Several Discussions on the Interface Software between PKPM and Revit
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摘要: 近年来, BIM技术在国内建筑行业高速发展, 作为BIM技术应用的代表性软件Revit, 能够实现建筑、结构、施工、设备等多专业的协同设计, 在建筑设计领域得到了广泛的应用。而限于Revit结构分析目前尚不能很好地适应我国规范要求, 结构专业在整个三维信息链中成了孤岛, 导致十年来国内大量结构计算模型无法协同应用。PKPM结构分析软件与国家规范紧密结合, 在建筑结构设计领域得到了广泛的运用, 因此开发PKPM与Revit双向数据接口软件意义重大。本文在Revit平台下开发了PKPM与Revit双向数据接口软件, 并详细介绍了PKPM和Revit接口软件开发过程中关键问题的解决方案。
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关键词:
- 建筑信息模型(BIM) /
- Revit二次开发 /
- PKPM与Revit双向接口
Abstract: In recent years, BIM technology develops rapidly in the construction industry.As the representative software of the application of BIM technology, Revit can realize collaborative design of architecture, structure, construction, and MEP, and has been widely used in building design field. However, Revit does not meet the building code well in our country currently, so the structure analysis become a lonely island in the entire three-dimensional model information chain, resulting in a large number of domestic structural model can't apply collaborative design in last decade. PKPM structural analysis software combines closely with Chinese building code, and it is widely used. Therefore, it is of great significance to develop a bi-directional data interface software between PKPM and Revit. This article develops a bi-directional data interface software between PKPM and Revit on the Revit platform, and discusses several key issues in the software, along with the detailed solutions. -
1. 引言
建筑信息模型(Building Information Model, BIM)技术, 是近年在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术, 是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础, 进行建筑模型的建立, 通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化, 协调性, 模拟性, 优化性和可出图性五大特点。对于整个建筑行业来说, BIM是一次真正的信息革命, 推进BIM技术研究与应用亟不可待[1]。
BIM技术, 自2002年由Autodesk公司率先提出后, 逐渐得到世界建筑行业的普遍认可, 在发达国家已经得到了普遍应用, 美国60%的建筑设计和施工企业应用BIM。在我国, 水立方、上海中心大厦及上海世博会场馆对BIM的应用[2]使其名声鹊起, 不过就BIM应用广度和深度而言, 其在中国的应用还只是刚刚开始, BIM技术在工程运用中还存在诸多障碍[3]。
