CN108959694A - 一种大体量复杂建筑的bim几何模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，通过对BIM模型进行分层、分块、分类处理；建立项目文件所需要的参数化构件和部件库；建立项目整体文件所统一需要的样板文件，通过调用统一的构件和部件库分别建立各层、各块、各类的子项目文件；基于子项目文件基础定位信息，利用空间几何算法，建立各子项目的链接参数，将各子项目的BIM模型进行链接并绑定，完成BIM模型的建立。本发明分层分块的轻量化建模方案，降低了模型的复杂度，使得建模过程更容易实施，同时，建模过程可多终端进行，大幅度提高建模速度，另外，上传至云端的统一参数化族库，方便在子项目建立时随时进行调用和参数定义，减少了重复性的建模的工序，工作效率大幅度提高。

Description

一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法

技术领域

本发明涉及建筑工程信息化技术领域，涉及大体量复杂建筑的建筑信息模型构建方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling)作为建筑业出现的新技术，其核心是以建筑全生命周期的各项相关信息数据作为基础而建立的完整的、高度集成的三维信息化模型，从而在建筑工程设计、招投标、施工及运维管理等整个生命周期内提高建筑工程的信息化、集成化程度。

基于BIM技术建立建筑的三维信息化模型，是建筑设计和深化设计的需要，BIM技术的应用之初，便是要进行模型的构建，仅对建筑结构专业来看，一个完整的BIM模型，便要包括柱、梁、楼板、墙、基础及配景等多个方面，而每一个方面所包含的构件和部件信息量又十分巨大，对一个中小体量的建筑，对其进行BIM模型构建的复杂程度已经很高。

Autodesk Revit是目前主流的建模软件，其应用也最为广泛，但Revit建模技术方面存在以下技术问题：(1)传统建模方案都采用建筑、结构、机电等相关专业分开，各自建立其相应的Revit模型，虽然可以在一定程度上减少模型的体量，但当对整个建筑进行数据分析(如管线碰撞、施工模拟、性能分析)时，必须是一个完整的BIM模型，这对PC端的数据处理能力要求是极高的，很大程度上限制了大体量BIM模型的构建。(2)在单体建筑建模技术上来讲，Revit建模首先是基于一个样板文件建立一个项目文件，然后在项目文件中逐步进行标高、轴网、柱、梁、墙、楼板、配景等的绘制，这就使得建模流程只能由一个PC端且单线程进行，耗时且工序繁琐。(3)在项目文件所依赖的样板文件中，自带的构件和部件族很少，不可能满足工程需求，这就必须要从项目外载入所需要的族文件，而且要对每一个族文件进行定位和编辑，对一个中小体量的建筑，其需要的族文件可能在几十到几百个不等，但对大体量或超大体量的建筑，其所需要的族文件数量就高达几千甚至几万，这对模型内存的要求和建模工作量是十分巨大的。

发明内容

针对现有Revit建模存在对PC端的数据处理能力要求高、建模流程工序繁琐及建模工作量大等问题，提出一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，其采用如下方案实现：

一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，包括如下步骤：

步骤A、对BIM模型进行分割处理

对BIM模型按标高分层、按区域分块、按配景分类处理，依据所有构件和部件的空间几何信息确定标准样板文件；

步骤B、建立项目级云端BIM构件和部件库

参数化构建模型所需族，将所有的参数化族按照专业、类型、用途进行逐级分类，形成模型所需的项目级BIM参数化构件和部件库，将构件和部件库上传至云端；

步骤C、建立子项目BIM模型

先确定子项目的项目基点，再给定其链接参数，基于建立的标准样板文件和云端BIM构件和部件库，赋予子模型空间的定位信息，通过调用构件和部件库内的参数化族文件，建立起子项目BIM模型；

