值，还应添加人工干预总宽输入，并为人工输入数值实现优先机制，优先默认人工输入数值。

从图12中可以看出，有水闸总宽计算模块输出的数值结果导入IF逻辑节点，节点的判读优先权取决于水闸总宽节点是否有数据输入。当人工经行干涉时，绘图模块优先读取人工既定值经行处理；反之，则有前一级计算模块所得结果经行处理。

图11 试算示意图

图12 模块间逻辑示意图

2.2.2 空间几何因素计算类节点

在空间几何因素计算类中，以构建UCS坐标空间为基础。实现USC坐标体系建立。如图13所示。

图13 UCS模块图

利用建筑物模型单体空间质心移动技术节点，可以在建筑物模型单体空间中，参照实际工程移动模型至实际坐标高程位置信息，使建筑物个体空间坐标与实际工程坐标相统一，最后利用Revit项目链接功能实现协同设计。以水闸稳定分析模块为例说明如下：

在这个模块中，利用UCS坐标变量模块对构建在模拟空间中进行质心原点重合移动。当移动完成后，建筑物稳定计算的特征长度不变的，从模块中提取特征长度，配合计算类模块，最终得到稳定分析结果，再将结果转入绘图模块经行模型的建立。最后再次通过UCS坐标变换节点模块将模型空间坐标按照实际工程位置进行空间投影，使其拥有自分析，计算和协同能力。在恰当的关键点，可加入人工审查节点，保证计算结果准确性。

图14 计算结果示意图

分析结果可以用export节点导向文本格式或CSV格式，从而进一步完成工作报告的内容填充。如图14所示。

2.2.3 规范参照类节点

在规范参照类中，以钢筋保护层厚度作为样例：

在Code block输入：

t2＝List.Join（｛t3，t4，t5｝）；t6＝List.Sort（t2）；

t7＝List.GetItemAtIndex（t6，1）；

t3，t4，t5分别对应伸缩缝计算结果，规范要求最大伸缩缝，规范要求最小伸缩缝（无顺序要求），如图15所示。

图15 规范范围模块示意图

判断最后输出的数值，当计算结果小于规范要求最小伸缩缝，则伸缩缝取值为规范要求最小伸缩缝；当计算结果小于规范要求最大伸缩缝且大于范要求最小伸缩缝时，则伸缩缝取值为伸缩缝计算结果；当计算结果大于规范要求最大伸缩缝，则伸缩缝取值为规范要求最大伸缩缝。

3 技术亮点

3.1 可视化设计

Revit作为建筑工程BIM软件，可视化水平已相当完善。一方面Dynamo作为Revit可视化编辑程序，能够在Revit中实时同步建立好模型，同时还能够通过编程提供所需构件的全部信息。另一方面利用boundbox控制视角，以满足日益精细的设计工作。Dynamo for Revit模型同样可以导入其他三维软件，比如fuzor、infraworks360、Navsiwork等进行项目工程区虚拟漫游的展示。

3.2 参数化设计

以往采用Revit三维设计平台的BIM技术水利工程实例中，由于地形、地质和河道物理特性导致模型自身重复利用率极低，而建模工作又是BIM技术中最为基础和耗时的环节。因此，提高建模速度，使用高度参数化、动态关联性和能够自我工况分析及应力计算的联动模型，更适合应用于量大且低投资的中小水利工程。模型的每次调整都会使模型几何尺寸和对应参数列表同时发生变化，应力计算节点模块会根据模型的变更自行判断尺寸的可行性，同时按照相关设计规范作为模型修正依据，大幅提高绘图效率和设计可靠性。

3.3 模块化设计

采用构件分类分组后的设计模式，可以实现全参数化族库。族库内构件间数据的传递链采用统一格式，并利用UCS坐标系经行定位传输，将项目内不同构件间的空位位置关系由数据链的互通关联产生联动性。即不同的设计方案，选用不同的构件相互链接即可完成大部分的设计工作。同时，模块化的组成结构，能大幅度降低模块使用专业需求，只需要部分人员熟练掌握Dynamo建模和逻辑节点制作，其他人员具备初级使用能力即可。

3.4 设计可持续性

建筑物在设计过程中，按照水利工程制图规范和设计规范，可以不断的积累相应的设计模块。由于将模块设计为后期可利用数据链重新编辑整合的方式，所以全参数自分析模型能够做到一方面逐步完善模型精度可，另一方面逐渐积累各种形式的构件模块和计算分析模块。

随着模块库建立及各种计算模块的累积，在后续建筑设计中调入相应模块节点便可立即使用，快速完成工程模型及算量，从而大大提高设计效率。

4 结语

与西方发达国家相比，我国BIM技术研究并不算晚，但在水利水电BIM设计项目中仍然大量采用人工建模，模型参数化程度较低，且几乎不存在联动性，难以将BIM技术所带来的高效率、高标准发挥出来。因此笔者提出以提高设计效率，提升设计质量为宗旨来重新建立水工建筑物建模理念，使其高度参数化及具有自我分析计算能力，从而进一步加速推进我国水利事业发展。

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