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      基于Revit軟件二次開發(fā)的塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)

      2022-05-21 08:15:50謝中原黃鑫張坤李義毫
      鐵路技術(shù)創(chuàng)新 2022年1期
      關(guān)鍵詞:吊重草圖塔吊

      謝中原,黃鑫,張坤,李義毫

      (中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司,北京 100141)

      0 引言

      Revit是Autodesk公司一套系列軟件的名稱,也是我國建筑業(yè)BIM體系中使用最廣泛的軟件之一[1]。Revit系列軟件是為建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)構(gòu)建而開發(fā)的,能夠更好地設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)建筑。在施工階段,Revit系列軟件可以輔助施工技術(shù)人員進(jìn)行施工深化設(shè)計(jì)[2]。

      塔吊深化設(shè)計(jì)是施工深化設(shè)計(jì)的重要組成部分,具有重要意義,原因如下:(1)塔吊是建筑工程施工階段最主要的垂直運(yùn)輸設(shè)備,其選型、布置直接關(guān)系到建筑工程是否能夠按期完工;(2)群塔作業(yè)是建筑工程施工階段重大風(fēng)險(xiǎn)源;(3)塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是塔吊安全使用的保證。

      目前,Revit軟件沒有內(nèi)嵌塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng),為了進(jìn)一步提高塔吊深化設(shè)計(jì)的效率、準(zhǔn)確性及標(biāo)準(zhǔn)化程度,需要在Revit軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。Revit軟件提供豐富的應(yīng)用程序編輯接口(Application Programming Interface,API)。一方面,用戶可通過API集成其他應(yīng)用程序,或使用API進(jìn)行二次開發(fā),從而更加便捷高效地操作和訪問Revit[3];另一方面,API可以把瑣碎的建模工作自動(dòng)化,自動(dòng)檢查Revit文件中的錯(cuò)誤,借助API將其他軟件功能繼承或鏈接到Revit中,在1個(gè)平臺(tái)上滿足用戶需求[4]。

      1 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)

      塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)包括2個(gè)目標(biāo):

      (1)為施工深化設(shè)計(jì)提供一種一站式、可視化、智能化的解決方案。傳統(tǒng)施工深化設(shè)計(jì)大多基于二維CAD技術(shù),需要Word、Excel、CAD、力學(xué)計(jì)算工具等多種軟件協(xié)作才能形成解決方案[5],而通過塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā),可實(shí)現(xiàn)在1個(gè)平臺(tái)上完成深化設(shè)計(jì),形成可視化3D成果,并可對(duì)方案合理性進(jìn)行智能化分析。

      (2)整合多種類型信息,為施工提供最佳實(shí)踐范例。傳統(tǒng)深化設(shè)計(jì)過程中,信息往往是離散的,深化設(shè)計(jì)的好壞通常受到設(shè)計(jì)參與者對(duì)信息掌握情況的制約[6]。然而,Revit塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以將塔吊參數(shù)信息、造價(jià)信息、規(guī)范信息及塔吊施工方案的最佳實(shí)踐信息等多種類型信息高效整合到一起,大幅度提高深化設(shè)計(jì)程度和效率[7-8]。

      2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

      2.1 功能結(jié)構(gòu)

      基于Revit軟件的塔吊及塔吊基礎(chǔ)深化設(shè)計(jì)平臺(tái)的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)見圖1,其重要功能包括塔吊初步設(shè)計(jì)、塔吊深化設(shè)計(jì)、塔吊功能分析、塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、成本分析和施工方案,共計(jì)6項(xiàng)。其中塔吊初步設(shè)計(jì)包括創(chuàng)建草圖、草圖設(shè)計(jì)2項(xiàng)子功能;塔吊深化設(shè)計(jì)包括創(chuàng)建塔吊、塔吊設(shè)計(jì)、塔吊清單3項(xiàng)子功能;塔吊功能分析包括吊次分析、吊重分析、碰撞分析3項(xiàng)子功能;基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包括創(chuàng)建基礎(chǔ)、基礎(chǔ)信息、基礎(chǔ)復(fù)核3項(xiàng)子功能;成本分析包括塔吊租賃成本分析、塔吊基礎(chǔ)成本分析2項(xiàng)子功能[9]。

      圖1 塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

      根據(jù)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu),主頁面創(chuàng)建選項(xiàng)卡頁(Ribbon Tab)1個(gè),名稱為“塔吊深化設(shè)計(jì)”(見圖2);在塔吊深化設(shè)計(jì)選項(xiàng)卡中創(chuàng)建面板(Ribbon Panel)6個(gè),每個(gè)面板中,有命令按鈕若干(Push Button)。

