基于Revit二次开发的泵站厂房参数化BIM解决方案

HYDＲOPOWEＲANDNEWENEＲGY第33卷Vol．33

DOI：10．13622/j．cnki．cn42－1800/tv．1671－3354．2019．04．004

基于Ｒevit二次开发的泵站厂房参数化BIM解决方案

1，21，2

陈俊涛，肖伍丹琪，

明

1，2

（1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072；

2．武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北武汉430072）

摘要：BIM技术在民用建筑领域已广泛应用，但在水工结构参数化设计方面的研究却相对匮乏。针对泵站厂房BIM应

用中快速设计建模的需求，研究了泵站厂房上部建筑的通用性BIM参数化解决方案，将厂房上部建筑划分为多个标准模块，分步创建，并提出BIM设计工作流程，开发了一个泵站厂房上部建筑的参数化建模程序，解决了泵站厂房BIM设计建模复杂的问题。通过两个实际工程的应用，验证了该方案的可行、方便和高效性，极大地方便了BIM技术在水工建筑领域的应用。

关键词：BIM；Ｒevit；二次开发；泵站厂房；快速建模

中图分类号：TV222．1文献标志码：A

文章编号：1671－3354（2019）04－0015－04

ParametricBIMSolutionforPumpingStationHousebased

onSecondaryDevelopmentofＲevit

222

WUDanqi1，，CHENJuntao1，，XIAOMing1，

（1．StateKeyLaboratoryofWaterＲesourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；2．KeyLaboratoryofＲockMechanicsinHydraulicStructuralEngineeringofMinistryofEducation，WuhanUniversity，Wuhan430072，China）

Abstract：BIMtechnologyhasbeenwidelyusedinthefieldofcivilconstruction，buttheresearchonparametricdesignofhydraulicstructuresisstillrare．ConsideringtherequirementsofrapiddesignandmodelingofpumpingstationhousesintheBIMapplication，ageneralparametricBIMmodelingsolutionisproposedfortheupperbuildingofpumpingstationhouses．Theupperbuildingisdividedintoseveralstandardmodules，whicharecreatedindividually．Then，aBIMde-signworkflowisproposedandaparametricmodelingprogramisdeveloped，withwhichthedifficultyoftheBIMmodel-ingofpumpingstationhousesislargelyalleviated．Applicationoftheproposedtechnologyintwopracticalengineeringprojectsverifiesthefeasibility，convenienceandhighefficiency，whichgreatlyfacilitatestheapplicationofBIMtechnol-ogyinthefieldofhydraulicconstruction．

Keywords：BIM；Ｒevit；secondarydevelopment；pumpingstationhouse；rapidmodeling建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简

“BIM”）技术是在计算机辅助设计（CAD）等技术基称

［1］础上发展起来的多维建筑模型信息集成管理技术。传统的二维图纸易出错，信息不易统一修改、管理，不

占据了中国市场。BIM软件使用最为广泛的有A（Au-todeskＲevit）、B（Bentley）、C（Catia）三大平台，其中Ｒevit操作简单，易于开发，兼容性较好，通用性强，适合科研机构以及中小规模用户使用，在建筑行业占据

了巨大的市场。

近年来BIM技术在民用建筑领域中已经获得了较为广泛的应用，但针对水工建筑领域的相关研究却相对较少。如肖彬等

［2］

符合行业走向工业化、信息化、智能化的发展趋势。而

三维BIM模型具有直观，便于后期检查、修改、管理等优点。

BIM理念进入实施阶段以来，各种BIM软件纷纷

进行了BIM技术在伊辛巴水

收稿日期：2019－01－08作者简介：伍丹琪，女，硕士研究生，研究方向：地下工程与BIM应用与开发。通信作者：陈俊涛，男，博士，副教授，主要从事地下工程和工程软件开发方面的教学与研究工作。

