第1章绪论
1.1研究背景与意义
1.1.1研究背景
我国地理位置处于环太平洋及欧亚大陆地震带之间，地震出现频率较高，受震灾次数较多[1]，经过我国建筑业的日益发展，在建筑结构抗震领域取得较大突破，积累了大量经验，然而在建筑机电工程领域，其抗震设计研究方面仍处于起步阶段。
各类管线系统是否不跌落，以及重要的生命线（如：消防系统和排烟系统）能否正常运转，是关系到人身安全和财产安全不可或缺的因素之一。2008年汶川地震后，我国遭受震害损失严重，尤其管线系统的破坏，对人员逃生及灾后重建带来严重影响，因此我国对建筑机电领域抗震设计越来越重视，并于2015年正式实施《建筑机电工程抗震设计规范》[2]。其中管道支吊架的设计是建筑机电领域方面不可或缺的组成部分，合理对其进行布置可以保证管线系统在日常运行及遭遇地震时得到有效的保护，承受管线的重力荷载并抵抗来自各方向的地震力作用。
21世纪，我国步入计算机时代，信息技术与各行各业紧密的联系起来，建筑工程行业主要的特点是一项数字改革：由手绘到技术制图的过渡。由于计算机的信息处理效率高、速度快，使其在建筑行业得以应用。CAD的使用解决了手工作图的弊端，提高了各专业人员工作效率，被看作是计算机设计与建筑行业的高效结合[3]，无论是从方案设计、方案优化等方面，效果都有了显著提升，使建筑行业进入新的时代。
近年来，随着时代的发展，科技的进步，建筑的复杂程度越来越高，人们对于建筑的要求也越来越多，CAD的发展也受到了限制，BIM(建筑信息模型)概念的提出，使建筑行业进入一个新的阶段，与二维的CAD技术相比，BIM不仅仅是将数字进行简单的集成，而是一种应用于工程全生命周期的管理工具，通过参数化模型整合项目中的各种相关信息，在项目各个阶段进行共享传递，实现了在项目建设过程中提高效率、缩短工期以及节约成本等目标，BIM技术的出现解决了传统二维设计的弊端，对CAD技术进行取长补短，并将全部信息保存于模型中，为各专业之间的交流协作提供了方便[4]，本系统的开发将BIM技术与管道支吊架技术结合，为设计师带来了极大便利，有助于设计效率的提升，具有重要的现实意义。
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1.2国内外研究现状
1.2.1 BIM技术国外研究现状
建筑信息化理念起源于美国，同时也是各个国家中BIM技术研究和应用较成熟的国家之一。1996年，由美国发明者学会发表了“虚拟建设”的理念，而后又阐述了基于网络的工程项目管理的观点。
2002年，美国Autodesk公司于收购Revit，正式提出BIM（Building InformationModelling）理念，即信息化模型，集成项目全过程的信息，包括从规划开始，到设计、施工、运维等各个阶段产生的数据。
2003年，在美国总务署(GSA)宣传下，实行“National3D-4D-BIM Program”计划[7]，该计划通过GSA实际在建工程作为BIM测试工程，对BIM技术进行工程项目生命全周期解决方案的测试，对BIM的推广起到了积极作用。
2006年，美国开始修订基于IFC数据格式的BIM标准NBIMS，由此形成了美国BIM技术方面的标准体系[8]。
2010年，韩国首次推出《建筑BIM使用指南》，并创建了国家性BIM推广发展项目计划[9]，对建筑师及结构设计师采用BIM技术时，对应具备的能力以及BIM技术的使用原则等进行阐述。
日本建筑学会于2012年7月拟定了与其国家相关的BIM规范，规范对如何培养合格的BIM团队、对信息化模型的数据处理方法、利用BIM技术进行造价预算以及施工模拟等方面的条文进行了介绍。
2011年，英国方面发表了名为“Government Construction Strategy”的标准[10]，要求全面使用BIM技术进行相关设计，并将相关项目文件进行数字化处理、保存。
2011年，新加坡为支持推动BIM在建筑领域的发展，强制要求提交全专业信息化模型，规定了在2015年底对不小于5000m²的工程项目都必须上报BIM模型的相关指标[11]。
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第2章BIM技术与Revit二次开发介绍
2.1 BIM技术
2.1.1 BIM的理念
BIM即建筑信息化模型（Building Information Modeling），以数据信息为载体，是一种数字化、信息化的应用。BIM技术不单是一个三维设计软件，而是一种设计思想、一种概念[39]。BIM模型不仅包括工程中的各项参数信息，同时可以模拟各种管理行为，例如：光照、天气、传热等。随时对有关信息进行添加、更改和更新，加强了各参与方的交流与合作，如图2-1表示BIM技术在项目全生命周期的应用。
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2.2 Revit二次开发技术
2.2.1 Revit平台
Revit是Autodesk公司一套系列软件的名称，提供了Architecture、MEP和Structure三个主要模块，是目前建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一[41]，具有实现参数化控制功能的特点，通过设置参数将Revit中的构件模型进行关联，用户只需控制参数即可快速生成并修改相关模型，实现模型的可视化更新；图元的可重复利用性的特点，Revit中图元的理念做到了使用户快捷创建并修改模型；具有开放的RevitAPI，可以使BIM工程师根据需求自己拓展软件功能，提高工作效率；实现了大部分软件的数据交换，支持例如IFC、DWG、DGN、DXF、DWF、FBX、SAT等格式，实现了项目中各个参与方的协调工作，如：链接点云文件进行逆向建模，链接Geomagic进行施工质量检测等。
