基于Revit API桥梁脚手架智能体系研究

基于 Revit API桥梁脚手架智能体系研究

哈娜，包宇扬

（辽宁省交通高等专科学校道桥系，辽宁 110122）

【摘要】基于建筑信息化大环境，将BIM技术中的Revit API二次开发与桥梁脚手架施工研究相结合。既通过三维显示的形式将桥梁施工常见的脚手架直观的展现在BIM模型中，又补充了Revit中缺少桥梁施工脚手架布置及受力分析的短板。为桥梁施工中脚手架这类临时支撑体系的安全施工提供保障，同时减少了脚手架设计的工作量及校核量，减少了材料的浪费，提高了工作效率，为我国BIM技术在桥梁领域的推广和应用提供了动力。

【关键词】Revit API 桥梁 脚手架 智能体系 研究

【基金项目】辽宁省交通高等专科学校2020年度校级应用科研型课题项目，项目编号：lnccjyky202017。

【中图文分类号】U495 【文献标识码】A 【文章编号】

一、研究现状及意义

在建筑安装、道路桥梁工程施工过程中，为了满足施工作业而设置的各种操作支撑架，统称为脚手架。脚手架为我国的基础建设做出了很大贡献，其早期经历了较长时间的自然发展阶段，主要以木结构为主。在20世纪70年代，钢管架开始引入我国，使脚手架技术步入了一个新的阶段。但由于当时我国钢铁产量远远无法自足，钢管架的发展过程是极缓慢的。进入80年代后随着我国经济的快速提升及基础建设的大力发展，脚手架的发展也进入了黄金时期，各类新型脚手架出现并迅速推广，不仅出现了碗扣架、插销式等脚手架，也出现了爬架、爬模等高技术脚手架体系，给我国脚手架技术的发展展现了无限美好的前景。

在桥梁工程施工中，脚手架设备由于设计考虑不全面、施工不到位，工作安全意识淡薄，容易引发倒塌事故，造成人员伤亡和较大的财产损失，对整个桥梁工程施工建设也带来负面影响。因此，在日常工作中必须重视脚手架的安全设计工作，严格按照要求进行施工，并保证结构的安全与稳固，实现对倒塌事故的有效预防，促进桥梁工程建设顺利进行，同时也有利于提高工程效益。BIM技术的应用为桥梁脚手架的安全设计工作提供了有效保障，有很多软件厂商也看到了商机，如品茗、广联达等研究了脚手架建模软件，但这类软件均基于二维平台开发，虽然做到了三维可视可视化交底，但是无法精确获取每一构件的详细参数，在很多环节上依旧局限于二维平台。国内部分专家学者也有对BIM技术应用于脚手架设计进行相关研究，如2016年北京交通大学提出了BIM技术与盘式脚手架结合的思想，实现BIM软件中在给定脚手架体系步距、跨数等参数情况下快速生成常用脚手架结构体系三围模型的功能；2017年湖南大学在BIM平台下进行扣件式脚手架程序的开发研究。目前，脚手架方面的BIM应用主要集中于建筑工程领域，但对于桥梁施工中的脚手架BIM模型布置和受力开发研究还尚未涉足，课题针对此方面的不足，在上述资料研究的基础上，结合桥梁专业知识及普及的BIM建模软件Revit平台基础上应用API开发研究桥梁脚手架的布置和受力，实现桥梁脚手架建模可以在三维可视化环境下进行，并对三维可视化布置脚手架情况进行受力校核，为解决桥梁施工实际工程困难奠定理论基础。

在桥梁施工建设过程中，脚手架作为支撑体系起着至关重要的作用，是确保施工安全、工程进度和质量的纽带。然后脚手架作为桥梁施工中的临时承重结构，并未引起足够的重视，导致施工脚手架倒塌事故频发，究其根本原因在于施工现场大多根据经验进行脚手架布置，很少对施工过程中的承载进行分析和计算，施工人员安全意识淡薄、施工过程不规范，同时脚手架作为施工过程中临时承重结构，其荷载会随时施工环境及各种因素发生改变，没有确定数值，无法进行可靠的设计计算，加上目前应用于桥梁施工中的碗扣式或扣件式钢管支架的杆件和节点较多，无法精准确定每个杆件的内力及位移变化情况，无法准确预测和杜绝脚手架倒塌事故。随着社会及科技水平的不断进步，不同桥梁施工规模对脚手架施工的要求及安全可靠性要求也越来越高，为保证工程质量、施工进度及企业经济效益，研究快速建立受力准确可靠、计算科学合理的智能脚手架布置体系已成为桥梁施工企业亟待解决的问题。

