黄 岩 张晓丹 毛燕红

(江苏建筑职业技术学院，建筑工业化与信息应用技术研究所，江苏 徐州 221116)

0 引言

建筑工业化和信息化正在引领着建筑业的发展，装配式建筑和BIM又是工业化和信息化在建筑工程的重要体现，通过BIM技术实现装配式构件的建立和修改是关键内容之一，基于BIM的装配式生产发展模式已经成为建筑行业发展的必然趋势[1]。装配式构件库作为BIM的一个重要组成部分，对于企业和高校都有重要意义。对于企业而言，逐步在建模过程中建立自己的构件库，对于今后的BIM应用是一个极大的积累，可以大量的节约时间和金钱成本。对于高校而言，建立自己的构件库，不仅对教学的可视化带来帮助，使同学们可以直观控制参数来调节构件，而且也能明显提高服务企业时的建模的速度和准确性。

国内在2015年后逐步开始对Revit二次开发进行研究。2016年，肖贝利用Revit二次开发程序，结合基坑开挖工程案例，实现开挖模型建立，相应的土方量也可以同时准确计算得到[2]。2017年，刘济凡和靳鸣对基于Revit的装配式建筑项目深化设计插件进行研究开发，使用BIM软件Revit对某装配式建筑项目进行深化设计的过程中，遇到软件没有装配式专用模块、效率低下的问题，通过对Revit软件的二次开发，减少了大量重复性的工作，使深化设计工作如期完成[3]。2019年，乔恩懋和丁琦基于Revit二次开发对空间网架结构BIM建模技术进行研究，通过对数据库接口进行二次开发，使建模流程自动化，进行干涉和遗漏自动检查，大大提高了钢结构空间网架的建模效率[4]。陶婉婉对BIM模型数据进行二次开发研究，有效的提取模型构件的基本属性、层次以及关联关系等相关数据信息[5]。

然而，现阶段的BIM软件对装配式建筑的支持还处于初始阶段，开发人员正在努力开发适应装配式的BIM软件，虽然市面上已经出现了很多相关软件，但由于装配式建筑发展迅速，现有软件不能完全适应装配式需求。作为主要的BIM软件Revit，本身没有单独的装配式模块，建模效率低下，导致装配式模型BIM模型建立和使用较常规现浇模型困难很多，建立的族参数化受限，钢筋等信息不能完全体现，没有令人满意的装配式插件可供用户使用，需要探索准确方便的Revit构件库插件来帮助装配式建模。

1 程序基本原理

本程序二次开发采用C#和Revit API。C#作为一款面向对象的编程语言，继承了C和C++的强大功能，同时和Java一样具有易用性，在编程语言排行榜常年位居前五，有大量编程案例。C#具有大量的函数和类库，调用十分方便，功能非常强大，且使用难度较C和C++低，面向对象的编程语句友好，非常适合Revit软件的二次开发[6]。

Revit API是AutoCAD为Revit二次开发专门提供的类库，包含了创建、删除、修改构件和构件信息，批量化操作构件，导入外部数据文件，执行第三方程序，自动分析BIM模型信息等几乎所有Revit操作。Revit API和C#有良好的接口，通过Visual Studio等集成开发环境可以灵活进行装配式构件库二次开发。

2 软件开发过程

2.1 需求分析和深化设计

遵循软件开发的一般过程，首先是需求分析，以较为复杂的叠合板为例，三维模型需要基本的参数来控制，这些参数要满足工程实际。然后是深化设计，将叠合板的每一个控制参数细化见表1。每个变量需要有一个唯一的名称作为区分，变量类型根据实际需要确定为整形、浮点型等，取值区间为变量的范围，是否可以为空值，防止不合理的数据带来软件错误。给每个变量定义合适的初始默认值，方便用户使用。

表1 叠合板控制变量参数表 mm

2.2 程序入口模块

Revit API提供了外部命令(IExternal Command)的形式来调用类库，最后生成DLL动态链接库文件，通过外部工具调用绘图命令，需要调用System，System.Collections.Generic，System.Text，System.Diagnostics，Autodesk.Revit，Autodesk.Revit.DB，Autodesk.Revit.UI等类库。