尽管Revit的强大之处得到设计院和企业的肯定和支持，但同时存在一些缺陷，比如：在进行IFC标准进行格式数据导出时，无法准确导出；对于规模较大的信息模型，严重降低了计算机的处理速度，需要进行轻量化设计；Revit不适于异型建筑及复杂曲面的建模，需要进行二次开发等。
2.2.2 RevitAPI及接口介绍
Revit作为BIM软件的领跑者，除了自身功能丰富之外，也提供对应的API，即应用程序编程接口。利用API可以帮助工程师实现真正的控制Revit，把复杂的人工完成的工作自动化，根据项目的需要随意对模型进行创建、删除并修改，获取文档中的信息；其次，可以避免重复操作。根据程序不同的执行方法，即按顺序执行，条件执行，循环执行等，对于特定工作流，通过编译，实现自动化设定的流程；还可以实现文件格式互通，满足数据交互需求，真正实现在一个平台上完成所有工作。
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第3章管道支吊架布置原则及受力分析.......................21
3.1管道支吊架介绍............................................21
3.2管道支吊架布置方法...............................22
第4章自动化管道支吊架系统程序设计..............................33
4.1程序设计思路.........................................33
4.2参数化族模型设计...........................33
第5章工程应用案例与模型轻量化展示..........................69
5.1工程概况...............................69
5.2管道支吊架自动化设计............................71
第5章自动化系统工程应用案例与模型轻量化展示
5.1工程概况
该工程项目为邢台市某一地下车库，地下建筑面积为20303.2㎡，其结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，抗震设防，烈度7度，抗震设防类别为丙类，场地类别为Ⅱ类，建筑规模为特大型，主要分为四个区域，如图5-1所示，分别为：一区地下车库一段、一区地下车库二段、二区地下车库、三区地下车库，图5-2为地下车库一层全专业Revit模型。
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结论与展望
传统的设计方法比较落后，导致重复繁琐的管道支吊架布点和校核工作主要通过人工完成，自动化程度低，材料浪费严重，严重影响设计精度和项目进度，而BIM技术为现代建筑行业信息化发展提供了巨大技术支撑，本文通过对BIM技术深层次地探究，开发了一种集成于Revit环境的管道支吊架自动化设计系统，极大提高设计效率，减少设计师工作量，并将其成功应用于邢台市某一地下车库，得出以下结论：
(1)将BIM技术、Revit二次开发技术、管道支吊架相关技术三者结合，以BIM技术为基础，利用C#语言，选用Visual Studio 2017为平台对Revit进行开发，讨论了Revit API的对象结构以及相关函数的使用方法，研究并实现了建筑机电领域中管道支吊架的自动化布设、自动受力校核及轻量化格式导出。
(2)参考相关图集，通过在Revit样板中建立参照平面，设计各管线类型对应的管道支吊架族模型，并为族模型添加参数，实现在后期布设时对管道变径处和拐弯处自动识别，实现了参数化族模型的设计与参数化约束的自动生成。
(3)结合二次开发技术，选用WPF程序实现RibbonUI设计，并利用外部命令接口引入到Revit中；通过相关API函数将各类管道支吊架族模型载入程序，通过递归的方式识别管道曲线坐标，完成了布设点位的生成，并自动调整模型方向，实现了自动化布设，并以三维可视化的方式展示设计方案，提高了设计效率和设计精度。
(4)根据承重支吊架和抗震支吊架所承担的作用不同，对其关键节点进行受力分析，通过调用相关API函数，选择当前管线类别对应的BuiltInCategory枚举值并用OfC lass方法获取族实例，利用Lookup对有关参数进行查看和数值提取，进行程序编写，实现管道支吊架自动受力计算系统，供设计师参考。
(5)针对存储大量数据Revit模型在浏览时操作不流畅、系统卡顿等现象，本文通过对API中的IExportContext接口进行研究，创建了模型轻量化程序，将体量较大的模型进行数据格式转换，导出3D模型通用格式Obj，极大的压缩了模型所占内存，打破了BIM三维结构模型对专业软件的依赖性，从技术上解决了查看Revit模型时的计算机设备条件限制，降低了计算机配置需求。追求更轻、更快、更便捷的模型数据查看，提高用户浏览体验。拓展了BIM技术的应用场景。
参考文献（略）