线性结构建模：隧道和高架桥

将 AutoCAD Civil 3D 和 Revit 与 Dynamo 对齐

对隧道和高架桥等由路线和剖面控制的结构进行建模非常复杂。将其放在对齐方式经常更改的环境中，结构工程师使用Revit软件等工具发现很难适应这种更改。AutoCAD Civil 3D 软件非常适合设计路线和轮廓 — 使用复杂的曲线元素和子装配体对复杂结构进行体量建模 — 但我们需要 Revit 软件进行详细的混凝土建模。

解决涉及在软件之间导出/导入数据的挑战的解决方案有所帮助，但它们也带来了新的挑战。这就是编写 Dynamo 脚本发挥作用的地方，它提供了 AutoCAD Civil 3D 软件和 Revit 软件之间的集成和协调，以提供一个交互式动态建模环境，可以集成楼梯和 MEP（机械、电气和管道）等结构所需的设备。

了解线性结构建模挑战

背景
Dar 在建筑 BIM 方面有着悠久的历史，并为医院、商业场所、酒店和体育设施执行了许多项目：建筑、结构和 MEP 学科编写他们的项目 BIM 模型，并将模型用于下游流程，如设计审查和协调、图纸制作、可视化和成本估算。

然而，事实证明，基础设施环境中的BIM更具挑战性，BIM标准不如建筑物定义得那么好，而客户除了图纸之外，对BIM可交付成果（例如协调模型）的要求越来越高。线性结构是一个特殊的例子：已知的工作流是2D CAD和3D BIM的混合体，这不再被接受，并且专业设计团队正处于管理支持强制BIM工作流的建模任务的临界点。

Dar 决定与欧特克合作启动一个项目，开发跨交通、结构、建筑和 MEP 等设计学科的隧道、高架桥和挡土墙的协调设计流程。本文介绍了该项目的一些结果。

需求收集和优先级排序

被选中进行这种线性结构概念验证的项目是中东的一个大型新机场，处于概念设计阶段并进入详细设计阶段。该机场计划建造数百公里的隧道，以便旅客、行李和服务车辆能够移动。采用的平台是用于交通建模（跑道和滑行道、道路、曲面建模）的 Civil 3D 和用于与线性结构相关的其他学科的 Revit。

欧特克专家和 Dar BIM 团队成员举行了为期两天的研讨会，以收集项目的详细要求并确定其优先级。Dar的BIM团队由来自所有设计行业的专家组成，他们担任所有设计办公室项目团队的开发，培训和支持小组，因此熟悉当前方法的挑战。对需求、挑战和优先级进行了仔细审查和分组，以更清楚地了解项目期间需要关注的位置。

因此，我们决定将大部分精力花在隧道上，我们讨论的许多挑战无论如何在结构类型中都是通用的，然后在桥梁和挡土墙上测试该过程，然后再处理它们的细节（桥墩等）。

本文将说明机场项目一段箱形隧道的挑战和解决方案。我们希望这里使用的示例能激发您推断用于其他结构类型的技术。

主要技术挑战

强调了以下关键技术挑战：

— 土木 3D 曲面在 Revit 中没有很好地表示。

— 导入 DWG 数据时，Revit 模型会迅速变得太大，无法有效管理。

— 从导入的 DWG 数据创建的 Revit 模型不允许<托管> Revit 族。

— 如果运输模型更新并需要再次导入到 Revit 中，则结构、建筑、MEP 行业都需要执行主要的建模更新。在某些情况下，他们需要删除模型并重新开始。

— Revit 不满足某些结构类型剖面视图的需求;例如，通过隧道开发的轮廓，横截面中的尺寸与建模单元不正交。

— Revit 无法轻松处理基础设施所需的某些道路建模功能;例如，螺旋和超高程。

— 结构团队曾调查过使用Civil 3D走廊对混凝土结构进行建模，但遇到了一些障碍：

• 模型数据结构变得过于复杂，无法使用其方法处理某些箱形隧道结构。
• 他们没有解决方案来使用墙的线性混凝土元素动态建模挡土墙反堡垒/扶壁。
• 他们没有解决方案来通过混凝土结构的墙壁和天花板元素合并空隙，这些元素将与走廊动态连接。

主要工作流程挑战

团队确定的工作流程挑战是：

— 如何将基于 Civil 3D 的交通建模工作流与使用 Revit 作为主要建模工具的其他专业集成。

— 在设计和定位基于 Revit 的图元（例如，机房、紧急楼梯、隧道 MEP）时，如何精确引用 Civil 3D 生成的图元。

— 如何在迭代和更新设计时维护跨学科模型关系。

— 如何确保设计可交付成果（例如，图纸）保持最新。

采用的方法

很明显，结构团队对于创建解决方案至关重要，因为他们提供了物理模型，该模型将用作MEP交易和非线性元素（如房间）的基础和参考：如果我们找到结构的建模解决方案，那么可以使所有其他团队。

