正向设计BIM模型钢筋信息快速提取与传递的研究

林冠宏，唐 萍

（1．广西建设职业技术学院，广西 南宁 530007；2．南宁职业技术学院，广西 南宁 530007）

0 引言

BIM模型是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，而模型承载着各种数据贯穿了项目的整个生命周期。模型数据信息的传递是BIM理念在项目整个寿命期最核心的价值。在项目的不同阶段，不同利益相关方通过各种BIM软件提取、导入、更新和修改工程模型信息来完成各自的交互作业，才能实现BIM真正意义上的数据信息传递。但在模型整合的时候，不同的软件或者不同系列的软件之间的交互并没有那么顺利，尤其是指定给各个图元的数据信息，软件环境的改变可能会导致这些数据丢失或者进行错误的识别。BIM软件互操作性是衡量数据信息能否在软件间进行完整传递的标准，BIM软件间进行数据信息的交互和共享时需要相互协同配合，但由于不同的BIM软件采用不同的数据格式，导致各个软件间的数据传递会存在信息丢失的现象[1]。从BIM软件间的数据传递方式研究，主要有利用数据格式转换完成信息传递和通过插件进行信息传递两种方式[1]。利用数据格式转换完成信息传递是指通过转换模型的储存格式进行软件间信息数据的互通，在一定范围内完成软件间信息的传递与共享，但在过程中仍存在数据信息丢失的问题，无法真正实现BIM全生命周期的信息管理。通过插件进行信息传递是指针对软件自身的特点开发相对应的插件，进行软件间的信息互导或提取传递，由于针对性强，完成度一般都是非常高的。本文利用插件Dynamo进行研究提取传递钢筋数据信息，并将相应信息匹配到晨曦Revit-BIM钢筋算量软件中，可以显著提升在Revit中计算钢筋工程量的效率。

1 正向设计BIM模型配筋信息提取

在Revit中按照图纸上的平法标注输入钢筋信息计算统计钢筋量的模式有诸多优点，不但符合传统钢筋建模的习惯，而且可利用现成的土建模型，不需要重新输入构件尺寸信息，同时方便查看和修改三维实体钢筋。但是，输入钢筋信息的过程是烦琐且耗时的，故提取正向设计BIM模型的配筋信息是非常必要的。随着BIM正向设计的逐步实现，为开展基于BIM模型的深入应用创造了更好的条件，特别是YJK等结构设计分析软件开发的Revit数据插件，对外开放数据库并支持模型导入Revit，实现了YJK模型和Revit模型数据双向互通，通过内置的与结构计算模型截面一致的Revit参数族，接口在数据转换时自动匹配族类型， 智能处理连接关系[2]，在Revit Structure 2012版本就能够通过YJK结构分析模型建立Revit模型，为在Revit中计算混凝土结构的钢筋工程量并实现更多应用提供了更多途径。Dynamo是基于Revit的参数化设计的辅助工具，可以实现Revit自身无法实现的功能，用于定义关系和创建算法，可以在3D空间中生成几何图形和处理数据[3]。基于YJK对外开放数据库和支持结构分析模型导入Revit的特点，将 YJK-Revit 结构模型的钢筋信息传递到二次开发软件进行钢筋工程量的计算，既可避免人工输入钢筋信息的烦琐过程，又可利用专业算量软件的精准计算功能。

1.1 配筋信息提取传递流程

晨曦 Revit-BIM 钢筋算量插件是基于已有 Revit 模型，先构件映射[4]，再录入钢筋信息，才能计算钢筋量。手动录入钢筋信息需要大量时间，而在正向设计中，Revit 模型出的结构施工图有完整的配筋信息，如能将图纸配筋信息自动匹配到算量模型中即可大幅提高计算钢筋工程量的效率。因此，本文通过 YJK 结构计算软件得到的 wpj 文件，扣入 Revit 为底图，人为进行归并，并把编号输入到具体柱和梁构件中，过程中利用 Revit 明细表功能进行辅助处理，配筋信息提取传递处理具体流程如图1所示。

图1 配筋信息提取传递处理流程

1.2 通过 Dynamo 获取 Revit 图元

根据模型结构的不同，主要有按类别获取、按族类型获取和按族实例获取3种获取方式。按类别获取时，先在Dynamo 找到 Categories 节点，比如想获取 Revit 中所有的墙，那么就通过下拉框找到墙类别，然后通过 All Elements of Category 节点找到所有的墙图元，这些图元获取到之后需要使用 Element．Geometry 节点将它们转化成可以在Dynamo 中显示的几何形体并对其进行操作。

通过族类型获取 Revit 的图元时，首先需要确认所要查找的图元的类别，比如以结构柱为例，要获取结构柱的某个族类型的所有图元，那就需要 Structural Column Types 节点，在下拉框中选择对应的族类型。然后使用 All Elements of Family Type 节点获取相应的图元。

按族实例获取则是直接在 Revit 模型界面中点选或框选族实例来完成模型获取，可以选择到特定的、多种类型的实例。经过封装的元素都继承自Revit Elements命名空间中的Revit Elements Element类的实例，可以引用 Revit API中低层元素的公共属性Internal Element。此外，Dynamo还提供了一个函数Unwrap Element（element）用来接受传递进来的元素。如果传递的不是元素，则不会有任何修改。

1.3 将构件信息导入到数据库中

在做标准化时，将YJK-Revit 结构模型配筋信息导入数据库。按前述方法获取 Revit 图元后，创建 Mysql 文件传递到服务器数据库中进行读取配筋信息，编程连接数据库并将数据流传入得到前端代码，具体编程如下：

