基于revit平台下机电设备路径敷设建模方法探究

杜 沛 林， 庞 元 劼， 黄 凯

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

近年来，BIM设计因其本身具有的巨大优势在国内外工程设计行业发展迅速。随着BIM技术的成熟，越来越多的水电项目采用三维设计。revit是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一[1-3]，但revit软件在设计之初，主要面向工业和民用建筑行业，缺少用于电力行业的专业族库。因此若对每个水电站项目单独创建对应的机电设备族，则耗时耗力，效率低下。同时，现有机电设备族无法直接使用revit软件的部分功能(如路径敷设)[4]。

针对以上问题，以离相封闭母线为例，探讨了对revit软件进行二次开发的建模技术，以满足水电站机电设计的要求。通过这种建模技术，一方面保证了族库的质量和实用性，另一方面便于进行空间布置，减少了设计中的建模工作量，提高了设计效率。对于类似种类繁多且有路径敷设需求的机电设备建模，具有参考意义。

2 离相封闭母线建族中的问题分析

2.1 离相封闭母线族在设计中的需求

离相封闭母线(IPB)是水电项目中重要的电气设备之一，其基本特征是路径较长、支路复杂、与之连接的设备较多且各种标准段形状多样。同时，每个水电站项目的离相封闭母线受厂房布置的限制，其直径、结构、尺寸、长度有较大差异。因此，离相封闭母线的建族需在设计中调整参数，并且可以根据厂房布置调整位置。离相封闭母线的复杂结构，如具有支吊架和内部结构如导体、CT、软连接等，在技施设计的图纸中均需表示。

2.2 现有revit软件中的限制

在revit软件中有族分为2种：系统族和构件族。系统族是在revit中预定义的族，定义为系统族的机电设备有电缆桥架、线管、风管等。revit中的系统族具有定义起点和终点后，就可自动生成模型，且可自动生成弯通、三通等连接件[4]，非常适合于离相封闭母线等有路径敷设需求的机电设备。但是因为revit的软件设置，无法将新创建的构建族定位为系统族。而对于内部具有导体和CT等结构的离相封闭母线来说，revit现有的系统族无法满足设计在全生命周期的精度需求。

3 离相封闭母线及支吊架族库的制作

基于离相封闭母线族的需求和revit软件的限制，选择构件族为离相封闭母线建模，选择族类型为线管配件，并以此制作完善的离相封闭母线及支吊架族库。族库制作完成后，将族库以线管配件的形式与线管系统族关联。

3.1 离相封闭母线参数的选择

在水电站设计中，不同水电站离相封闭母线的外壳外径和导体直径各不相同。如果每种尺寸都单独建模，不仅建模工作量巨大，使用、管理和维护族库也是难题。因此，采用参数化建模的思路[5]，每类离相封闭母线只做一个族。不仅减少了离相封闭母线族的数量，还减少了建族的工作量。同时，设计者也无需在族库中筛选相应尺寸的离相封闭母线，提高了设计效率。

在离相封闭母线参数化建模中，需对模型参数进行取舍。虽然更多的参数和细节特征会让模型更精细和美观，但参数的增加会使建模和维护的工作量成倍增加。另一方面，随着参数的增加，参数间的关系会越来越复杂且难以控制，容易造成模型的生成失败，并且很难查找原因。因此，离相封闭母线建模中只保留了水电工程设计关注的参数，离相封闭母线参数选择见图1。

图1 离相封闭母线参数选择

以IPB三通异径T型三通为例，总共用了22个参数。其中，母线外径是与系统族匹配的唯一特征参数；导体材质、母线材质、导体厚度等参数来源于厂家样本；其他参数需根据离相封闭母线的布置进行确定。

3.2 离相封闭母线族库的制作

按照以上原则，对所有水电站三维设计中需要用到的离相封闭母线族进行参数化建模组成族库，具体包括：CT断口、抱瓦三相、检修孔、三角接头、三通异径T形三相、橡胶波纹管、弯通、直段、倾斜母线等。主要尺寸均参照厂家样本中主要构件尺寸，以确保族构件的所有规格均能与实物吻合，操作简单且灵活实用，部分离相封闭母线族库见图2。

图2 部分离相封闭母线族库

制作完成后，按照统一的规则对所有族进行命名，以方便查找。

3.3 支吊架族库的制作

按照相同规则，对离相封闭母线所需支吊架也进行参数化建模组成族库，具体包括：两点单吊、两点两吊、两点三吊、三点两吊、四点三吊、结构吊架、单相单点、单相两点、两相两点、三相两点、三相四点等。支吊架族孔径大小均为可调整的参数。部分支吊架族库效果展示见图3。

图3 部分支吊架族库

4 离相封闭母线在设计中的建模方法

4.1 离相封闭母线的快速布置建模

在水电站的预可研和可研等前期设计工作中，离相封闭母线的模型并不需要达到技施设计阶段的精度要求。支吊架、离相封闭母线的内部结构等可以不显示，只需快速布置离相封闭母线用于方案比选或造价估算。可使用线管系统族作为离相封闭母线，进行快速敷设。在确定管径、起点和终点后，软件可自动生成离相封闭母线模型，离相封闭母线快速敷设见图4。

图4 离相封闭母线快速敷设

图4中，直段部分的离相封闭母线为线管系统族，不具有内部结构。弯曲、接口段的离相封闭母线为前文制作的构件族，具有内部结构，其外径尺寸可根据直段离相封闭母线的外径自动匹配，类型可根据需要进行更换。在进行视图设置后，可统一外表颜色用于三维方案展示。

4.2 离相封闭母线的技施设计建模

在技施阶段，离相封闭母线的图纸需详细表示支吊架的型号、尺寸及位置，离相封闭母线的内部的结构需表示导体尺寸，端子的位置等。线管系统族制作的模型精度已无法满足要求，可以用线管配件族的形式，增加支吊架、CT等族，在前一设计阶段已经制作好的离相封闭母线模型上自动匹配布置。所有设备布置完成后，再将模型中的线管系统族用离相封闭母线族进行替换，即可完成技施精度的三维离相封闭母线设计。离相封闭母线成果模型见图5。

图5 离相封闭母线成果模型

4.3 水电站全生命周期的设计方法

在电站的预可研和可研设计阶段，可使用精度要求较低的系统族进行离相封闭母线的快速布置和方案比选，制作和定位离相封闭母线的模型。在电站的技施阶段，可继续利用前一设计阶段的模型成果，通过增加支吊架、CT等族，增加离相封闭母线族的精细程度，达到技施设计的要求。整个设计阶段，离相封闭母线的建模工作均可使用revit软件系统族的自动识别、布置功能。在电站的全生命阶段的设计中，可通过不断完善同一模型，最终完成设计。一方面保持了设计的连续性，另一方面满足了不同阶段的设计需求。

5 结 语

在目前revit软件的设计环境下，水电站的部分机电设备族无法直接完成系统族的部分功能。采用族库制作及建模方法，可有效解决该类问题。对于有类似设计需求，但没有相应系统族的其他机电设备，如共箱封闭母线、GIL和综合管线等，也可参照该方法进行族库建设和建模设计。