      圖2 塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)Ribbon界面

      2.2 業(yè)務(wù)流程

      塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程見圖3。

      圖3 塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

      2.3 運(yùn)行環(huán)境

      系統(tǒng)程序運(yùn)行環(huán)境見表1。

      表1 程序運(yùn)行環(huán)境一覽表

      3 功能模塊設(shè)計(jì)

      3.1 初步設(shè)計(jì)模塊

      初步設(shè)計(jì)模塊主要任務(wù)是利用新增的放置塔吊草圖功能,在平面視圖上創(chuàng)建塔吊草圖族實(shí)例。塔吊草圖族是圓柱體參數(shù)化模型(見圖4),用來模擬塔吊覆蓋范圍,在創(chuàng)建過程中,塔吊草圖族實(shí)例將識(shí)別項(xiàng)目文件中的最高標(biāo)高及最低標(biāo)高,塔吊草圖族實(shí)例的頂面將自動(dòng)調(diào)整為高于最高標(biāo)高1.5 m,底面自動(dòng)調(diào)整為低于最低標(biāo)高1.5 m,確保每個(gè)標(biāo)高的平面視圖均能看到塔吊草圖族實(shí)例。塔吊草圖族實(shí)例設(shè)置完畢后,設(shè)置塔吊草圖族實(shí)例的設(shè)計(jì)參數(shù)(見圖5),包括塔吊型號(hào)、編號(hào)、臂長。

      圖4 塔吊草圖族模型

      圖5 塔吊草圖信息編輯界面

      3.2 深化設(shè)計(jì)模塊

      (1)建立塔吊模型族實(shí)例。通過生成塔吊模型功能,將過濾出項(xiàng)目中所有的塔吊草圖族實(shí)例,遍歷塔吊草圖族實(shí)例中的參數(shù)值,根據(jù)塔吊型號(hào)參數(shù)值,確定使用的塔吊模型族類型;同時(shí)根據(jù)塔吊草圖族實(shí)例的坐標(biāo)、塔吊型號(hào)、臂長等參數(shù)值,生成塔吊模型族實(shí)例(見圖6)。每次對(duì)塔吊草圖族實(shí)例進(jìn)行修改后,重復(fù)使用生成塔吊功能,可以刷新塔吊模型族實(shí)例。選擇單個(gè)塔吊模型族實(shí)例,設(shè)置塔吊模型族實(shí)例的設(shè)計(jì)參數(shù)(見圖7),包括塔節(jié)數(shù)量、基礎(chǔ)標(biāo)高、安裝日期、拆除日期等。

      圖6 塔吊草圖族與模型族

      圖7 塔吊草圖族信息編輯界面

      (2)開發(fā)塔吊清單功能。Revit軟件雖然自帶明細(xì)表功能,但自行建立的族參數(shù)(如塔吊模型族的塔吊型號(hào)、臂長、塔節(jié)數(shù)量等)提取較為復(fù)雜(需通過共享參數(shù)功能進(jìn)行提?。?,通過開發(fā)塔吊清單功能,可直接獲取塔吊明細(xì)表(見圖8),明細(xì)表包含塔吊相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù),以便操作。

      圖8 塔吊明細(xì)表界面

      3.3 功能分析模塊

      (1)吊次分析。選擇工程結(jié)構(gòu)類型、每日工時(shí),過濾出項(xiàng)目中所有的塔吊模型族實(shí)例,遍歷每臺(tái)塔吊模型族實(shí)例的塔吊型號(hào)、安裝時(shí)間、拆除時(shí)間等參數(shù),通過上述參數(shù)計(jì)算出塔吊在使用期間能夠完成的結(jié)構(gòu)總面積;篩選出項(xiàng)目中全部結(jié)構(gòu)樓板實(shí)例,計(jì)算結(jié)構(gòu)樓板實(shí)例總面積;兩者相比較,得出吊次是否滿足的結(jié)論及相關(guān)建議(見圖9)。

      圖9 吊次測算結(jié)論界面

      (2)吊重分析。過濾項(xiàng)目中的塔吊草圖族實(shí)例,根據(jù)塔吊草圖族實(shí)例相關(guān)參數(shù)以及塔吊在不同范圍內(nèi)的吊重能力,依次生成吊重分析族實(shí)例(見圖10)。吊重分析族為可以參數(shù)化的圓環(huán)體,用來模擬塔吊某個(gè)吊重范圍,過濾出與吊重分析族實(shí)例相碰撞的所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件族實(shí)例。若鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件族實(shí)例的質(zhì)量小于吊重分析族實(shí)例的吊重參數(shù),吊重滿足要求,反之則不滿足要求。對(duì)不能吊起的構(gòu)件信息進(jìn)行收集,分析完畢后刪除所有吊重分析族實(shí)例,根據(jù)收集的信息生成成果清單(見圖11)。