完成上述两个程序后，便可以将数据提取进行利用，但是前端 datagrid 可能会出现空行或者空列，因此需要设置一下参数 dataGridView1．AllowUserToAddRows = false；将值改为false即可。

2 将配筋信息传递匹配到晨曦Revit-BIM钢筋算量插件

2.1 Auto Lisp编程处理归并配筋信息

Revit环境下处理归并配筋信息需先处理构件的特殊属性，首先为柱、梁和板构件标高，将抗震等级、混凝土强度等级等信息综合考虑。在进行归并工作时，按全楼归并考虑，不按分层单独归并，先对截面及标高范围等几何方面的因素进行分类，如柱则用KZ数字表示，再根据计算结果对第一次的归并结果继续分类，附加代码为字母。完成分类后通过计算软件得到wpj文件，扣入Revit底图，人为进行归并，把编号输入到具体柱、梁和板构件中，并注意在读取配筋文件过程中，需把对应结构柱、梁和板的ID号也读出来，再将Dynamo和Revit进行交互，利用Auto Lisp编程处理归并配筋信息到excel表格中[5]。

2.2 配筋信息匹配到算量模型并汇总计算

在晨曦Revit-BIM钢筋算量插件中对模型完成楼层设置等工程设置，并检查构件分类确保将实体模型与算量模型进行关联后再进行钢筋定义，定义时即可将提取的信息按照图纸和平法规范输入匹配到算量模型相应信息位置，以柱为例，既可以按“全部纵筋+箍筋”的形式定义，也可以按“角筋+侧筋+箍筋”的形式定义，这与传统算量平台的输入习惯完全一致。另外，板的配筋方式也与传统平台类似，在板构件定义部分只能设置板厚、混凝土标号等，而板受力筋要单独布置，这一点与传统平台操作方式一致，检查确认全部配筋信息输入完整后汇总计算后生成报表。

3 工程应用并对比分析钢筋量

3.1 工程概况

某公司办公大楼工程位于南宁市西乡塘区，地上3层，框架-剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，框架和剪力墙震等级分别为三级和二级，建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。工程包含独立基础、有梁式筏板基础、剪力墙、框架柱（矩形、圆形、“L”形）、端柱、暗柱、框架梁、弧形梁、折梁和现浇板等主要结构构件，涉及各种常见钢筋类型。

3.2 钢筋量对比分析

在晨曦Revit-BIM钢筋算量插件中将办公大楼的模型依次按照“模型导入→楼层设置→构件分类比重设置→基本锚固设置→连接设置→保护层厚度设置→定尺长度设置→弯钩长度设置→其他计算设置→节点设置”的顺序流程完成基本设置后，在进行钢筋定义时，即可将YJK模型带过来的钢筋信息按文中阐述的方法按平法规范传递输入到算量模型相应的信息框中，检查核对并进行钢筋布置后，汇总计算可查看构件的钢筋量。为验证准确性，在广联达BIM土建计量平台（GTJ2021）重新建模算量，分类对比两种软件算的钢筋量。

3.2.1 基础钢筋量对比分析

将基础的主要构件的钢筋量进行对比分析，两种软件算独立基础、筏板马凳筋的钢筋量是相等的，基础梁的量差也很小，而筏板基础主筋的量差为1．82%，在可接受偏差范围内（表1）。

表1 基础构件钢筋量对比

3.2.2 剪力墙、柱的钢筋量对比分析

将剪力墙和柱的钢筋量进行对比分析可知，剪力墙的量差略大，主要是因为两种软件在墙身插筋锚固设置不同引起的。框架柱和墙柱的截面形状虽然是不规则的，并且箍筋类型多变，但是对比发现量差很小，均小于1．0%，在可接受偏差范围内（表2）。

表2 剪力墙、柱的钢筋量对比

3.2.3 梁、板的钢筋量对比分析

将梁、连梁、过梁和板的钢筋量进行对比发现，由于在晨曦Revit-BIM算量插件中可以从正向设计BIM模型提取和传递过来梁的原位标注，因此相比在广联达BIM算量软件中重新输入更为高效。而梁、板的钢筋主要为平面方向布置，所以计算精确度较高，量差均小于1．0%，在可接受偏差范围内（表3）。

表3 梁、板的钢筋量对比

将表1至表3的计算结果汇总，广联达BIM算的钢筋总量为161 697．795 kg，晨曦Revit-BIM算的钢筋总量为 162 467．662 kg，相差 769．867 kg，量差率仅为0．476%，在允许偏差范围内。综上所述，本文对于正向设计BIM模型钢筋信息的提取和传递所采用的方法的准确率是比较高的。

4 结语

BIM技术落地应用过程中，为满足项目各参与方提出的多样化需求和愿景，会尝试采用不同软件商开发的BIM软件，因此经常需要在不同的BIM软件之间进行数据交互传递。模型数据信息在不同软件之间交互传递，基本条件是需要支持共有的格式，关键在于避免数据丢失与错误，确保交互传递过程中数据的完整性和准确性。文中通过利用可视化编程工具Dynamo编程提取正向设计BIM模型的钢筋信息，建立数据库与BIM模型中的信息相关联，在Revit中实现可视化提取建筑信息并具备生成钢筋信息表的功能，再借助YJK-Revit软件开放的API接口将数据传递，匹配到晨曦Revit-BIM钢筋算量插件的钢筋信息输入框，实现在Revit软件中快速计算基础、柱、梁、板的钢筋工程量，对工程前期测算钢筋成本或编制概算有较大的帮助。该方法略有不足的是不能快速提取传递非常规钢筋，如洞口加强筋、加腋钢筋等，只有手动建模并输入信息才能计算其钢筋量，课题组将会进一步研究解决该问题。