01 引言
随着科技的发展和设计的创新，越来越多的建筑不再满足于原本简单的形体，开始追求视觉上的表现，特别是高层建筑和公共建筑,为了吸引人们的注意，在建筑形体、室内装修和公共区域构造中都会别出心裁，设计成为异形或者曲面等不规则形状，在此类建筑的设计和施工中，BIM技术往往也会成为不可或缺的一个有效工具，辅助复杂建筑的设计和施工。
利用BIM技术，我们可以对异形构件进行精细化建模，发现多专业协同设计中的问题，大大提高设计效率；在施工阶段，对一些复杂曲线部分进行建模和施工模拟，可以对特殊节点进行预处理，提前发现问题，避免施工中出现各种返工现象。但是对于异形建筑BIM建模的软件选择上，往往存在各种差异性，不同的软件的选择，也使我们的工作开展存在不一样的效果。
02 背景
本次技术实践是基于某轨道交通精装BIM建模的任务，其中BIM建模的最大难点在于：此轨道交通站点的公共区域装修设计复杂，特别是站厅层吊顶，采用了渐变起伏的参数化吊顶横杆，同时，该吊顶横杆下起伏分布着数千盏吊灯，常规的BIM建模方法非常繁琐和困难，寻找一种高效优质的快速建模方式成为了项目组首要解决的问题。
在项目最终实施前，项目小组通过Revit的各种体量、常规模型建模与Rhino建模三种建模方式，分别对曲面吊顶建模效率和布灯建模效率进行对比测试，最终项目组采用Rhino形体塑造与Grasshopper布灯的最优组合方案。
图1-站厅层BIM效果图
03 项目关键技术实施
项目整体实施的难度关键在于不规则弧形吊顶BIM模型的建立，当然，除了建立整体的吊杆横杆BIM模型外，还需要利用参数化的方式，对上千盏灯构件进行自动化的位置布置处理。项目组首先尝试在Revit里批量生成体量，也尝试建立相应的族模型，以加快模型的建模效率，但是由于异形吊杆参数多样，族的建立异常困难。项目小组又尝试使用Rhino和Grasshopper结合的方式，处理生成的构件为体量或内建模型，发现这种软件方式的结合，使得单纯模型的运行速度大大优于Dynamo做出来的体量。
概括项目整体的实施流程和参数化建模的方式，具体见图2：
图2-参数化吊顶建模流程图
3.1 关键事项解析
1）SAT格式解析
Rhino完成吊顶横杆后导出sat格式（注：导出dwg只能导出网格线，无法生成网格面，sat格式导入Revit可以生成网格面），导出的sat文件需先导入Revit体量族或常规模型族，如直接导入Revit项目文件，则物件无法被分解。（注：导入的对象包含不能分解的三维数据或点。只有二维数据被分解）导入后的物件需要分解才能被赋予材质，否则物件将以CAD形式存在。
2）BIM模型显示
Rhino导出的物件必须为封闭的实体，这样可以较好地防止模型出现破面、重面、反面等问题，导入Revit或分解CAD时也可预防出现破面、闪面、模型丢失等问题。
3）CAD使用解析
参数化布灯也使用了Dynamo进行，整体思路与Grasshopper相似。Dynamo可以直接将点投影至曲面定位，但由于Revit对CAD的编辑能力较差，需要在AutoCAD或其他CAD编辑软件中将所要使用的CAD进行提前处理，如：编辑图块、清理不需要的线等等。导入Revit后分解CAD，进一步被Dynamo拾取使用。
图6-Dynamo节点图
3.2 不规则布置体量横杆
图3-吊顶曲面BIM模型
1）根据提供的CAD图纸理解吊顶的大致形状。
2）提取CAD图纸中相关的曲线，并进行布线。
3）根据分布的曲线loft放样，得到吊杆所在的多重曲面。（注：在Revit体量中是创建形状，必须是体量或自适应常规模型，公制常规模型无法生成此类形状）
4）将CAD吊顶平面线对齐并投影至放样后的多重曲面上，然后剪切多重曲面。
5）挤出投影后的曲线为开放的多重曲面，复制移动组合剪切后的多重曲面，将上下两片剪切后的多重曲面与挤出的多重曲面拼合为封闭的实体。即可得到了吊顶横杆。（注：剪切后的多重曲面不能直接挤出，需要根据曲线挤出的多重曲面和剪切后的多重曲面拼合）
3.3 参数化灯具布置
由于吊顶横杆下按起伏分布着数千盏吊灯，我们采用Grasshopper批量复制移动的方式进行布置，在常规用Revit布置需要近4小时的情况下，最终用20分钟完成了2950盏灯的布置。具体流程见附图4
图4 Grasshopper电池图
图5-布灯BIM模型连线图片
具体的实施步骤为：
1）处理CAD，将CAD平面中的吊灯图块编辑成点物件，并提前准备好一个用来复制移动的吊灯构件。(注：编辑成点物件是为了平面定位)
2）将底部点复制上移，上移后的点与底部点连接并与多重曲面相交，获得相应的交点。
3）将获得的交点数据降成一维，并与吊灯构件所在位置的目标点连成向量。
4）将吊灯构件根据向量复制移动。便得到了根据吊顶曲面布局的吊灯。（注：批量复制移动时需注意数据结构的对应关系）
04 实施小结
经过上述的尝试，我们发现Revit体量族建模与公制常规模型族有一定的共同性，比如Revit体量与Revit族都是.rfa格式的族文件，都需要载入到项目中作为族构件使用，但是两者也存在很多差异。
1）编辑环境不同
体量编辑环境与公制常规模型族编辑环境明显的区别在于一个在三维标高平面中创建，一个是在平面标高创建。
2）建模工具不同
公制常规模型族主要借助拉伸、融合、旋转、放样、放样融合几个工具创建形状，体量就只有模型线、参照线来创建形体。
3）建模方式不同
公制常规模型族的创建是通过特定的工具绘制出形体，体量则是通过绘制几何图形生成实体，相对而言体量的建模方式更简单。
4）形体控制方式不同
公制常规模型族通过绘制的形体，若是使用拉伸工具创建的形体只能利用拉伸命令编辑形体，其他命令绘制的形体也一样，体量绘制的形体可以不受拘束，可以编辑整体形状、某一个面、或者一条线段、甚至一个点，体量中可以通过参照点来约束控制形体，是公制常规模型族环境中没有的功能。
5）表面网格划分
体量提供了分割表面的工具，通过UV网格或交点的形式将表面进行了有理化，进行一些复杂的单元构件便可以通过划分的网格进行填充，如幕墙。
在制作Revit体量的过程中，虽然根据参照平面布线并创建形状得到了吊顶横杆分布曲面，但在体量族中无法生成类似公制常规模型的多根封闭曲线的空心推拉。（注：体量族中单根封闭曲线的空心实体可以生成，但是扣减数百根吊顶横杆的轮廓工作量过于庞大）且体量族与公制常规模型族之间不能互相导入，导致一些Revit体量族可以制作的构件形体公制常规模型族无法制作，一些公制常规模型族可以制作的构件形体Revit体量族无法制作，让本就不强的Revit形体塑造能力进一步下降。
本案例的体量建模手法和参数化批量复制定位移动均为异形建模常用思路实例，目的是为同类项目提供解决方案。
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编辑 | 章天奇
排版 | 苏珍缘
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终审 | 孙 华
