数据转换程序在变电站三维协同设计中的应用

2021-02-01马彦玲侯盛文

山西建筑 2021年4期

曹欣冯璀马彦玲侯盛文

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原 030001)

1 概述

在电网建设形势新要求要求创新电网设计技术，深化三维设计应用，推进工程建设精益管理，助力电网高质量建设，变电工程专业软件能够进行三维设计平台数据互导、协同设计。

大部分设计院的三维数字化基础平台为Bentley Substation、博超STD-R平台，同时变电站建筑物建模抗震计算和设计出图又是在结构软件(如PKPM软件)完成，亟待解决结构专业在参与三维协同设计过程中的数据互通、简化建模、数据一致、提高效率是三维设计软件协同设计的首要问题。

2 数据接口匹配

土建结构设计计算分析中结构分析软件均采用自己的数据描述，虽然数据描述的格式和结构不同，但分析方法都是基于有限元分析原理，因此描述的对象是基本相同的，包括节点信息、单元信息、约束、荷载等。接下来以PKPM数据接口和Revit接口为例进行匹配说明。

2.1 PKPM数据接口

PKPM软件是中国建筑科学研究院研发的结构设计软件，在工程设计领域已被结构专业设计人员广泛应用。PKPM通过平面建模方式使得设计人员方便快捷的建立三维计算模型，并通过核心分析设计模块SATWE进行分析设计。

为了与其他三维设计软件进行数据互通，PKPM正式发布了结构软件数据接口PDB-IO，该接口可对PKPM的结构数据进行二次开发，提供C++，Fotran两种接口API,C++使用的方式为：在项目的头文件中添加pdb_Common_Data.h和pdb_Common_Interface.h两个头文件，链接库文件pdb_Common_Interface.lib，将Runtime的动态库文件拷贝到程序运行目录内。其中接口包含的结构数据信息如下：

SAP_SYSINFO_IO：获取模型节点总数、构件总数、层数、静力工况数、分析计算控制信息、通用参数信息、地震作用信息、结构设计信息的接口；

SAP_COORDINATES_IO：获取模型中所有节点坐标数组信息接口；

SAP_MATERIALS_IO：获取模型材料类型及材料定义参数信息接口；

SAP_BAR_SECTIONS_IO：获取模型截面类型及截面定义参数信息接口；

SAP_IGRID_IO：获取所有网格起始点、网格弧高等信息接口；

SAP_NELE_IO：获取各层梁、柱、墙、板等构件数量信息接口；

SAP_ELEDEF_IO：获取各层梁、柱、墙、板等构件截面号、材料号、节点号、偏心号等构件几何信息和构件属性信息接口。

2.2 Revit接口

Revit是一款强大的参数化三维建模半开源软件，是目前市面上适用范围最广的BIM软件，Revit二次开发接口提供了完整的动态链接库，其中RevitAPI.dll程序集包含了访问Revit中数据库的方法，包含了Application，Document，Element，Parameter以及其他相关接口，因此Revit是可以进行二次开发的，开发人员可通过如C#，VB以及C++编程语言进行编程。

本文使用C#编程语言进行开发，创建的项目中需要引用以下应用程序集：

Autodesk.Revit.UI;

Autodesk.Revit.DB;

Autodesk.Revit.UI.Selection;

Autodesk.Revit.ApplicationServices;

Autodesk.Revit.DB.Structure;

Autodesk.Revit.Attributes。

3 接口程序实现

3.1 开发工具

Visual Studio是一个集成开发环境工具集，是最流行的Windows平台应用程序的IDE，支持多种不同程序语言进行开发，提供高级开发工具、调试功能、数据库功能等，帮助在各种平台上快速创建应用程序；C#语言是建立在C++和JAVA基础上的一门新的语言，是编写.NET框架的语言。.NET Framework集成了现有产品的特点形成了单一的开发环境中，该环境大大简化了应用程序的开发。

3.2 数据转换流程及数据描述

PKPM模型转换为Revit模型的过程，具体见图1。

模型数据结构主要为工程结构的数据，包括工程总信息、节点信息、网格信息、截面信息、材料信息、构件信息(梁、柱、墙、板)以及荷载信息(见表1)。

表1 模型数据信息表

3.3 Revit模型复建与匹配

Revit模型复建程序是将MDB.TXT中的数据变为博超软件工程模型的过程。该程序流程图见图2。在Revit中，所有模型的建立都是通过各式各样的族搭建而成的，通过解析MDB.TXT中的几何参数，匹配到Revit框架截面族的参数中，即可复建与实际模型相匹配的构件。

4 工程应用

利用本文的方法对新疆某750 kV变电站工程进行三维数据协同设计，该工程是国家电网公司三维设计试点工程。站内建筑有主控通信楼，各级继电器小室以及安保器材室、警卫室、生活泵房等辅助建筑。以上房屋均考虑抗震设计计算并通过PKPM数据接口完成数据导入至三维博超设计平台完成协同设计。以下为PKPM模型数据和使用本文开发的Revit接口得到的继电器小室博超三维模型(如图3所示)，由图3可知数据接口导接完美实现。

通过数据接口将模型中梁、柱、板的混凝土保护层、配筋信息也如实反映至三维设计平台中(见图4)。本接口使用完全满足了国网三维设计工程需要。