拟议的方法包括以下内容：

— 结构团队应在Civil 3D中对线性元素进行建模，因为这是理解基线和链系线性参考系统的工具。

— 结构应开始参考运输走廊模型元素，而不仅仅是表面。

— 结构团队应协调走廊代码命名标准。

— 早期调查表明，将 IFC 文件链接到 Revit 为直接导入 DWG 文件提供了许多好处：

• IFC 保留从 Civil 3D 导出的属性集数据。 （请注意，这对于其他下游 BIM 用途（如量化、材料明细表和添加阶段数据）非常有用。
• IFC 能够从链接中选择、隐藏和隔离子图元（实体区域），实质上表现为本机 Revit 图元。使用 DWG，只能使用链接可见性来关闭图层，而不是元素。
• 从 IFC 创建的元素可以图形方式覆盖。
• IFC 导入的几何图形允许 Revit 在模型上创建剖面视图。DWG 导入不会。
• 欧特克测试显示，与 DWG 导入相比，使用 IFC 可将 Revit 文件大小减少多达 50%。

— 结构应向 Revit 提供道路模型图元的 IFC 文件以继续建模过程。

— 创建自定义 Dynamo 软件包，将基线、链条、偏移和高程 （COE） 的线性参考系统引入线性结构项目

— 生成标准 Dynamo 图形库，以允许交易建模：

• 将链接的 Revit 文件放置在结构沿的特定 COE 处。
• 将设备 Revit 族放置在结构沿特定 COE 处。
• 将设备 Revit 族放置在特定的 COE 处，然后沿结构按链间隔放置。
• 使用 Dynamo 使用 Revit 几何图形在土木 3D 道路实体中打孔。

以下部分介绍了让跨学科团队参与建模工作流程的关键步骤。

隧道流程

工作流程概述
作为需求收集过程的一部分，评估了行业之间的相互作用点并制定了流程步骤。

在下图中，

• 水平泳道代表贸易团队。
• 垂直柱将新的线性过程与需要在设定点进行交互的现有未更改建筑物过程分开。
• 蓝框是进程。
• 白盒模型生产。
• 黄色框 2D 可交付成果。
• 灰色和绿色框是基于中间模型的文件，用于启用流程。

模型创作

运输团队创建道路路线/走廊
运输团队提供包含路线关键几何图形的道路模型;剖面、道路和基准曲面。也可以商定走廊上其他关键特征线的编码，例如车道边缘或路肩。

 

这一步的关键是运输与其他行业达成一致，特别是结构和架构元素的命名标准，这将在流程的后面提供参考。这是标准的土木 3D 走廊建模技术。

 

结构团队创建混凝土隧道 通过引用运输生成的图元，结构团队现在为混凝土隧道
创建道路数据。根据需要创建其他土木 3D 路线和纵断面。

 

在与架构和 MEP 团队的协调下，就要素线名称的代码和位置达成一致，他们需要作为参考，由子装配体生成。

 

结构团队生成道路模型，并从所选区域发布道路实体 DWG。

 

建筑团队 放置相对于走廊
的房间 建筑师打开土木 3D 交通走廊模型。有一个 Dynamo 节点创建 IFC 文件并链接到 Revit 主模型并管理实现共享坐标的过程，以便将道路放置在世界坐标系中。

共享坐标系管理：注释

管理Revit和Civil 3D之间的坐标系是一件大事。我们希望在 Revit 中管理本地站点的项目坐标，并能够在 Civil 3D 和其他工具（如 InfraWorks 360）中的世界坐标系中针对较大的项目定位 Revit 模型。

在流程的这一点上，我们需要一个具有与世界坐标系匹配的共享坐标设置的 Revit 模型。我们还需要处理已存在于 WCS 中的实体从 AutoCAD 导入到 Revit，并且 Revit 不处理远离原点的坐标。Revit 链接 IFC 选项目前不提供共享坐标选项。

这意味着我们需要反转共享坐标并将模型移动到原点附近，然后使用 Revit 共享坐标再次对齐模型。我们已配置一个 Dynamo 节点来管理此过程。

 

在我们的示例中，我们将在隧道一侧放置一个设备室。这些房间的建模是Dar的标准BIM实践。

在Dar正在进行的项目中，有数百个这样的房间或其他结构元素可以放置在这个巨大机场数百公里的箱形隧道上。

 

这些房间的初始放置，精确地与隧道对齐，手动将是一个乏味且容易出错的过程。然而，设计变更的管理几乎不可能手动控制。

为了提供自动化，我们在房间和Civil 3D走廊模型之间建立了关系。建筑师使用人行道背面的特征线来定位房间。房间模型的原点以 3D 形式位于进入隧道的门门槛的中心，允许一个小立柱进入房间，允许隧道轮廓倾斜，因此房间的成品楼层永远不会低于人行道水平。

Ghassan Zein是Dar Al-Handasah的设计应用经理/BIM经理。作为一名受过教育的建筑师，Ghassan 在建筑设计、城市规划、项目管理、BIM 和地理信息系统方面拥有超过 25 年的经验，他将他的多方面经验用于开发、调整和优化 BIM 协作流程。

Ian McGregor是Autodesk，Inc.BIM服务线的高级实施顾问。他专注于协助客户在基础设施行业内实现 BIM 转型。他在管理大型复杂项目的需求以及跨多种工程标准和语言交付方面拥有丰富的经验。

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