基于Revit的机械设备BIM参数化建模方法研究

文/张 永

一、引言

模型是BIM技术的基础。随着BIM技术在建筑领域的不断推广应用，BIM建模逐渐向标准化、精细化方向发展，同时对建模速度和精度也提出了更高的要求。目前，针对建筑工程的参数化建模研究较多，模型种类及数量也日渐完善。但对于机械设备的BIM模型、参数化模型几乎没有，相关的参数化建模方法也比较简单浅显，很难建立复杂的参数化BIM模型。参数化设计是指使用1个或多个参数约束该几何图形的结构尺寸，参数与设计模型的控制尺寸关联对应，当赋予不同的参数值时，就可驱动生成新的目标模型，该模型可包含设计、项目所需的各类信息。使用参数化信息模型进行项目建模时，可使设计人员从大量烦琐的设计、计算、绘图工作中解脱出来，大大提高设计效率。通常情况下机械设备大多使用Solidedge、Solidworks、Inventor等三维软件进行建模，建立的模型多为三维装配模型，主要用于工程图、爆炸图及机械运动仿真等，模型与设计实物为1∶1的还原，零部件较多、精细度高、文件体量大、不能携带项目信息、很难直接用来进行工程项目BIM模型的建立。作为BIM信息模型，模型本身不需要过于精细化，主要能体现外观结构即可，更多的是需要携带项目所需的各种信息参数。

二、技术背景

机场行李处理系统是机场航站楼内重要的集成装备之一，也是现代物流技术与民航机场业务结合的产物，具有较高的技术难度，系统中运用了大量的物流机械设备，如：输送机、转弯机、水平分流器、垂直分流器等。目前，国内新建的机场航站楼工程中大多都要求使用BIM进行设计，并要求提供BIM竣工模型，但行李处理系统中的机械设备与建筑中的构件，如：门、窗、电梯、风管、风机等有着本质上区别，以往的工程项目中行李系统通常使用CAD进行建模，CAD建模的痛点是参数化功能不足、模型所带的信息不方便统计和二次处理。因此，BIM技术的优势就完全体现出来了，如上所述模型是BIM技术的基础，好的模型能够大大提高项目模型的建立速度，并能根据模型统计设备的各类信息。本文针对机场行李处理系统机械设备的特点提供一种参数化建模的方法。

图2 族的创建示意图

三、机械设备参数化建模方法

1.Revit族说明

Revit族是某一类别中图元的类，也是所有图元的基础。Revit中族分为了各式各样的类别，如：专用设备、安全设备、家具系统、数据设备、机械设备等，根据行业的分类及机械设备族的特性，本文主要讲述机械设备族类别的建立。

如图1所示为机场行李处理系统中常用皮带输送机，该模型由Solidworks创建，由上百个零件装配完成，导出相应格式的模型后可导入Revit中运用，该模型体积大、细节复杂，并且不能添加参数进行驱动，大量使用后将导致项目文件异常庞大，计算机卡死的问题，本文以此机械设备进行参数化建模研究。

图1 皮带输送机装配模型

2.族的建立

（2）在族编辑器中根据机械设备的主视图、侧视图、俯视图等外形尺寸并通过“创建”面板中的参照平面及拉伸、融合、放样、空心（剪切）等功能构建模型的外观。外形创建完成后通过“注释”选项卡中的尺寸标注对模型各个尺寸进行标注约束,并在“族类型”对话框中为各约束尺寸添加参数。

（3）参数化建模是在建模过程中对需要参数驱动的尺寸约束进行参数设置，设置完成后按设计者给定的参数值来生成新的模型，即利用几何约束以及数学表达式来对不同尺寸之间依存关系进行描述，从而通过修改参数，使得整个参数化模型对应有生成一个新的模型。因此，要想使一个构件的参数化模型的参数发生变化时该模型生成对应的形状，则该模型就必须具备完备的尺寸约束以及几何约束。这个实例中，“尺寸标注”实际起到了几何约束的作用，而“族类型”中的参数属性则起到了尺寸约束的作用，尺寸约束与几何约束共同作用，实现了该带式输送机的长度、宽度等参数的驱动。也可以添加文字、材质等参数对模型进行说明或项目实际所需的参数或信息。该模型体积小、参数、信息全面，可在项目文件中大量使用。

图3 参数化族的建立

图5 条件参数的设置

图6 项目中机械设备参数示意

图7 项目模型示意

（4）在族编辑器“创建”面板“属性”栏的“族类型”对话框中可输入常用的函数公式对添加的参数进行计算，如：加、减、乘、除、三角函数等，通过编辑公式，可减少参数的数量，提高参数化设计的智能程度。Revit内置公式的基本函数语法如图4所示。（注：部分参数无法参与公式的计算，如“文字”类型的参数。）

图4 族内公式示意

另外，Revit 还支持条件语句，条件语句的基本结构为：IF (条件, 条件为真时的结果,条件为假时的结果) 。可根据模型的需求自行添加条件语句，需要说明的是，“是/否”类型参数自带条件语句为真的结果。

四、项目实例

族创建的目的都是为了创建项目模型，并把族中的信息带到项目中，最终和第三方的模型，如建筑、结构、钢结构等进行碰撞检查,从而解决相关干涉的问题，以及导出施工图、竣工图、设备明细表等。

1.创建项目

2.项目案例

在机场行李处理工程项目实施过程中，通过我公司自行创建的参数化机械设备族完成项目BIM模型的搭建，如图8所示。

图8 项目模型实例

通过创建的项目三维模型与支撑钢结构平台及建筑模型进行碰撞检查，可提早发现机场行李处理系统与钢平台、建筑等其他专业之间可能存在的碰撞、干扰等问题，如图9所示。通过碰撞检查的结果进而修改、优化设计，减少后期施工过程中可能遇到的问题；另外，也可以进行各系统间的间隙检查，从而优化人机操作空间，维修空间等，使系统更具人性化。

图9 碰撞检查干涉示意图

如图10所示，通过碰撞检查并优化设计解决干涉问题后，利用Revit软件的剖面功能对机械设备的输送线进行剖面图的生成并标准尺寸后形成设备安装图，用于图纸的报批及现场安装指导。

如图11所示，对最终修改完善后的项目模型中的机械设备录入相关项目、单机信息后通过Revit软件的明细表功能生成机械设备明细表。

图11 机械设备明细表示意

五、结束语

本文研究了基于Revit 软件的机械设备BIM 参数化建模，并通过搭建实例模型展示了机场行李处理系统机械设备的建模过程，证明了该流程的可行性。研究结果表明：采用参数化建模方式建立的机械设备模型库,在项目建设的过程中可以大大减少建模工作量,提高设计效率，在系统流程设计、系统平立面图设计等环节可完全替代传统的CAD设计。