技术 | BIM在管道支吊架绘制及其应用的探索

前言

BIM设计近些年越来越得到大家的认可，被广泛应用在各行各业的工程设计中。AutodeskRevit是三维设计中用到的一款主流设计软件，本文将AutodeskRevit与管道系统支吊架相结合，旨在探索如何在三维设计中制作、并使用管道支吊架。

AutodeskRevit是为建筑信息模型(Building In-formation Modeling，BIM)服务的综合应用程序，包含适用于建筑设计、设备和结构工程及工程施工的各项功能。AutodeskRevit通过参数驱动模型即时呈现设计师的工作并提高设计精度；通过协同工作加强设备专业和建筑、结构专业间的信息沟通以减少冲突；通过模型分析支持节能设计；通过自动更新变更，减少整个项目设计的失误，是BIM设计中的主流应用软件，在民用及工业建筑设计中广泛应用。

管道支吊架是除了管道、管件及管道附件之外的管道系统重要组成部分。工程上用来控制管道振动、限制管道位移、承担管道重量并将其产生的动静荷载传导到构(建)筑物之上的各种装置与组件都属于管道支吊架的范畴。

在水泥工艺设计中，暖通动力管道需要沿着构(建)筑物敷设，在敷设过程中是离不开各种类型的管道支吊架的。暖通动力管道支吊架的主要作用是限制管道位移及承载管道荷载。在传统的二维设计中，管道支吊架可以通过AutoCAD平面线条的组合在二维图纸中示意出来，对于具体的型式及安装方式方法，现场施工人员可以参考相关的支吊架标准图集或者对应项目的管道支吊架大样图。而在三维设计中，所有的东西都需要在立体空间呈现出来，因此与二维设计相比，三维设计中支吊架需要具备以下特点：(1)三维设计的特点决定了支吊架的外形必须与现场实际安装的管道支吊架相同；(2)设计中管道支吊架数量较多，所以必须易于布置；(3)三维设计要求能够自动生成精确的支吊架材料量，因此管道支吊架的材料统计要求必须准确。

水泥工艺设计中涉及暖通动力管道较多，常见的管道有供暖供冷管道、压缩空气管道、柴油管道等，其中压缩空气管道是水泥厂必有的。民用工程设计中的构(建)筑物外形轮廓相对整齐规则，而水泥厂工艺设计中涉及到的窑尾预热器、高大的料库、物料输送的廊道形状比较复杂，工程设计有一定的独特之处。本文根据水泥工艺设计自身特点，参考相关的支吊架图集，以压缩空气管道系统为例，选取了几种常用管道支吊架型式进行研究，见图1～6。

根据前述用到管道支吊架几种型式，绘制相应的管道支吊架族以备在管道三维设计中布置使用。下面以支架类型1为例说明支吊架族的绘制过程。

Revit族是某一类别中图元的类，是根据参数(属性)集的共用、使用上的相同和图形表示的相似来对图元进行分组。一个族中不同图元的部分或全部属性可能有不同的值，但属性的设置是相同的。

“族”是Revit中使用的一个功能强大的概念，有助于更轻松地管理数据和进行修改。每个族图元能够在其内定义多种类型，根据族的创建者的设计，每种类型可以具有不同的尺寸、形状、材质设置或其他参数变量。AutodeskRevit族类型可分为三种：系统族，标准构件族及内建族。

笔者将管道支吊架族定义为“构件族”中的管道附件族。创建族时，选择的族样板类型为“公制常规模型”，打开族样板后，在软件左上角设置“族类别和族参数”，族的类别和族参数的设置内容见图7。

图7 族类别和族参数

下一步是绘制支架族外形，并将相关尺寸外形参数化处理。

在绘制之前，首先介绍如下用到的几个概念。

嵌套族：对于由多个零部件组成的构件族，可以通过多个子族嵌套生成新族。按此思路，笔者新建“膨胀螺栓”及“带螺母的螺栓”两个常规模型族，并将它们嵌套到支吊架族中作为支吊架的部件(通过“插入”菜单中的“载人族”可能做好的族载人)。

