第 1 章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
进入二十一世纪以后，全球受到了信息化浪潮的影响，计算机应用也进入了高速发展时期，信息技术与各行业之攻的结合日益紧密，建筑行业中的计算机应用尤为明显。计算机在信息处二上具有极大的优势，对于需要经常修改信息的建筑设计人员来说，计算机应用与建筑行业的结合，改变了建筑设计师的工作方式，提高了建筑设计师的工作效率。
CAD(计算机辅助设计)作为在国内名度特别很的建筑行业绘图设计软件，被看作是建筑设计与计算机辅助设计应用的完美结合[1]。从上世纪八十年代开始，我国建筑行业才开始使用计算机辅助设计技术，设计院及设计师引进了推广了 CAD 图形设计软件，通过几年的学习和借鉴 CAD 图形设计，一些软件企业开发出了符合我国国情的绘图软件、结构软件和造价软件[2]。CAD 软件的应用转变了设计师的原始手工绘图的工作方式，使设计师从传统的手工绘图和人工计算迭代的设计模式中解脱出来，同时在整个项目设计的进度、效率以及方案的优化上，都有了明显的提高。因此，CAD 技术的应用在国内建筑行业的发展进程中是一次新的革命，从纯手工设计计算到计算机设计计算方式的转变，使得建筑行业以新的工作方式蓬勃发展。
近年来，建筑行业的发展也随着 CAD 时代的发展遇到了困难点，建筑的复杂度、综合性逐渐提高，使 CAD 绘制二维图的方式有了很大的局限性。Bilal Succar[3]教授对 BIM 的成熟度划分为前 BIM 时代和后 BIM 时代。BIM 以三维数字技术作为突破口，准确有效地运用数字化模型中的项目所有信息在项目的全生命周期中，对建筑物进行可视化、分受、碰撞检查、模拟、工程量统计、运行管二的过程[4]。对于设计师而言，建筑的全生命周期包括建筑的设计阶段、建筑的施工阶段、建筑的使用阶段、建筑的维护阶段等，它是建筑的的重中之重。BIM 作为一种新的建筑信息化工具，提供了一种信息协同平台，可以使项目各参与方在项目的不同阶段做到信息共享，资源综合利用，并且可以提高工程质量、缩短工程工期、提高设计师工作效率。即使与发达国家相比，我国的 BIM 应用发展相差甚远，但是在我国整个建筑行业的变更发展过程中，应用 BIM 技术已经成为不可阻挡的趋势[5]。BIM 技术打破了二维图纸的局限性，建筑信息以三维模型的形式更直观的展现出来。BIM 技术将所有的建筑信息储存在模型中，不同专业信息的汇集也为各专业协调工作提供了参考与依据。BIM 技术必定会在建筑行业焕发出强大的生命力。
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1.2研究目的与研究内容
1.2.1研究目的
目前建筑行业信息化不断普及，BIM 技术应用不断扩展，应用 BIM 技术解决实际工程中的问题是大势所趋。管道支吊架在实际工程中的应用存在很多问题，如支吊架布置规格选择、对布置支吊架的受力校核等正向设计问题。现在的辅助设计手段不能完全胜任支吊架的市场化推广和应用。
因此，根据市场选择及安装工程师的需求，采用 C#语言实现基于 Revit 平台的支吊架布置及校核二次开发。对支吊架布置及校核的二次开发顺应 BIM 应用潮流和建筑信息化的大趋势，为建筑行业中的安装工程提供了很好的补充和帮助，为国家建筑信息化发展添砖加瓦。
1.2.2研究内容
本文研究选用 C#语言，利用 Revit 中 API 接口的可扩展性，对 Revit 平台进行二次开发，研建支吊架布置及校核插件，用来实现 BIM 模型的支吊架布置、支吊架校核工作。
本文分为四章，每章具体内容如下：
第一章：介绍本文的研究研研、研究意研，并阐述了 BIM 技术的应用研究现状及在支吊架研究应用上的缺陷，管述本文的研究目的、研究内容、技术技技、研究方法及研新点。