步骤D、子项目BIM模型参数化链接

先确定总项目文件的项目基点，利用空间几何算法，建立各子项目的链接参数，将各子项目的BIM模型进行链接并绑定，完成大体量复杂建筑的BIM模型的建立。

进一步地，所述步骤D包含：

步骤D1、基于步骤A所建立的标准样板文件建立一个空白的总项目文件，定义步骤C所建立的各子项目BIM模型链接基点与链接参数；

步骤D2、将所有步骤C建立的子项目BIM模型在总项目文件中通过空间几何算法、链接基点、链接参数进行高精度集成，从几何形态上完成BIM模型整体的构建；

步骤D3、将所有子项目BIM模型在总项目文件中进行嵌入，完成所有链接的绑定，最终建立起大体量复杂建筑的BIM几何模型。

进一步地，所述步骤C中，子项目的建立是多终端同时进行的。

进一步地，所述步骤A中，样板文件中包括模型有标高、轴网和辅助线/面空间定位信息。

进一步地，所述步骤A中，依据构件和部件的密集程度、复杂程度及关联性规定进行分块。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)建模过程的轻量化实施。本发明针对大体量复杂建筑建模的问题，提出分层分块的轻量化建模方案，将大体量BIM建筑信息模型按照构件和部件的数量和复杂程度分割为若干子模型，从而降低了模型的复杂度，减少构件和部件信息量，同时小体量的BIM子模型对PC端的数据处理能力要求低，使得建模过程更容易实施。

(2)建模过程的多终端进行。对于子项目BIM模型，多个PC端同时进行建模，最后在一个终端进行高精度集成，在保证模型精度的基础上，大幅度提高建模速度。

(3)项目级参数化BIM构件和部件库的建立。对整个项目所需要的族文件，建立统一的参数化族库，并将族库上传至云端，使得项目的构件和部件样板标准化、构件和部件参数统一化，将族文件的重复构建率降为0，而且方便在子项目建立时随时进行调用和参数定义，减少了重复性的建模的工序，工作效率大幅度提高。

(4)子项目文件的参数化链接。利用空间几何算法，在分层分块时对每一个子项目文件进行设定项目基点，建立三向的参数化链接算法，通过项目基点与链接算法在总项目模型中进行集成并最终嵌入绑定，最终完成大体量复杂建筑BIM几何模型的构建。

附图说明

图1为本发明实施例大体量复杂建筑的BIM模型构建流程图；

图2为本发明实施例构件库逐级分类框图；

图3为本发明实施例BIM模型分层示意图；

图4为本发明实施例BIM模型分块示意图；

图5为本发明实施例大体量复杂建筑BIM几何模型图。

具体实施方式

本发明主要通过在建立BIM建筑信息模型之前，对模型进行按标高分层、按区域分块、按配景分类处理；对模型所有的构件和部件进行汇总和编制，建立项目文件所需要的参数化构件和部件库；建立项目文件所统一需要的样板文件，通过调用统一的构件和部件库分别建立各层、各块、各类的子项目文件；子项目可在不同终端完成，放置云端；在项目整体层面，建立标准样板，按照每个子项目模型基点和子项目空间X、Y、Z三向定位，在云端整体合模。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参考图1，本实施例提出一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，包括：

Step A、对BIM模型分割处理

本步骤主要对BIM模型进行分层、分块和分类处理，依据所有构件和部件的空间几何信息确定标准样板文件。BIM模型的分层分块处理，将传统BIM模型的单流程建模方法，创新为多个子BIM模型、多个子流程同时进行的建模方法。由于子模型的信息含量小，故本发明可在普通PC端即可完成，避免了只有在高配电脑才可以完成的传统建模流程，解决大体量复杂BIM模型占用空间太大，根本无法运行的问题。

具体地包括：

A1、给定一个预建立的大体量复杂BIM模型(以下简称模型)，分别确定模型的标高和轴网信息，对模型按照标高进行分层处理，从标高N(N≥1，N为整数)至标高N+1所包含的空间范围为一层；

A2、对每一层基于轴网定位信息，按照模型构件和部件的密集程度、复杂程度、关联性及规范相关规定的原则，将每一层模型智能分割为若干块(区域)；

A3、根据分层分块的空间几何关系，建立起各层、各块间的链接参数，给定相对应的几何算法，用于项目总模型的参数化链接。

Step B、建立项目级云端BIM构件和部件库

本步骤先建立每一个参数化族，然后对项目所需的所有族文件按专业、类型、用途进行逐级分类，最后将BIM构件和部件库上传至云端。

具体地包括：

B1、参数化构建模型所需族；

B2、将所有的参数化族按照专业、类型、用途进行逐级分类(可参考图2)，形成模型所需的项目级BIM参数化构件和部件库；

B3、将构件和部件库上传至云端，多终端可随时进行调用。

Step C、建立子项目BIM模型

本步骤子项目的建立是多终端同时进行的，即每一终端只进行一个子项目BIM模型的建立。参考图1，先确定子项目的项目基点，再给定其链接参数，基建立的标准样板和云端参数化构件和部件库，赋予子模型空间的定位信息，通过调用构件和部件库内的参数化族文件，建立起子项目BIM模型。