湖北省高等学校省级教学研究项目（No．2016002）。基金项目：国家自然科学基金（No．51579191），

15

水电与新能源电站厂房设计施工阶段的应用与探索，王元明等［3］

进

行了BIM技术在新疆喀拉托别水电站工程中的应用

与探索，王陆等

［4］

自主开发了基于设计流程的CAITA

水利枢纽快速建模工具，王天兴等［5］

以CATIA为平台

进行二次开发，建立了土石坝参数化模型。这些研究多是针对工程应用领域，即使有参数化设计方面的研究也多集中在水利枢纽方向，鲜有针对厂房参数化设计方面的研究。

在泵站厂房中，存在大量的不规则结构，且在使用Ｒevit软件对泵站厂房三维模型进行创建的过程中，存在操作程序较为繁琐、没有对应命令、绘图捕捉困难、系统性地修改困难等问题，因此难以使用Ｒevit的基本建模功能高效准确地构建厂房模型。对没有系统学习过BIM三维建模的大量工程人员来说，厂房设计创建无疑十分费时费力，成为BIM应用的主要障碍。但实际上，厂房上部建筑中许多构件如牛腿柱，吊车梁等，都是标准化的构件，且构件位置也较为固定，有条件实现参数化设计。

由于Ｒevit软件在泵站厂房领域却没有系统性、通用性的解决方案，为提高构建泵站厂房模型的效率，本文针对传统二维设计中存在的各种缺陷和Ｒevit软件自身的局限性，提出了一套泵站厂房上部建筑的通用性BIM解决方案，在Ｒevit原有功能的基础上，通过二次开发设计了一套能通过窗口直观输入参数，实现智能创建模型的程序。

厂房上部建筑参数化解决方案

1．1

参数化解决方案思路

按照Ｒevit的一般操作步骤，

创建一个泵站厂房需要首先根据二维图纸确定纵横轴网，然后再根据设计要求，确定标高，分别创建梁、板、柱、墙等相应构件，对于项目模板中没有的族，只能逐个绘制。故运用BIM技术，在Ｒevit平台基本功能的基础上，提出Ｒevit平台下的泵站厂房设计建模解决方案，进行二次开发，实现厂房上部建筑参数化构建具有较大的实用与经济价值。

为总结出一套符合规范要求的通用性解决方案：①首先，开发的软件要满足通用性需求，要了解泵站厂房的相关知识，对厂房建筑中的各种构件进行分类，通过划分厂房的组成部分，将厂房分为主、副、附属建筑等标准模块和其它构件；②其次，了解设计人员在水工建筑设计过程中的思维和习惯，梳理出设计创建泵站厂房的一般流程；③然后，对于研究所需的BIM基础

16

2019年第4期

理论进行梳理，研究Ｒevit二次开发技术，通过Ｒevit

API对模型进行控制；④最后，研究UI界面开发技术，针对Ｒevit平台上交互式设计流程及操作特点，通过搭建窗体对话框形式的插件系统，实现运行过程中的数据传递，开发泵站厂房交互式三维设计程序的专用界面。通过该解决方案，可在Ｒevit界面中按工程需求对模型进行创建、组装，实行三维可视化操作，设计和创建泵站厂房上部建筑模型。通过三维实体模型、实时显示技术来保证BIM辅助设计的友好性和纠错性，保证泵站厂房设计的准确和高效。由于各种厂房上部建筑虽然有一定的建设规范，但厂房布置的形式多样，难以用一种模板输出各种形式的厂房。于是，本文提出的泵站厂房解决方案，采用了划分厂房结构，多次组合输出的方式：根据需求选择创建的构件种类（包括牛腿柱、吊车梁等），然后将厂房上部建筑划分为多个标准模块，针对每个标准模块运行一次创建命令，分步输出模型，再通过多次输出的模型，组合成一个完整的厂房。每一组标准模块是以一个基点作为模块参照点，所创建的外墙、梁、板、柱、房顶等一组构件的组合，如以主厂房、副厂房、附属结构来划分标准模块。每个标

准化模块，可以通过运行“厂房布置”命令进行一次性创建，每次创建都会输出一组标准模块结构。模块的

划分不一定有统一的标准，基本原则是墙梁板柱能以同一个基点组合，方便创建为要。

创建一个完整的泵站厂房步骤如下：①划分厂房结构；②创建所需构件；③运行命令创建主厂房的主体结构；④运行命令创建副厂房的主体结构；⑤为主厂房墙板等结构创建洞口，方便与副厂房的连接；⑥创建附属厂房结构；⑦再在主副厂房墙板等结构上创建洞口，方便与附属结构的连接；⑧最后完善模型细节。