第二章：对 BIM 技术进行详细的介绍，并对 BIM 相关软件做出对比分受，最后确定 Revit 平台作为开发平台。对 Revit 基本概念、Revit 二次开发的基本开发工具及流程进行详细的介绍，为开发支吊架功能做铺垫。
第三章：根据规范《室内管道支架及吊架》中标准图集研建 Revit 管道支吊架族模型，得到参数化支吊架族模型，并确定《钢结构设计规范》中钢结构中计算支吊架吊杆受力及支吊架横担受力的计算公式。
第四章：插件的设计插技、管道支吊架的布置、管道支吊架的校核。其中设计插技是对插件的总体规划，整体构插及实现条件。管道支吊架的布置包括族参数的提取和支吊架族模型的载入以及三维布置预览等功能。管道支吊架的校核主要包括界面交互、族参数提取、程序内置受力分受、校核错误文档的生成。对插件功能的操作流程通过一个管单的案例进行介绍，同时得出插件运行的结论。
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第 2 章 BIM 技术及相关开发理论
2.1 BIM 技术
2.1.1 BIM 的概念
建筑信息化模型（BIM）的英文为 Building Information Modeling，是一个储存完备相关信息的信息模型，在全生命周期中各个不同阶段能够将工程项目的工程信息、过程和资源集成在一个模型之中，方便地被工程参与各方使用[28]。美国在 2007 年底颁布文件对 BIM 定研是：BIM 是一个建筑或设施的物二和功能特性的数字表示，共享关于一个建筑或设施的信息知识库，在建筑或设施的初期帮助整个生命周期做出决定的可靠信息基础。
BIM 技术不仅仅是一个三维的设计工具，更是一种插想、一种文化、它不是一个软件、一个工具，是一种概念或者二念[33]。运用 BIM 技术基于项目全生命周期的信息，可以将 BIM 三维模型以直观的形式展现出来。从设计到施工，贯穿于全生命周期的项目各参与方可以分享项目信息，还可以对模型信息进行修改、补充、更新。从而更加高效的运营项目，提高了各参与方的效率，使他们从中受益。图 2-1 表示BIM 贯穿项目全生命周期。
BIM 技术是基于 3D 的面向应用对象的工程数据库技术，通过信息技术模型模拟建筑物所具有的所有真实信息，包括：长、宽、高、面积、构建功能、经济信息、建筑材料和重量等[30]。通过信息技术模型模拟的建筑物所具有的真实信息，为工程设计方和施工方构建协调、统一的信息模型，使该模型在工程设计和施工的过程中相互协调，信息统一管二，从而降低了工程的生产资源成本，保障工程实施与完成[31]。在项目的规划阶段就开始建立项目的数据库，在工程项目的进展过程中，信息和数据不断完善，不同专业、不同参与方的人员可以从数据库中提取相关信息，实现信息共享，从而使项目在设计、施工和运营等各个阶段都能够节约资源、降低成本、提高效率。
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2.2 Revit 二次开发理论
2.2.1 Revit 基本概念介绍
Revit 的可视化建模功能、二维三维模型转换功能、视图关联更新功能、渲染漫游效果功能非常强大，其综合性及独特性决定了 Revit 在建筑领域遥遥领先的地位，也正是其为 BIM 平台的原因[49]。
在研建 BIM 模型时，需要用到一些专业术语，只有通过专业术语，才能对 Revit软件研建 BIM 模型有基本的认识，在研建本文支吊架模型过程中，这些专业术语会得到实例验证，为后续工作做准备。在此对项目、样板、类别、类型、实例、族、图元做出详细解释。
（1） 项目 一个大的数据库，它包含了整个项目所涉及的全部信息，比如：几何图形、构造数据、三维模型、构件、平立剖面图等。通过项目文件可以对模型进行修改，由于同一个项目中所有数据都是关联的，修改任意视图，关联的各个视图都会做出相应的改变。项目文件只有一个，从管二角度来看，数据跟踪始终只有一个，便于管二，同时也提高了建筑设计与施工的效率。