      圖10 吊重分析族實(shí)例

      圖11 吊重分析結(jié)論界面

      (3)碰撞分析。過濾出項(xiàng)目中的塔吊模型族實(shí)例,遍歷塔吊模型族實(shí)例,根據(jù)塔吊模型族實(shí)例的相關(guān)參數(shù),依次創(chuàng)建碰撞檢測族實(shí)例(見圖12)。碰撞檢測族由可以參數(shù)化的長方體(用來模擬塔身)和圓柱體(用來模擬塔臂)組成。過濾出與碰撞檢測族實(shí)例相碰撞的模型實(shí)例,并對(duì)其進(jìn)行信息收集和分析,分析完畢后刪除碰撞檢測族實(shí)例,根據(jù)收集的信息生成成果清單(見圖13)。

      圖12 碰撞檢測族實(shí)例

      圖13 碰撞檢測結(jié)論界面

      3.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模塊

      生成塔吊基礎(chǔ)及其參數(shù)查詢。過濾項(xiàng)目中的塔吊模型族實(shí)例,遍歷所有塔吊模型族實(shí)例,根據(jù)塔吊模型族實(shí)例的相關(guān)參數(shù),依次創(chuàng)建塔吊基礎(chǔ)族實(shí)例(見圖14)。塔吊模型族實(shí)例發(fā)生變化后,使用生成塔吊基礎(chǔ)功能可對(duì)塔吊基礎(chǔ)族實(shí)例進(jìn)行更新,塔吊基礎(chǔ)族實(shí)例的相關(guān)參數(shù)均引自塔吊生產(chǎn)廠家發(fā)布的塔吊施工說明書。選擇單個(gè)塔吊模型族實(shí)例,使用塔吊基礎(chǔ)參數(shù)查詢功能,可查詢塔吊基礎(chǔ)相關(guān)參數(shù)。

      圖14 塔吊基礎(chǔ)族實(shí)例

      3.5 成本測算模塊

      (1)塔吊租賃成本測算。過濾出項(xiàng)目中的塔吊模型族實(shí)例,遍歷每個(gè)塔吊模型族實(shí)例,獲取塔吊型號(hào)、安裝時(shí)間、拆除時(shí)間等參數(shù)值,從企業(yè)數(shù)據(jù)庫獲取對(duì)應(yīng)塔吊型號(hào)的租賃單價(jià)及進(jìn)出場費(fèi)用的相關(guān)信息,計(jì)算出塔吊租賃費(fèi)用總和,形成成果清單(見圖15)。

      圖15 塔吊租賃及進(jìn)出場成本測算界面

      (2)塔吊基礎(chǔ)成本測算。過濾出項(xiàng)目中的塔吊基礎(chǔ)模型實(shí)例,遍歷每個(gè)塔吊基礎(chǔ)族實(shí)例,獲取塔吊基礎(chǔ)的混凝土工程量及鋼筋工程量等參數(shù)值,從企業(yè)數(shù)據(jù)庫獲取混凝土施工綜合單價(jià)及鋼筋施工綜合單價(jià)的相關(guān)信息,計(jì)算出塔吊基礎(chǔ)施工成本,形成成果清單。

      3.6 施工方案模塊

      構(gòu)建企業(yè)級(jí)塔吊施工方案范本數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫包括工程概況、施工工藝、施工安全控制措施、施工質(zhì)量控制措施等部分,通過企業(yè)級(jí)塔吊施工方案范本數(shù)據(jù)庫及Revit項(xiàng)目中的相關(guān)信息,自動(dòng)生成表單化的塔吊施工方案(見圖16),提高方案編制效率及準(zhǔn)確性。

      圖16 自動(dòng)生成的塔吊方案部分截圖

      4 結(jié)束語

      通過基于Revit軟件二次開發(fā)的塔吊深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā),抽象出一種“BIM軟件平臺(tái)二次開發(fā)+企業(yè)數(shù)據(jù)庫+算法”的方法。即在完成模型創(chuàng)建的情況下,通過企業(yè)數(shù)據(jù)庫及算法,形成施工所需的方案、圖紙、計(jì)算書、清單、合同、技術(shù)交底等信息及成果。研究成果有助于突破部門之間的信息傳遞瓶頸,提高施工所需文件的編制水平及編制效率,助推項(xiàng)目履約創(chuàng)效。

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