拉伸：是Revit族绘制中常用到的命令之一，它是通过拉伸二维形状(轮廓)来创建三维形状的。支吊架中用的角钢、方形钢板及管箍等部件，在常规模型族样板中采用“拉伸”完成；

管道连接件：用于管道、管径及用来传输流体的其他构件。支吊架族轮廓外形绘制完毕后，在管箍中心创建管道连接件，并关联族参数，对于管道连接件需要关联的主要参数为管道直径／半径，设置系统分类(需要与设计的管道系统一致)，笔者建立的压缩空气管道系统属于Revit自带系的“其他”分类。

参数化：在某个或多个参数变化时，其余全部或部分参数能够随着该参数的变化而变化，且符合实际样本或实际工程的要求；在支吊架族中，要求其参数必须能够随着管道管径／管道中心距离墙体的距离不同而变化。

共享参数：在Revit项目设计统计模型数据时，经常发现模型构建没有我们需要统计的信息，那么我们可以通过在构件中添加共享参数，在项目中添加共享参数的方式增加构件的信息，这样就可以将我们想要统计的信息提取出来。

支吊架族绘制的具体步骤如下：

(1)绘制“膨胀螺栓”及“带螺母的螺栓”常规模型族；

(2)以“参照平面”交点为管道附件中心绘制管箍，并添加管道连接件；

(3)采用拉伸绘制支吊架中用到的型钢及方钢，并将型钢端部与方钢面锁定；

(4)将“膨胀螺栓”及“带螺母的螺栓”载人该族中，并将其与型钢和方钢锁定；

(5)将支吊架各尺寸参数化并建立共享参数。共享参数设置的目的是为了将支吊架的信息统计出来，根据支吊架的类型建立的主要共享参数见图8，绘制好的支吊架族见图9。

按照上述步骤，笔者根据需要将其他几种支吊架型式也绘制了出来，见图10。

为检验所设计的管道支吊架族的使用效果，将制作好的支吊架族载人到提前建好的压缩空气管网项目中，找到菜单“系统”，在“卫浴和管道”单击“管路附件”，在属性栏中选择已经载人的支吊架族。将支吊架族拖至需要布置支吊架管道位置，根据管道附件的性质，管道支吊架族能自动识别并根据管径自适应插入到管道，支吊架此时变为与压缩空气管道系统同一个系统颜色。

管道支吊架的布置方式。对于管径无变化的直管段进行批量布置，可以借助Revit自带的阵列命令实现，其他情况下的管段则需要逐个进行布置。布置好管道支吊架后，针对支吊架材料量的统计，笔者通过Revit的明细表功能实现。明细表属性“字段”见图12。

根据需要通过明细表属性的“过滤器”功能，可按照需要获取不同类型的支吊架材料量明细表，测试项目中支吊架型式1的材料统计量见表1。

本文按照实际工程中用到的管道支吊架，建立了三维支吊架族，并将建立的几种类型的族应用到测试项目中，绘制的支吊架族能够满足三维设计的要求，可以统计出详细的材料表。三维支吊架与二维支吊架的相比具有如下优势：

(1)立体形象。三维支吊架可以在三维模式下查看，能够更加准确的表达支吊架具体位置，相比二维而言要真实形象。

(2)自动统计支吊架材料量。三维支吊架在管网系统中布置好后，通过设置项目样板的明细表能够快速的获得支吊架材料的明细表，且该明细表的统计内容可以根据管网系统内支吊架的变化同步更新；而二维支吊架的统计需要逐个进行统计，支吊架个数变化，不能实现同步更新，且材料统计量相对于三维来讲不够准确。

作者：高强权，王团峰，谢煜芳，李兆爽

来源：《中国中材国际工程股份有限公司(南京)》

微信公众号：备件网（关注查询更多资讯）

（本文来源网络，若涉及版权问题，请作者来电或来函联系！）