具体包括：

C1、将分层分块后的BIM模型方案，分配到多个终端，由多个终端同时进行建模；

C2、基于标准样板，分别由各终端建立的单个子项目文件，根据不同子项目文件在模型中空间定位，定义子项目模型的项目基点；

C3、进行子项目模型构建，基于步骤A所建立的标准样板，和步骤B所建立的云端BIM参数化构件和部件库中直接进行调用族和构件和部件，定义相关参数，构建子项目BIM模型。

Step D、子项目BIM模型参数化链接

本步骤先确定总项目文件的项目基点，利用空间几何算法，建立各子项目的链接参数，将各子项目的BIM模型进行链接并绑定，完成大体量复杂建筑的BIM模型的建立。

具体地包括：

步骤D1、基于步骤A所建立的标准样板文件建立一个空白的总项目文件，定义步骤C所建立的各子项目BIM模型链接基点与链接参数；

步骤D2、将所有步骤C建立的子项目BIM模型在总项目文件中通过空间几何算法、链接基点、链接参数进行高精度集成，从几何形态上完成BIM模型整体的构建；

步骤D3、将所有子项目BIM模型在总项目文件中进行嵌入，完成所有链接的绑定，最终建立大体量复杂建筑的BIM几何模型。

传统建模方案以构件或族为单位进行链接，本发明将链接单位扩展为子项目，项目级别链接实施，极大减小了链接复杂程度。链接参数由项目基点和子项目空间X、Y、Z三向定位共同确定，提高各子模型链接吻合度，减少繁琐的链接纠正工序。

下面结合“绿空之城”项目说明大体量BIM复杂模型构建过程。

“绿空之城”项目简介：主体建筑总占地面积为121500㎡，共七层，一层主体建筑的建筑面积为121500㎡，二到七层主体建筑的建筑面积为97800㎡，主体建筑的总建筑面积为708300㎡。二层距离地面13m，二到七层高度均为30m，总高193m。每层为450m×270m的矩形，其中南北向跨度为450m，东西向跨度为270m，每层外围设有1.2米的防护栏杆，顶层设置“空中花园”。

设计有242栋别墅、1栋商业餐饮楼、1栋健身娱乐楼、1栋幼儿园与儿童乐园楼、1栋老年安居楼及4个立体停车场，最大停车数目可达3392辆，是一座以住宅为核心的综合体公共建筑。

该项目为超大体量复杂建筑，其BIM模型体量巨大，所包含族和构件的种类高达2000余种，涉及几何信息和专业信息中建筑结构BIM模型的构建，普通建模方案无法完成。

BIM模型构建过程：

1、BIM模型分层、分块

1.1确定主体建筑标高轴网定位信息后，对模型按标高进行分层处理，共分为7层，如图3所示(标高F0-F6，相邻两标高所包含的空间范围各为一层，空中花园为一层)。

1.2主项目BIM模型轴网定位信息将建筑平面划分为15*9＝135个30m*30m的方形区域，对有密集构件的区域，每单个或多个相邻区域划分为一块，具体视构件复杂程度及密集程度而定；对没有密集构件的区域，每层直接均分为2块；按照以上原则，将主体建筑一层划分为12块，二至七层每层划分为8块，如图4所示，空中花园划分为4块，项目主体建筑共划分为64块。

1.3由各层各块的空间几何关系，给定各层、块的空间定位坐标及链接对应几何算法。

上述分层、分块步骤将大体量复杂建筑信息模型分割为若干小体量的子模型，实现BIM模型建立过程的轻量化实施，减少建模过程对PC端数据处理能力的要求，分割建模流程，提高效率。

