基于BIM技術(shù)水處理構(gòu)筑物建模研究

摘 要：城市化進(jìn)程不斷向前推進(jìn)，污水和飲用水的處理要求不斷提高。市政水處理工程類型多、精度高、施工與管理困難。BIM技術(shù)克服了以往二維設(shè)計(jì)的缺陷，具備直觀、精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對施工過程中人力、材料、成本等環(huán)節(jié)的可視化模擬，讓市政水處理工程的施工效率和施工質(zhì)量得到提高。

關(guān)鍵詞：BIM；水處理構(gòu)筑物；建模

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.016

0 引言

建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展，建筑物構(gòu)造日趨復(fù)雜，水處理構(gòu)筑物施工難度逐漸增加，二維設(shè)計(jì)已經(jīng)無法滿足發(fā)展需求。因此，需要運(yùn)用Revit平臺(tái)體現(xiàn)BIM理念，加快建模速度，為水處理構(gòu)筑物提供精確、可視化模型。

1 BIM技術(shù)介紹

BIM指的是建筑信息模型，在三維數(shù)字技術(shù)的支持下，集成建筑工程各階段數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對建筑工程全生命周期的數(shù)字化展示。此技術(shù)在使用過程中具備可視化、模擬性等特點(diǎn)，包含了以往二維設(shè)計(jì)等技術(shù)內(nèi)容。其不僅可提高設(shè)計(jì)精度、提高效率，還能節(jié)約成本，功能較為強(qiáng)大。當(dāng)前的發(fā)達(dá)國家，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用已達(dá)到成熟階段，我國某些設(shè)計(jì)院也開始將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計(jì)之中。但我國應(yīng)用時(shí)間尚短，一些問題仍需深入研究。

2 水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的拆分建模

水處理構(gòu)筑物重復(fù)使用率較高，在各個(gè)水處理工程中，功能大同小異，但具體尺寸差異明顯。在建模時(shí)，如遇構(gòu)造復(fù)雜的構(gòu)筑物，拆分成幾部分單體，然后拼裝建模。在利用Revit建模時(shí)，先對構(gòu)筑物內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況選定拆分順序。通常情況下，按照從下向上的順序開展拆分，將一個(gè)復(fù)雜模型拆分成多個(gè)小模型。具體而言，可橫向分為三個(gè)部分：第一部分包括專業(yè)、功能單元、構(gòu)造單元等層次；第二部分第一層是建筑、結(jié)構(gòu)，第二層絮凝區(qū)、出水區(qū)等，第三層是梁、板、柱等，第四層是立方體、球體等；第三部分第一層包括工藝、電氣、機(jī)械等，第二層有各種管道、線路等，第三層是管道及構(gòu)件、電纜等，最后一層是立方體、球體等[1]。在判定基礎(chǔ)圖元時(shí)，需先查看拆分建模具體到何種層次，將對應(yīng)層次的構(gòu)件作為此次建模的基礎(chǔ)圖元，具體還要視其重復(fù)利用的要求，不需提前制作重復(fù)利用率極低的構(gòu)件。比如，建筑物的門、窗等構(gòu)件重復(fù)使用頻率較高，在不同工程中當(dāng)中均需使用，這些構(gòu)件應(yīng)受到重視，Revit平臺(tái)也對此有深刻認(rèn)知，系統(tǒng)著重創(chuàng)建此類構(gòu)件庫[2]。但水處理構(gòu)筑物與房屋建筑存在明顯差異，構(gòu)筑物會(huì)反復(fù)使用，各水處理工程中的構(gòu)筑物構(gòu)造基本無差異，僅有某些功能單元和構(gòu)架尺寸存在差別。在分析構(gòu)筑物單體時(shí)，要注重研究功能單元，如此才可以合理建模。由此分析，可根據(jù)功能單元開發(fā)構(gòu)件。在構(gòu)造子部件的同時(shí)，也要處理好構(gòu)造單元問題。電氣等設(shè)備、管線布置等方面的問題處理時(shí)限制較少[3]。

3 水處理構(gòu)筑物參數(shù)化建模

此種建模方式也可以實(shí)現(xiàn)快速建模。具體而言，首先拆分單體參數(shù)化，隨后實(shí)施整體參數(shù)化。在Revit平臺(tái)中，僅可在族中設(shè)置參數(shù)，無法在項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)?？筛鶕?jù)工程實(shí)際要求調(diào)整參數(shù)，創(chuàng)建出符合實(shí)際要求的模型。在設(shè)置族參數(shù)時(shí)，分為實(shí)例和類兩種參數(shù)，通常情況下選擇實(shí)例參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)參數(shù)管理的便利，達(dá)到統(tǒng)一管理的目的，要?jiǎng)?chuàng)建共享參數(shù)文件。對經(jīng)常使用的變量進(jìn)行統(tǒng)一命名，如此能在以后的統(tǒng)計(jì)中起到積極意義。在參數(shù)化過程中，控制參數(shù)相對較多，建模受到的限制增大。因而此種方式在水處理工程中并未得到較多應(yīng)用，僅在某些構(gòu)造較為簡單的閥門井、頂管井等中發(fā)揮一定作用。經(jīng)過參數(shù)化處理后，加強(qiáng)了對設(shè)計(jì)的控制。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要從構(gòu)件庫當(dāng)中選擇符合要求的構(gòu)件，經(jīng)過調(diào)整后，以“搭積木”的方式實(shí)施拼裝。