BIM作为时代进步的产物，不仅为建筑行业提供了一种信息协同平台，也为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，同时提高工程质量、缩短工程工期、提高设计师工作效率。将BIM技术应用于桥梁施工脚手架设计中，不仅打破了二维图纸脚手架布置的局限性，将常见桥梁施工脚手架以三维模型的形式更直观的展现出来，为施工人员直观分析和搭设提供了可视化保障。作为BIM技术常用的建模软件Revit能将有用的建筑信息储存在模型中并有效地表达出来，也为各专业协调工作提供了参考与依据。

由此可见，运用BIM技术不仅保证了脚手架的受力情况，同时也为脚手架的校核工作提高了计算效率和准确率，为有效提高桥梁工程施工质量、安全及经济性具有重要意义。

二、研究内容及目标

基于BIM平台借助Revit API进行桥梁施工脚手架智能体系的二次开发研究，并应用C#语言编写脚手架程序，具体内容如下：

（1）收集常见桥梁施工脚手架模型，在Revit中创建符合规范要求的脚手架参数化构件族，包括钢管族、扣件族、碗扣族、脚手板族等。

（2）根据常见的桥梁施工脚手架搭设形式在Revit软件上进行二次开发，完成轴线绘制、属性修改、整体框架生成、脚手板生成等功能的开发，使桥梁施工脚手架的搭设更加智能高效地生成三维模型。

（3）根据相关规范，编制桥梁脚手架计算书模板，并能够智能输出符合桥梁工程需求的脚手架计算书。

（4）结合相关案例，对二次开发桥梁脚手架插件的操作流程进行介绍，保证课题研究的可行性。

随着信息化技术的不断应用及普及，BIM技术应用领域的不断拓展，应用BIM技术解决行业企业实施工程问题已成为大势所趋。课题应用C#语言实现基于Revit API桥梁脚手架的智能布置及受力研究是顺应BIM应用潮流和行业发展的大趋势，为桥梁施工企业及职业教育课程体系完善提供了补充和帮助。项目研究目标如下：

（1）应用Revit软件构建桥梁常用脚手架构件族，实现杆件参数化设置及材料信息统计；

（2）实现常见桥梁脚手架的智能搭设及布置，并能信息三维预览及查看；

（3）输出能够满足规范设计要求的桥梁脚手架设计计算书，供设计及施工人员参考。

三、拟解决关键问题

（1）实现桥梁脚手架构件的参数关联与信息互通；

（2）脚手架布置的三维可视化显示，为缺少专业技能知识的施工相关工人提供明确清晰的杆件搭接关系，保证脚手架构件在搭接过程中的准确性和安全性；

（3）开发设计符合桥梁工程施工需求及规范要求的脚手架安全稳固体系，保证桥梁工程建设顺利进行的同时，有效地提高工程效益。

四、研究方法

（1）经验总结法

通过走访相关企业，与施工设计人员、BIM工程师交流，针对目前BIM核心建模软件Revit中缺少桥梁施工脚手架布置及受力分析功能，总结建筑工程项目中脚手架BIM的相关应用情况确定课题研究方向。

（2）文献研究法

收集相关参考文献，结合本课题BIM技术应用的实际情况和桥梁工程脚手架施工存在的问题，找出解决问题的研究途径的研究方法。全面了解Revit二次开发实例，学习C#语言和Revit API，掌握二次开发技术。

（3）个案分析法

课题研究过程中，以某桥梁工程脚手架施工项目为例，进行Revit API二次开发桥梁脚手架的智能布置与受力研究，拓展BIM技术应用于桥梁施工脚手架领域，为桥梁工程项目的安全施工提供有力保障。

总结：

将BIM技术中的Revit API二次开发与桥梁脚手架施工研究相结合。既通过三维显示的形式将桥梁施工常见的脚手架直观的展现在BIM模型中，又补充了Revit中缺少桥梁施工脚手架布置及受力分析的短板。为桥梁施工中脚手架这类临时支撑体系的安全施工提供保障，同时减少了脚手架设计的工作量及校核量，减少了材料的浪费，提高了工作效率，为我国BIM技术在桥梁领域的推广和应用提供了动力。

参考文献：

[1]朱爱民.BIM技术在扣件式钢管脚手架设计中的应用[D]. 湖南大学硕士论文，2017.

[2]王焕丽.钢管脚手架在桥梁施工中的应用[J].交通世界，2017，35:82-83.