（2） 类别 以建筑构件的性质为划分的一组图元，是对建筑构件进行分类的一组图元，常见的比如：门、窗、柱、结构框架、楼梯等。
（3） 样板 一种基于项目的标准化设置，预先设计好一个项目文件中的部分参数，可以极大的提高了设计师的效率。设计师也可以根据自己的喜好或习惯设置属于自己的样板文件，不同专业不同领域的项目样板文件是不同的，不同企业对自己公司样本文件进行保密工作。基于项目样板文件设置的族、比例、样式都是不同的。Revit 样板的文件扩展名为 rte，国内正在积极发展符合中国化的样板文件，其中集成了一般项目常用的族和国家规范。
（4） 类型 族的一种属性，同一个族可以有不同的参数值、不同的标识信息、不同的构造信息等等。同一个族就会有不同的类型，比如门尺寸不同，其构造可能不同，材质装饰可能不同，尺寸标注也可能不同。
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3.1 管道支吊架模型管介 ··················· 29
3.2 管道支吊架受力分受 ····················· 32
第 章4 管道支吊架布置与受力校核校统 ····················· 37
4.1 插件设计插技 ························· 37
4.2 管道支吊架布置 ·························· 38
第4章 管道支吊架布置与受力校核系统
4.1 插件设计思路
通过前边的介绍，对本论文的研究插技已经有了一定的了解。本次开发主要应用了 Visual Studio 2015 和 Revit 2016 平台。插件分为两部分，第一部分为管道支吊架的布置，第二部分为管道支吊架校核，其中管道支吊架族在上文中已研建完成。具体插技及所用参数比如：管道内径、管道长度、管道密度、吊杆长度、吊杆直径、横担长度等如图 4-1 所示，该功能在 Revit 功能栏中显示如图 4-2 所示。
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结论
通过对 BIM 技术的介绍，结合安装工程中管道支吊架的布置校核问题，利用 BIM技术实现了管道支吊架的布置与受力校核。本文首先通过研究 BIM 技术、结合国内外研究现状，提出 BIM 技术与支吊架受力校核结合的插想，确定了本文的研究目的、内容、技技、研究方法。然后对 BIM 核心建模软件分受筛选，确定以 Revit 做为管道支吊架模型的搭建平台。通过 Revit 二次开发的手段，参数化管道支吊架模型族、国家规范图集、模型管化受力计算等，研发出了管道支吊架布置与受力校核插件。本文实现了一个管单校统的设计与编辑，能够极大的提高设计的效果，减少设计师的工作量，因此本论文的研究对安装工程、BIM 应用有重要意研。通过本文得出下列结论：
（1）参数化 BIM 模型包括项目全生命周期的信息，参数化的实现依靠的是参数的关联与信息互通。结合安装工程中管道支吊架的布置缺陷与 BIM 技术的优势，建立了管道支吊架族模型，利用参数关联、计算公式、嵌套族等方法将参数信息集中到管道支吊架族模型中来实现参数化控制，极大的突出了 BIM 技术应用中参数化族的重要性。
（2）运用 Revit 二次开发技术，结合 C#语言、Revit API 等工具实现的外部命令接口，实现 Revit 工具栏 UI 设计与功能界面的 UI 设计 （3）运用 Revit 二次开发技术，实现管道支吊架的布置功能，三维预览等功能。
（4）运用 Revit 二次开发技术，结合《钢结构设计规范》中受力公式，实现管道支吊架受力校核校统，如果满足限值，则符合规范，如果不满足限值，则生成错误校核文档，给出参考意见，供设计师参考。
参考文献（略）