流程如图1所示。

图1创建泵站厂房的流程图

1．2Ｒevit二次开发介绍

为实现参数化泵站厂房的创建过程，本文运用了

Ｒevit二次开发技术，充分发挥了其可扩展性。Ｒevit具有完整的应用程序编程接口（ApplicationProgram

Interface以下简称“API”），可用VisualBasic．NET、

C#1

伍丹琪，等：基于Ｒevit二次开发的泵站厂房参数化BIM解决方案以及C++/CLI等任何与．NET兼容的编程语言进行

编程。本文通过ＲevitAPI对模型对象进行访问、编辑和创建。ＲevitAPI．dll包含了在数据库层控制Ｒevit的

应用、文档、对象和参数的方法，而ＲevitAPIUI．dll包含了Ｒevit在操作和用户界面层的所有的自定义API

接口［6］

。

Ｒevit提供两种方式来扩展其功能：一种方式是创

建一个外部命令（IExternalCommand），

这种方式由用户点击添加的命令按钮来启动二次开发生成的相应命

令；另一种方式是加一个外部应用（IExternalApplica-tion），即添加菜单或工具条［7］

。

经过对ＲevitAPI提供的创建和访问方法的研究，

本文实现了对项目文件和对族文件的访问和修改，使用了外部应用调用外部命令的方式实现了厂房创建程序的二次开发。1．3

界面开发

本文使用外部应用完成厂房参数化建模的人机界面交互功能。主要通过外部应用重载OnStartup（）和OnShutdown（

）两个方法，创建工具栏ＲibbonTab、面板ＲibbonPanel和按钮Button。菜单栏中创建了一个名为“厂房创建”的ＲibbonTab，分别下设三个ＲibbonPanel：参数族创建、厂房布置、洞口创建

。“参数族创建”Panel下分别有创建牛腿柱和吊车梁命令的PushButton。

每个命令打开后，即会跳出与命令对应的交互窗口，按照提示完成对应参数的输入，即可创建厂房模型。1．4

厂房上部建筑参数化程序

厂房上部建筑参数化程序主要分为三个模块：参数族创建、厂房布置、洞口创建。1．4．1参数族创建

厂房上部建筑构件分为系统族构件，如墙、板、柱等，和标准族构件，如创建的牛腿柱、吊车梁等。系统族继承自项目模板，无法单独保存，而标准族可单独保存为rfa格式的族文件。对于系统族，程序采取直接调用API，将其实例化的方法，对于牛腿柱、吊车梁等结构，先通过程序进行参数化创建，再与系统族一同实例化，整体输出。参数族创建模块主要包含泵站厂房中各种非系统族构件的创建命令，如牛腿柱、吊车梁。牛腿柱的形态创建是根据窗口输入的控制参数。命令以公制柱作为创建样板，根据输入的控制参数，并充分考虑到参数变化可能对模型产生的影响，创建牛

2019年4月

腿柱族，最后为创建的牛腿柱添加材质参数。

吊车梁等构件的创建同理。

对于普通的梁和柱，如果需要新建族，可先利用Ｒevit创建系统族，由于创建系统族的过程较为简单，且可完全实现参数化，所以程序直接利用了Ｒevit的基本功能，未进行二次开发。1．4．2

厂房布置

厂房布置是创建程序的核心步骤。具备所有设计所需构件之后，就需要按要求，对构件进行布置和拼装，组织墙、梁、板、柱的位置，将对应族在对应坐标实例化，组合成泵站厂房模型上部建筑，实现通过参数化窗口界面，对模型的操作。

厂房布置的命令窗口主要由墙、牛腿柱、吊车梁、柱、梁、板和屋顶五个选项卡组成。每个选项卡中都有控制各种构件数量、位置和构件属性的参数。

先在“墙”要素的选项卡中设置基点，这是整个模块的参照点，其余墙、梁、板、柱的布置都会基于这个基

点坐标。

对于每一个选项卡的要素，均可通过窗口中的选择和输入命令确定其种类、数量和坐标。1．4．3

洞口创建

厂房的每个部分建好之后，需要打通与下一个部分的通道，所以启用洞口创建命令。洞口创建命令启动时，需要先在界面选择开洞元素，然后按窗口提示，根据洞口的位置输入洞口控制参数。Ｒevit中虽然已有创建洞口的命令，但经二次开发的程序可以做到完全用坐标控制开洞。

