结构专业Revit到PKPM贯通软件的开发_严旭.pdf

05结构专业Revit到PKPM贯通软件的开发http:/ 企业数字化转型与工程数字化创新 第1期 DOI：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2023.01.002结构专业 Revit 到 PKPM 贯通软件的开发严 旭(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)摘要：开发 Revit 与 PKPM 的贯通软件，在 Revit 中添加全部荷载、PM 和 SATWE 参数，以覆盖的形式输出“.jws”计算，即在 Revit 中完成 SATWE 前处理。软件开发完成，整体测试通过后进行对比验证，采用 3 个已完工的混凝土框架结构，在 Revit 中人工建模后使用贯通软件输出“.jws”并计算，与原 SATWE 计算结果进行对比，结果均 100%一致。在实际工程中选择了 3 个中小规模的混凝土框架结构进行 BIM 正向设计，Revit 中人工建模后，反复调整模型并使用贯通软件输出“.jws”计算，在 Revit 中人工创建结构施工图。结果表明，在 Revit中完成结构计算软件全部前处理工作从而实现与结构计算软件的贯通是可行的，不仅能够应用到实际结构的BIM 正向设计，还不低于二维 CAD 设计的效率。关键词：BIM 正向设计；Revit 正向设计；贯通软件；Revit；PKPM；SATWE中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：1671-9913(2023)01-05-11Development of Revit to PKPM Connection Software for StructuralYAN Xu(Southwest Electric Power Design Institute Co.,Ltd.of China Power Engineering Consulting Group,Chengdu 610021China)Abstract:Develop the connection software between Revit and PKPM,add all the load and PM&SATWE parameters in Revit,then output the“.jws”file in the form of overlay.That is,complete preprocessing of SATWE software in Revit.After the software development and the overall test is passed,the comparison and verification are carried out.Three completed concrete frame structures are adopted,and after manually modeling in Revit,the“.jws”is output and then calculated.Compared with the original SATWE calculation results,the results are 100%consistent.In the actual project,three small and medium-sized concrete frame structures were selected for BIM forward design.After artificial modeling in Revit,the model was adjusted repeatedly and the“.jws”was output to SATWE,and the structural construction drawings were created manually in Revit.The results show that it is feasible to complete all the preprocessing work of the structural calculation software in Revit so as to realize the connection with the structural calculation software.It can not only be applied to the BIM forward design of the actual structure,but also be no less efficient than the two-dimensional CAD design.Keywords:BIM forward design;Revit forward design;connection software;Revit;PKPM;SATWE*收稿日期：2022-10-30 作者简介：严旭(1976)，男，高级工程师，主要研究方向为BIM技术在设计及施工中的应用。06http:/电 力 勘 测 设 计第1期0 引言BIM 概念的提出始于上世纪 80 年代前后，但直至 2010 年起，BIM 技术才在房屋建筑领域逐渐得到广泛使用1。作为一种新兴三维设计技术，BIM 具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性2。Autodesk 公司开发的 Revit软件，能满足建筑、结构、机电专业的要求，成为房屋建筑业使用最广的 BIM 软件之一3。基于 Revit 平台，多位专家和学者对结构专业 BIM 设计问题进行研究。龙辉元4、乔保娟5、杨党辉6、刘照球7等研究并实现 Revit 三维模型和结构分析软件模型的转换，可用于“翻模”；郝国龙8基于 Revit 建模并创建结构图纸，董爱平9基于 Revit 人工操作建模并完成梁、板、柱、基础平法图。