在国内, 随着建筑业对信息化要求的不断提高、国家科研投入不断增多及在基于BIM技术的软件开发商宣传下, 相关机构和各部门已开始着手研究和应用BIM技术[4-9], 但是目前对BIM技术的研究和应用仅处于起步阶段, 各研究机构对BIM技术的研究相对分散, 尚未形成一套完整的技术体系, 各企业单位也只是将BIM技术应用到某一个或某几个建设项目的部分建设过程中, 还不能在建筑设计、施工管理及运营等全生命周期连续应用BIM技术。
目前, 以Revit为代表的国外主流BIM设计软件已进入国内市场, 但尚不能很好地适应我国规范要求, 使得结构专业在整个三维信息链中成了孤岛, 导致近十年来国内大量结构计算模型无法协同应用。PKPM结构分析软件与国家规范紧密结合, 在建筑结构设计领域得到了广泛的运用, 因此开发PKPM和Revit接口软件意义重大。
Revit的平台是开放的, 它具有强大的二次开发端口, 这为编程人员根据实际需求进行二次开发提供了便利条件。作为PKPM结构设计软件的开发人员, 作者在Revit平台下通过调用Revit API[4]提取Revit模型数据、创建Revit模型, 开发了PKPM与Revit双向接口软件, 本文将深入探讨PKPM和Revit接口软件开发过程中关键问题的解决方案。
2. 接口软件简介
PKPM与Revit接口软件在Autodesk Revit平台下开发, 支持Revit 2012、Revit 2013、Revit 2014 32/64位中文/英文版本, 在Revit下以插件形式调用。支持Windows XP 32/64位和Windows 7 32/64位操作系统。接口软件安装简单, 操作方便。PKPM与Revit接口软件实现了Revit模型数据和PM模型数据的双向转换:实现了Revit直轴线、弧轴线、标高、竖直柱、斜柱、直梁、弧梁、直墙、弧墙、普通楼板、斜板、墙洞、板洞、竖井、材料、族截面等向PKPM的转换; 实现了PKPM直轴线、弧轴线、楼层、竖直柱、支撑、直梁、弧梁、直墙、弧墙、普通楼板、斜板、墙洞、板洞、材料、截面等向Revit的转换。
3. 族与截面转换问题
接口软件根据PMCAD中的截面类型, 预先制作了族文件, 放在接口软件安装文件PKPMFamily文件夹中, 以下简称PKPM族。PMCAD模型转Revit模块能够自动根据PMCAD中的使用的截面加载PKPM族并创建族类型, 便于后续生成柱、梁实例。如图 1为PMCAD中多种截面柱转换到Revit中的例子。
在Revit模型转PMCAD模型模块, 用户可以自行指定Revit族对应的PMCAD截面, 可以通过两种方式进行截面匹配:1)单个匹配:对于Revit族类型, 用户选择希望匹配的PMCAD截面类型, 手动输入PMCAD截面参数; 2)批量匹配:对于Revit族, 用户选择希望匹配的PMCAD截面类型, 手动输入PMCAD截面参数对应的Revit族参数, 即可将该族的所有族类匹配。所有族类型匹配完成后, 点击[保存设置]按钮可以将此次截面匹配设置保存到文本文件中, 下次转换此工程时可通过[读取设置]读取截面匹配设置。对于常用的Revit系统族和PKPM族, 程序能够自动识别, 给出默认匹配, 减少了用户的工作量。如图 2为截面匹配对话框。
4. 偏心问题的处理
对于原始模型为PM数据的模型, 接口软件运用Revit扩展数据存储PMCAD偏心信息。PMCAD模型转换为Revit模型时, 将梁柱墙偏心信息存储到构件扩展数据中, 这样再转回PMCAD模型时就能保留原来的偏心信息及节点位置, 很好地解决了PMCAD围板时周围梁线不闭合问题, 使楼板不会丢失, PMCAD模型转Revit模型, 再转PM模型, 模型保持原样, 如图 3所示。
对于原始模型为Revit数据的模型, 无法从Revit数据库中提取梁、墙、柱偏心信息, 只能得到构件中心线/点位置。Revit梁、墙、柱转到PMCAD中按梁、墙、柱实际位置中心线/点生成网线及节点。若Revit中围成某个板的梁、墙中心线端点搭不上, 则转到PMCAD中不能围成板。若梁、墙中心线端点与柱中心点搭不上, 则转到PMCAD中柱悬空。这样可能导致转到PMCAD中的模型无法计算或与建模初衷不符。初步解决方案有:1)若梁端点在柱截面内, 把梁端点挪到柱节点上; 这样做的缺点是, 可能会造成梁倾斜, 模型效果不好; 2)若梁端点在柱截面内, 把柱节点移到端点落到该柱截面内的几根梁的中心线延长线交点上。这样做的缺点是, 各层同一位置的柱子可能节点上下对不上, 对于同一根柱子上有两根梁中心线平行的情况转换效果有时不太好。接口软件融合了以上两种解决方案, 对于带有偏心的Revit模型, 转换到PMCAD时, 根据梁、墙、柱的实际位置并结合轴线自动做出处理, 计算偏心, 对于大部分的情况能够处理得比较好, 但不是所有情况都能尽善尽美, 有时需要用户在PMCAD中做些后续调整。为此, 建议用户在Revit中建模时, 尽量使梁端点、墙端点、柱中心点搭上。