2、确定项目标准样板

基于Autodesk Revit2016建模软件，建立模型标准样板文件(.rte文件)，样板文件中包含项目主体建筑的标高信息、每层的轴网定位信息、辅助线(面)信息，以及软件自带的基本构件。

3、建立项目级云端BIM构件库

3.1基于Autodesk Revit2016建模软件，建立项目所需要的参数化族文件。

3.2将所有的参数化族按照专业、类型、用途进行逐级分类，形成模型所需的项目级BIM参数化构件库。

3.3将构件库上传至云端，方便多终端随时进行调用。

上述建立项目级BIM构件库并上传至云端，所有终端可随时调用，解决了传统建模过程中多专业对同一构件的参数定义产生偏差的问题，可实现建模过程构件的统一和协同，保证高精度建模。

4、建立各子项目BIM模型

4.1将64块分割完成后的BIM模型方案，分配到N个终端(每个终端可进行单个或多个子BIM模型的建立)，同时进行建模。

4.2N个终端基于模型标准样板文件(.rte文件)，建立的单个子项目文件(.rvt文件)，根据分块后模型的空间定位坐标，定义该子项目模型的项目基点。

4.3需要的族和构件从云端BIM构件库中进行调用并定义相关参数，各终端进行子项目BIM模型构建。

上述步骤通过建立项目统一的标准样板文件，所有构件的定位信息均包含其中，实现一个BIM模型的多终端同时建模，一个BIM模型分割为N个子项目，减少了每个子项目的构件数量和建模复杂程度，降低建模难度，而且可以大幅度缩短建模时间。

5、子项目BIM模型参数化链接

5.1基于步骤2建立的标准样板文件(.rte文件)，建立一个总的项目文件(.rvt文件)，定义总项目文件的项目基点。

5.2将步骤4完成的子项目BIM模型在总项目文件中执行Revit链接，通过空间几何关系和项目基点定位将所有项目文件进行合并，如图5所示。

5.4绑定所有链接文件，最终建立起大体量复杂建筑BIM几何模型。

上述链接步骤，所有子项目的参数化链接不受时间限制，随时可对任一已完成的子项目BIM文件进行定位与链接、绑定，实现多终端同时建模，单终端随时集成，提高建模效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，其特征在于包括：

步骤A、对BIM模型进行分割处理

对BIM模型按标高分层、按区域分块、按构件和部件分类处理，依据所有构件和部件的空间几何信息确定标准样板文件；

步骤B、建立项目级云端BIM构件和部件库

参数化构建模型构件和部件族，将所有的参数化构件和部件族按照专业、类型、用途进行逐级分类，形成模型所需的子项目级BIM参数化构件和部件库，将构件和部件库上传至云端；

步骤C、建立子项目BIM模型

先确定子项目的项目基点，再给定其链接参数，基于建立的标准样板文件和云端BIM构件和部件库，赋予子模型空间的定位信息，通过调用构件和部件库内的参数化族文件，建立起子项目BIM模型；

步骤D、子项目BIM模型参数化链接

先确定总项目文件的项目基点，利用空间几何算法和子项目空间X、Y、Z三向定位，建立各子项目的链接参数，将各子项目的BIM模型进行链接并绑定，完成大体量复杂建筑的BIM模型的建立。

2.根据权利要求1所述的一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，其特征在于：所述步骤D包含：

步骤D1、基于步骤A所建立的标准样板文件建立一个空白的总项目文件，定义步骤C所建立的各子项目BIM模型链接基点与链接参数；

步骤D2、将所有步骤C建立的子项目BIM模型在总项目文件中通过空间几何算法、链接基点、链接参数进行高精度集成，从几何形态上完成BIM模型整体的构建；

步骤D3、将所有子项目BIM模型在总项目文件中进行嵌入，完成所有链接的绑定，最终建立大体量复杂建筑的BIM几何模型。

3.根据权利要求1所述的一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，其特征在于：所述步骤C中，子项目的建立是多终端同时进行的。

4.根据权利要求1所述的一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，其特征在于：所述步骤A中，样板文件中包括模型有标高、轴网和辅助线/面空间定位信息。

5.根据权利要求1所述的一种大体量复杂建筑的BIM几何模型构建方法，其特征在于：所述步骤A中，依据构件和部件的密集程度、复杂程度及关联性规定进行分块。