李坤10在地铁车站结构设计中采用 Revit 建模并直接导出至 Robot Structrue中进行结构分析；赵华英11、王勇12等在创建 Revit 模型和平法图纸后，利用 CSIXRevit 将模型导出至 Etabs 中进行结构分析，但均未解决 Revit 模型和计算模型如何保持动态一致的 问题。国内软件商长沙恩为软件、探索者软件、盈建科软件相继自 2011 2014 年，基于 Revit开发了结构辅助设计软件，技术路线在 Revit 中读取计算模型后生成 Revit 三维模型，一键形成各层平面布置图，在 Revit 中读取计算结果并设置配筋参数，一键形成配筋图和三维钢筋13。因 BIM 数据来源于计算模型，计算模型变更后，无法正确且高效地更新到 Revit 中，故此方式只适合先计算再绘图的设计方式。广厦软件在 2018 年开发了正向设计软件GSRevit14，技术路线是在 Revit 三维模型中输入全部的荷载和参数后，直接输出至广厦结构进行结构计算15，可在 Revit 中一键形成模板图和配筋图。只利用 Revit 三维模型，与在PDMS、SmartPlant 3D 等 BIM 软件中进行开发没有本质区别。GSRevit 看似提供了完整的操作菜单，但又不能完全替代 Revit 人机界面，直接使用 Revit 进行的操作可能不被识别。有简单的使用案例16-17，但操作过程“一气呵成”，没有体现结构设计期间反复推敲修改的情形。以 Revit 和 PKPM 软件之间贯通软件的开发为例，介绍软件开发和测试的具体过程。利用 3 个已完工的混凝土框架结构进行 SATWE计算结果的对比验证，与原 SATWE 计算结果进行对比，结果均 100%一致。在实际工程中选择了 3 个中小规模的混凝土框架结构进行BIM 正向设计18。旨在为 BIM 平台软件指明亟需升级完善的问题，为第三方软件商规划产品路线指明方向。1 技术路线对结构设计的工作内容进行梳理，可划分三个部分：“协同”“图纸”“计算”。“协同”是专业内、专业外的配合；“图纸”是图纸及统计表；“计算”是计算模型、计算过程及计算书19。二维 CAD 设计，“协同”主要依靠二维 CAD 的反复交互，“图纸”与“计算”是割裂的、需要人工维护二者的一致性19。BIM 技术的出现，其可视化、协调性、模拟性，是解决专业内外的“协同”的独特优势。通过 Revit 混凝土框架20、Revit 钢结构框架21-22、Revit 埋件23的设计出图实例可知，在 Revit 中，不需要借助任何插件就能解决“图纸”的问题，结构工程师通过人工操作，可以方便地创建和推敲 BIM 模型，方便地创建 Revit 平、立、剖布置图，完成结构的布置设计，设计总说明、配筋图、节点详图等与模型无关或关系较小的可以在二维 CAD 中绘制，也可以逐渐在 Revit 中积累。可以看出，结构 BIM 设计，关键问题是如何实现“计算”的问题。Revit 中人工创建的三维模型，可以很方便地指定为 Revit 分析模型，若在 Revit 中添加全部的荷载和参数，全覆盖地输出为计算软件所需的源数据，甚至直接调用结构计算软件运行结构分析24，避免了模型反复传导时的更新问题，能最终解决结构设计的“计算”问题。故确定本次开发的技术路线：基于 Revit 分析模型，补充所有荷载和计算所需的参数后，输出为结构计算软件的原始数据文件“.jws”；直接调用结构计算软件运行“结构分析”；在 Revit 中读取内力和配筋并进行后处理，如图 1 所示。其实质是在 Revit 中嵌入结构计算软件的前处理和后处理，最终可实现在 Revit 中直接调用结构计算软件进行“结构分析”，且只使用“结构分析”功能。07结构专业Revit到PKPM贯通软件的开发http:/ 企业数字化转型与工程数字化创新 第1期 图1 Revit结构设计插件技术路线我 院 常 用 的 结 构 计 算 软 件 是 PKPM 和STAAD.PRO，混凝土结构通常采用 PKPM 软件的 PM+SATWE 模块进行计算。PM 为前处理模块，SATWE 是基于墙元理论的结构高层建筑结构空间有限元分析软件25，PM 和 SATWE 的原始数据都存贮在“.jws”文件中。2017 年 3 月 立 项 开 发 Revit 与 PKPM 软件 PM、SATWE 模 块 的 贯 通 软 件，命 名 为ReviSTRU，只开发在 Revit 中补全荷载、补全PM 和 SATWE 参数、输出“.jws”文件的功能。Revit 中导入 PKPM 内力和配筋结果，在 Revit 中生成梁、板、柱配筋图，因现有结构辅助设计软件已有开发，故本次不开发。编程语言采用microsoft 公司发布的面向对象的编程语言 C#。ReviSTRU 与现有结构辅助设计软件的重要区别在于：1)结构工程师先在 Revit 中人工创建 Revit三维模型、Revit 图纸。不需要读取结构计算软件中的模型，也不需要做自动成图的功能；2)解析 Revit 分析模型后，以覆盖的方式输出计算软件的源数据文件，不存在模型数据的更新问题；3)能够实现在 Revit 中直接调用结构计算软件并运行结构计算。2 软件设计ReviSTRU 主界面功能菜单(图 2)有如下功能：添加荷载、设计参数(含楼层信息、PM设计参数、SATWE 设计参数、角柱设置)、约束释放(钢构件约束对比、砼构件约束对比、约束识别、杆件角度表、材料等级表)、分析设置、上部分析。图2 ReviSTRU功能菜单主界面2.1 添加荷载在 Revit 中，荷载工况的添加与修改，可以利用 Revit 内置的“分析分析模型结构设置荷载工况”功能，不需要二次开发。需要注意，从 Revit2012 2022 版，Revit一直只有 6 种荷载工况(图 3)。前 3 种是空间荷载，与构件无关联；后 3 种主体荷载虽与构件有关联，但仅能表示构件两端的节点荷载、沿构件通长分布的线荷载、整个楼板上的面荷载。Revit 不直接支持的荷载，目前只能用空