4 水處理構(gòu)筑物的協(xié)同建模

在每個(gè)水處理工程中，包含的構(gòu)筑物相對較多，每個(gè)構(gòu)筑物都具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，在管網(wǎng)的支持下，實(shí)現(xiàn)各個(gè)構(gòu)筑物之間的連接，共同組成一個(gè)系統(tǒng)。對每個(gè)構(gòu)筑物的專業(yè)而言，其中的工藝、建筑和結(jié)構(gòu)等專業(yè)彼此聯(lián)系較為密切。工藝負(fù)責(zé)限定尺寸，然后由工作人員繪制成草圖轉(zhuǎn)交到建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)。建筑專業(yè)負(fù)責(zé)創(chuàng)建上部建筑物對應(yīng)的模型，下部建筑部分的模型則由結(jié)構(gòu)專業(yè)全程處理。在創(chuàng)建BIM模型時(shí)，工藝專業(yè)專攻管理系統(tǒng)。

5 水處理構(gòu)筑物拆分建模實(shí)例分析

此次研究的對象是均質(zhì)濾料濾池，其屬于構(gòu)造較為復(fù)雜的構(gòu)造物。如使用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法，由于其中包含的平面和剖面較繁復(fù)，需要處理的問題較多。對此種類型的單體構(gòu)筑物而言，在創(chuàng)建模型時(shí)，要依據(jù)實(shí)際情況對其內(nèi)部實(shí)施劃分。其中，上層建筑部分的建模需在Revit的支持下實(shí)現(xiàn)，剩余部分的建模需要依靠Revit的族完成。由于濾池池體部分較為復(fù)雜，需要繼續(xù)細(xì)分，對底板、濾板、進(jìn)水總渠等實(shí)施全面研究，結(jié)合功能單元判斷尺寸參數(shù)，此部分的建模速度較快、精度較高。

6 水處理構(gòu)筑物測算

可將模型導(dǎo)入Robot實(shí)施計(jì)算，隨后整理計(jì)算結(jié)果，錄入到Revit structure之中實(shí)現(xiàn)出圖。Revit structure模型利用Robot進(jìn)行計(jì)算的適用范圍如下：（1）材料及其參數(shù)，與材料有關(guān)的全部參數(shù)都可在Revit structure處理之后開展計(jì)算。（2）軸線、樓板、洞口等。（3）地震、點(diǎn)荷載以及風(fēng)荷載等類型荷載。

此過程中需要注意：（1）在創(chuàng)建力學(xué)分析模型的過程中，不可納入墻、柱、梁等部分，自建族與內(nèi)建模型也在禁止之列，應(yīng)使用符合要求的模型，否則就會(huì)造成模型存在缺失。（2）創(chuàng)建模型時(shí)，要應(yīng)用Revit的連接功能實(shí)現(xiàn)連接，否則模型的精確程度就會(huì)受到負(fù)面影響。（3）實(shí)際上，Revit structure的分析模塊沒有達(dá)到完善的地步，一切結(jié)構(gòu)結(jié)算應(yīng)先經(jīng)過Robot處理，然后再開展模型的測算。

7 總結(jié)

由于BIM軟件在我國出現(xiàn)時(shí)間較短，需要在理論與實(shí)踐方面加強(qiáng)研究。BIM在設(shè)計(jì)領(lǐng)域顛覆了以往的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)-建設(shè)-管理的有效協(xié)調(diào)，使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)初期就可兼顧到用戶體驗(yàn)等問題。此外，BIM技術(shù)還讓參與設(shè)計(jì)的工作人員的理念能得到充分展示。

參考文獻(xiàn)：

[1]張曉菲，李嘉軍，王凱等.基于BIM的復(fù)雜項(xiàng)目群體設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)管理方式研究——后世博B片區(qū)項(xiàng)目群體為例[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2014，24（05）：81-88.

[2]韋巍.BIM技術(shù)在市政給排水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國市政工程，2014，17（05）：42-43.

[3]王新剛，陳芳艷，唐玉斌.《水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，16（29）：181.

作者簡介：劉鍵敏（1986-），男，福建寧德人，工學(xué)碩士，工程師，主要從事水處理、工程管理研究。