2.3 三维图形绘制模块

装配式构件绘制的实质是Revit中的族的建立。Revit API提供了Family类来管理族类型和族参数，包括FamilyManager，FamilyType，FamilyParameter等若干类。

Revit族有五种常见的绘制方式，包括拉伸、融合、旋转、放样、放样融合等，三维图形绘制模块正是采用这五种基本方法进行模型建立。通过族的五种方式创建的模型，可以进行移动、旋转、镜像、复制等方法来绘制和调整。本程序叠合板创建核心代码如下：

CurveArrArray caay = new CurveArrArray();

CurveArray cay1 = new CurveArray();

Autodesk.Revit.DB.XYZ nor1 = BasisZ;

SketchPlane skp = CreateSketchPlane(nor1, XYZ.Zero);

XYZ pt0 = XYZ.Zero;

XYZ pt1 = new XYZ(dhbl, 0, 0);

XYZ pt2 = new XYZ(dhbl, dhbk, 0);

XYZ pt3 = new XYZ(0, dhbk, 0);

Line linep1 = Line.CreateBound(pt0, pt1);

Line linep2 = Line.CreateBound(pt1, pt2);

Line linep3 = Line.CreateBound(pt2, pt3);

Line linep4 = Line.CreateBound(pt3, pt0);

cay1.Append(linep1);

cay2.Append(linep2);

cay3.Append(linep3);

cay4.Append(linep4);

curveArrArray.Append(cay1);

Extrusion rion = creationFamily.NewExtrusion(true, caay, skp, dhbg);

XYZ trans1 = new XYZ(0, 0, 0);

ElementTransform.Move(familyDocument, rion.Id, trans1);

2.4 图形界面交互模块

要友好的运行软件，必须有合理的GUI(Graphical User Interface)，图形界面使用户更加利于接受软件，使用常用的Ribbon界面模式，设计较为合理的图标，包含在Ribbon UI库中，使用Ribbon界面调出对话框。

以绘制叠合板为例，用户交互界面如图1所示。

2.5 注册程序

Revit调用插件时，需要提供插件的ID，才能正确加载，程序完成后，需要在Revit的addin文件中定义如下语句，进行程序注册。

3 装配式参数构件绘制

打开Revit 2019，创建项目模型或者族模型，使用外部程序加载装配式构件库插件后，提示绘制构件。根据提示可以绘制装配式构件，输入合适的参数，可以进行相应图元的绘制。如图2所示为Revit中布置的叠合板。

以叠合板为例，根据右侧图形界面提示，需要输入叠合板的长度、宽度、高度、桁架高度、上弦钢筋直径、下弦钢筋直径、腹杆钢筋直径、定尺长度以及桁架间距等参数，并注意系统提示的输入单位，点击确定按钮，系统会根据输入参数在Revit模型绘制界面自动绘制叠合板构件，并把相应参数传递到Revit族类型和族参数中，以方便下次修改。

图3为Revit中布置的叠合梁，包括叠合梁长，宽、高、顶部和底部钢筋直径、箍筋间距、箍筋直径、钢筋保护层厚度等参数。

图4为Revit中布置的预制剪力墙。包括剪力墙长、宽、高、墙洞数量和位置、墙洞长、宽、高、纵向和横向钢筋直径和间距、钢筋保护层厚度等。

开发环境采用Visual Studio 2019社区版开发，NetFramework 4.7版本，i5-4210u CPU，8G内存，Autodesk Revit采用2019版。

4 结论

本文采用C#对Revit进行装配式BIM构件库二次开发，得到以下结论：1)基于C#的Revit二次开发扩充了BIM装配式族库，减少了重复性工作，在一定程度上解决了Revit没有单独的装配式模块，建模效率低下的问题。2)基于C#的Revit二次开发可以较好的实现叠合板、叠合梁、预制柱、预制剪力墙、预制楼梯等常见装配式构件的参数化绘制和修改，形成参数化构件库。3)可以在此二次开发基础上进一步开发Revit装配式插件，进行装配式建筑整体建模，统计钢筋和混凝土量，基于Revit的装配式算量和造价，计算构件预制率，装配式5D施工动画制作等。