5. 标高、楼层、轴线问题的处理
5.1 标高楼层转换问题
Revit模型转PMCAD模型模块根据Revit的标高在PMCAD中创建楼层并组装, Revit模型中一个标高(除底标高外)对应PMCAD一个楼层。用户可以在Revit转PM设置对话框手动选择想要转换到PMCAD的标高, 如图 2左侧所示, 选择框底部显示了用户选择的要转换的标高总数, 转到PMCAD后的楼层数即为总标高数减1。
PMCAD模型转Revit模型模块, 把PMCAD模型中楼层转为Revit标高, Revit标高数为PMCAD楼层数加一, 同时根据标高自动创建楼层平面视图和3D视图。
Revit模型转PMCAD模型模块同时提供了部分转换模型功能, 用户可以在Revit模型界面框选部分模型, 在Revit转PMCAD设置对话框勾选“只转换鼠标选中的模型”(见图 2左下角), 来将框选的部分Revit模型转换到PMCAD中, 便于对规模较大的工程进行局部结构分析。
5.2 轴线转换问题
Revit模型中一根轴线是一个竖直面, 可跨越多层标高, 而PMCAD中每层有自己的轴线, 因此, 转换为PMCAD模型时, 软件自动将Revit轴线复制到PMCAD各层。接口软件自动根据梁、墙、柱的定位线生成网线, 参照Revit轴线计算构件偏心, PMCAD轴线是和构件相关的, 可能会比Revit轴线多。
PMCAD中各层均有轴线, 若直接转换到Revit中将会有多根轴线重合, 造成图面繁杂, 软件解决办法是, 将重合的轴线删去, 并将轴线两端外延3米, 以免PMCAD模型转到Revit后轴线两端紧贴墙、梁外边缘。
6. 墙、板的转换与剖分
6.1 墙与墙洞转换问题
Revit模型转PMCAD模块能够转换直墙、弧墙、上节点高不同的山墙, 其中直墙、弧墙采用拉伸墙创建方式, 山墙采用多边形创建方式。墙在PMCAD中会根据节点布置自动拆分。图 2为直墙、弧墙、山墙及墙洞转换实例。
对于Revit模型中跨越多个标高的墙, 转到PM时能够根据楼层自动剖分, 如果墙上的洞口跨楼层也会剖分, 剖分效果如图 5所示。对于结构柱和斜撑也会同样按楼层剖分。
6.2 板与板洞转换问题
Revit模型转PMCAD模块能够转换水平楼板、斜板、圆弧边界板, Revit模型中的大板转到PMCAD后能够自动根据网线布置拆分成小板, 挑出的部分会生成悬挑板。由于PMCAD不支持跨越两个板的板洞, 因此Revit中这类板洞会被过滤掉, 并在生成信息中做出位置提示。PMCAD中零厚度板转到Revit后为板洞。Revit模型转PMCAD模型模块能够转换矩形、圆形、自定义多边形板洞及竖井洞口, 如图 6所示。
7. 接口软件转换实例
PKPM与Revit接口软件实现了Revit模型数据和PM模型数据的双向转换, 直轴线、弧轴线、标高、楼层、竖直柱、斜柱、直梁、弧梁、直墙、弧墙、普通楼板、斜板、墙洞、板洞、竖井、材料、截面等均能正确转换。如图 7为某博物馆模型, 结构复杂, 体量大, 由PMCAD模型转为Revit模型, 转换前后模型完全一致。如图 8为某高层建筑结构模型, 包含大量弧墙、弧梁、斜撑、圆弧边界板等, 由Revit模型转为PMCAD模型, 转换前后模型完全一致。
8. 小结
PKPM与Revit接口软件能够满足用户对PKPM与Revit数据双向转换的需要, 经过大量的测试, 可靠性得到了保证。用户在用Revit建模后, 可以直接使用接口软件将模型转到PKPM中做计算分析, 再把做完计算分析后的模型使用接口软件转到Revit, 做后续的多专业协同设计。有了PKPM与Revit接口软件, 结构专业不再是BIM三维信息链中的孤岛, 用户可以真正实现建筑、结构、施工、设备等多专业的协同设计, 省去了再次建模的工作量, 大大缩短了设计工期, 极大地提高了设计效率。
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