经二次开发后，可做到仅通过输入参数就输出厂房模型，简化了绘制图形的步骤，提高了三维建模的效率和准确性。由于程序可以多次运行，不仅可以组合成用多种形式的厂房，还可为厂房添加各种附属结构，大大提高了程序的通用性。

2项目应用

针对上述研究成果，

本文以实际工程项目来测试其有效性。以文头岭泵站的厂房为例，下面详细演示其创建步骤。

第一步，划分厂房结构。将整体厂房上部建筑划分为五个标准模块：中间的主厂房、两侧副厂房、前后的监控室、办公室等附属厂房，以及其他细节。第二步，创建所需构件。首先根据设计要求在窗口中添加属性和参数，建出牛腿柱族，如图2，并在面板中选择吊车梁命令，建出符合需求的吊车梁，以及所需的普通梁和普通柱。

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水电与新能源图2建好的牛腿柱族

第三步，

创建主厂房主体结构。选择“厂房布置”命令，在窗口中添加厂房参数，然后布置牛腿柱族，再选择矩形柱、板、梁，以及房顶的属性和参数，即可输出主厂房上部主体建筑，完成的主厂房如图3。

图3主厂房主体结构

第四步，创建副厂房主体结构。先创建其中一侧副厂房，然后再次运行“厂房布置”命令，用同样的方

法去完成另一侧。建好左右副厂房后，为左右侧墙创建洞口，以便主、副厂房连接。连接之后，再次调用命令，创建吊车梁，以及贯穿厂房的普通梁，如图4。

图4主、副厂房主体结构第五步，创建附属厂房结构。同样是根据程序输

入要素，但由于附属建筑的框架梁系统较为复杂，不适合批量创建，可留到最后补充，最后对需要留出楼梯的楼层板和底板创建洞口。附属建筑完成后，在主厂房的上下游幕墙上开洞，以便与附属厂房连接，如图5。

第六步，完善细节。对一些不适合用程序创建的特殊梁板等进行补充，创建门、窗、楼梯等附属结构和下部大体积混凝土，如图10。由于Ｒevit中这部分功能很完善，就未对此内容进行二次开发。在完善细节的过程中，对于一些可以批量创建的附属结构，也可以利用程序中的部分命令，达到快速创建的效果。最后，

18

2019年第4期

图5

完整的厂房主体结构

添加厂房的下部结构以及周边的环境设施，完善细部

结构后的厂房模型如图6。

图6完善细节后的泵站厂房

除文头岭泵站厂房外，

本文还运用该参数化解决方案对文头岭泵站的启闭机室进行了测试，最终效果如图7。

图7完善细节后的启闭机室

实际测试的结果非常理想，

程序最终能实现在较短的时间内参数化创建符合工程要求的泵站厂房BIM模型。且相对于手工绘制的BIM模型，通过参数和坐标创建的模型具有更高的准确性，更完善的构件体系，方便管理，大大减少了后期的增删修改工作，提高了设计人员和施工人员的工作效率。

3结语

本文的研究内容致力于解决泵站厂房BIM模型

设计和创建过程中存在的各种问题，提出的解决方案

（下转第68页）

水电与新能源2019年第4期

灵活。

2）加强对现场工作人员的安全教育。加强对现提高吊物孔防护等级、吊物孔防护设备的安全及现场施工人员的安全和意识的提高，以保证设备及人员人身安全，为电站的安全稳定运行提供可靠保障。参考文献：

［1］满红飞，黄锴，曾清波．三里坪水电站水工建筑物安全监

J］．人民长江，2012（s1）：216－217测［

．4版．北京：化学工业出版［2］成大先．机械设计手册［M］

2004社，

［3］韩普昌，张红伟．一种安装于吊物孔底部上方的吸能抽屉

P］，2018－01－02式安全防护装置：201720787237．8［

场施工工作人员的安全教育和引导，提高安全意识和

防范意识，做到人员安全、设备安全和工作安全，警惕麻痹大意，起吊过程中注意沟通和观察，防止起吊物体或吊钩碰撞吊物孔防护装置。

3）在吊物孔周围廊道内安装可发出警报声音的安全警示围栏及闪烁的警示灯，以提高过往人员的安全意识。

通过以上多种处理方法及预防措施可以尽可能的（上接第18页）

檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯J］．水利规划与设计，2018（2）：74－76段的应用与探索［

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J］．甘肃水利水电技术，2018，54站工程中的应用与探索［（10）：100－104，118

［4］王陆，陶玉波，王楠．黑河黄藏寺水利枢纽BIM综合应用

［J］．水利规划与设计，2018（2）：23－27，64

［5］王天兴，张继勋，任旭华．基于CATIA的斜心墙土石坝建

J］．水利水电技术，2017，48（6）：23－26，31模与分析［

［6］钱海，马小军，来侃．基于Ｒevit二次开发的电气设备族平

J］．土木建筑工程信息技术，2015，7（4）：60－台的搭建［64

［7］徐鹏，吝江峰，左威龙，等．水利工程三维BIM钢筋标注

J］．小水电，2016（4）：15－19二次开发技术研究［

成功实现了参数化、自动化创建泵站厂房上部建筑模型，可以方便高效地实现泵站厂房BIM模型输出。

通过二次开发实现复杂形体的创建过程是对Ｒe-vit快速建模、智能创建的探索，将来可以进一步进行包括楼梯、下部结构等BIM模型的创建开发，研究泵站厂房的智能设计方法，形成一套完整、细致的参数化解决方案。参考文献：

［1］杨士超．基于BIM技术的建筑工程施工质量过程管理研究

［D］．北京：中国科学院大学，2016

［2］肖彬，杭旭超．BIM技术在伊辛巴水电站厂房设计施工阶

檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯（上接第22页）工程顺利有序实施，在充分研究大坝堆石混凝土施工

要结构部位，在设计规定的间歇期内连续均匀上升，不出现薄层长间歇；其余部位基本做到短间歇均匀上升；尽量缩短固结灌浆时间；基础约束区混凝土尽量安排在11月～次年4月气温较低季节浇筑，避开5～10月高温季节。

3）采取综合温控措施，降低混凝土入仓温度和浇筑温度。采取综合温控措施，降低混凝土出机温度和浇筑温度。同时控制混凝土从出机口温度到浇筑温度回升系数在0．30以内，高温季节尽量利用夜间浇筑混凝土。在较高温时段施工大体积混凝土时，可适当降低混凝土出机口温度，同时加强仓面喷雾管理，降低施工区域局部小环境温度。

特点以及施工导流、度汛方案后，拟定大坝施工程序按Ⅲ期进行。并根据现场地形、地质条件，合理确定了受汛期影响的右坝段堆石混凝土材料运输及浇筑方案和控制性工期要求。红毛洞水电站大坝主体工程施工方案的研究成果借鉴了类似工程的成功经验，为工程顺利实施奠定了基础，同时也可为类似工程建设提供一定参考。参考文献：

．水利科［1］杨成胜．大流量河段修建低坝施工组织措施［J］

2014，20（2）：142－143技与经济，

［2］杨小龙，陈新．沥青混凝土心墙坝施工组织设计系统初探

［J］．吉林水利，2015（3）：55－59

［3］查演，陈文斌．自密实堆石混凝土在大坝尾留续建工程中

J］．广西水利水电，2017（4）：34－37的应用［

［4］．于永叶．定曲河古学水电站施工组织设计方案探讨［J］

2012（4）：40－43水电与新能源，

［5］．陕李建文．重庆市秀山隘口水库坝体填筑施工设计［J］

2018（6）：180－182西水利，

4结语

红毛洞水电站大坝采用堆石混凝土重力坝，最大

坝高59．5m，坝顶宽8．0m，坝顶高程668．50m。大

坝左右两岸为非溢流坝坝段，中间为溢流坝坝段，坝轴线长134．0m。工程区山体陡峭，施工条件差。为使

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