BIM技術(shù)在水電站廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

陳 銘

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

BIM技術(shù)在水電站廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

陳 銘

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性的特點(diǎn)。文章將從地形處理、建筑物布置、結(jié)構(gòu)布置及工程量計(jì)算、結(jié)構(gòu)及鋼筋圖4個(gè)方面的工程實(shí)例探討如何把BIM技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程電站廠房設(shè)計(jì)，從而提高工作效率達(dá)到節(jié)約成本縮短工期的作用。

BIM；水利水電工程；水電站廠房；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

BIM全稱為Building Information Modeling，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了各專業(yè)相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，可以為設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營提供相協(xié)調(diào)的、內(nèi)部保持一致的并可進(jìn)行運(yùn)算的信息。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)業(yè)、傳媒業(yè)、制造業(yè)等多個(gè)行業(yè)。文章將探討B(tài)IM技術(shù)在水利水電工程電站廠房各個(gè)設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用方法，運(yùn)用的軟件主要有歐特克公司Civil 3D、Revit、InfraWorks、Navisworks等。

1 軟件概述

Civil 3D軟件是建立于AutoCAD平臺(tái)之上，專業(yè)定制的土木工程道路與土石方解決的軟件包。利用協(xié)調(diào)一致、包含豐富數(shù)據(jù)的數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)了同一模型，一處變更，多處更新，全部自動(dòng)的集成流程。

Revit系列軟件是專為建筑行業(yè)開發(fā)的的三維參數(shù)化模型設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，包含建筑設(shè)計(jì)、MEP工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工具。Revit強(qiáng)大的參數(shù)化建模、精確統(tǒng)計(jì)及Revit平臺(tái)各專業(yè)軟件間優(yōu)秀的協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查功能，已被廣泛的利用于各行各業(yè)。

InfraWorks軟件是便捷的早期方案研究工具，它可以高效快速的整合GIS數(shù)據(jù)、建筑信息模型、CAD和光柵數(shù)據(jù)創(chuàng)建現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的三維模型，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)概念工作流程。在前期設(shè)計(jì)過程中，可以給甲方、業(yè)主和行業(yè)管理部門提供直觀且易于理解的設(shè)計(jì)方案。

Navisworks軟件是設(shè)計(jì)和施工管理專業(yè)人員使用的一款全面審閱解決方案，將精確地錯(cuò)誤查找和沖突管理功能與動(dòng)態(tài)的四維項(xiàng)目進(jìn)度仿真和照片級(jí)可視化功能完美結(jié)合。

2 BIM在水電站廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

從20世紀(jì)的“甩圖板”到CAD制圖方式，水電站廠房在各階段的設(shè)計(jì)思路大體為：地形處理、建筑物布置、結(jié)構(gòu)布置及工程量計(jì)算、結(jié)構(gòu)及鋼筋圖。文章將從上述4個(gè)方面介紹BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2.1 地形處理

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法是水工專業(yè)根據(jù)地質(zhì)專業(yè)提供的地形平面及縱、橫剖面圖在CAD進(jìn)行平面設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算。運(yùn)用Civil 3D軟件進(jìn)行地形處理，可以快速便捷的通過地質(zhì)專業(yè)提供的點(diǎn)云文件、等高線創(chuàng)建原始地形曲面；利用放坡、道路工具進(jìn)行建筑物開挖處理，生成建筑物開挖曲面；利用體積面板工具添加原始地形曲面和開挖曲面作為參照即可迅速計(jì)算出開挖工程量。道路工具的一處更改、多處更新的特點(diǎn)在長(zhǎng)尾水渠渠線調(diào)整、工程量計(jì)算及縱、橫斷面成圖和移民征地范圍的確定中節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，精確的提高了設(shè)計(jì)效率。經(jīng)Civil 3D處理完的地形，可以通過程序自帶接口根據(jù)需要導(dǎo)出相應(yīng)文件格式以待備用。利用軟件處理過的開挖曲面圖見圖1。

圖1 開挖曲面圖

2.2 建筑物布置

隨著行業(yè)發(fā)展，近年來在項(xiàng)目的投標(biāo)、初期階段業(yè)主、行業(yè)管理部門對(duì)了解項(xiàng)目的實(shí)際外觀和性能的要求越來越高，利用InfraWorks軟件整合地形和建筑物布置，直觀方便的將項(xiàng)目的布置和工程區(qū)域所處的地形地貌條件呈現(xiàn)眼前，高效的傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖，以此加深業(yè)主、行業(yè)管理部門對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)方案的理解并加快決策流程。

利用軟件導(dǎo)入數(shù)據(jù)源功能導(dǎo)入工程區(qū)域原始地形數(shù)據(jù)，當(dāng)前期資料匱乏時(shí)，可以利用谷歌截取工程區(qū)域地形圖片直接導(dǎo)入；利用軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，添加建筑物、道路等工程布置方案，并且挖、填邊坡會(huì)自動(dòng)與地形結(jié)合，直觀反映建筑物對(duì)原始地形的影響。同時(shí)也可以直接導(dǎo)入Revit中建立的建筑物三維模型數(shù)據(jù)、Civil 3D中生成的建筑物開挖地形數(shù)據(jù)，在InfraWorks軟件中布置整個(gè)工程區(qū)，利用故事板功能制作工程區(qū)瀏覽視頻并導(dǎo)出，輕松共享項(xiàng)目方案，從而提供更具說服力的演示資料。利用軟件處理的某水電站建筑物布置圖見圖2。

圖2 建筑物布置圖

2.3 結(jié)構(gòu)布置及工程量計(jì)算

在水電站廠房結(jié)構(gòu)布置上傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法是水工、機(jī)電等相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員圍繞同一張CAD圖紙傳遞修改各專業(yè)的布置，各專業(yè)相互制約，耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。利用Revit程序工作集方式在局域網(wǎng)某個(gè)固定位置建立項(xiàng)目的中心文件，有權(quán)限的各專業(yè)設(shè)計(jì)人員調(diào)取中心文件生成本地文件，然后在本地進(jìn)行本專業(yè)設(shè)計(jì)工作，即時(shí)同步，就能實(shí)現(xiàn)各專業(yè)高效協(xié)同設(shè)計(jì)。利用軟件繪制水電站廠房三維圖見圖3。

圖3 水電站廠房三維圖

對(duì)專業(yè)內(nèi)使用率較高的構(gòu)件，可以通過Excel表格與族參數(shù)關(guān)聯(lián)建立Revit參數(shù)化族，通過時(shí)間的積累豐富專業(yè)族庫，從而提高工作效率。建立好完整的項(xiàng)目三維模型，通過材質(zhì)提取直接生成明細(xì)表導(dǎo)出整理成工程量表。

將Revit項(xiàng)目數(shù)據(jù)輸出導(dǎo)入Navisworks軟件仿真模擬，進(jìn)行錯(cuò)、漏、碰檢查，制作施工進(jìn)度模擬，通過截取單幀圖片合成第三人瀏覽視頻并導(dǎo)出，提高設(shè)計(jì)精度、豐富匯報(bào)材料。

2.4 結(jié)構(gòu)及鋼筋圖

在水電站廠房施工圖設(shè)計(jì)階段，建筑物各部位結(jié)構(gòu)、鋼筋圖數(shù)量明顯增加，如何提高出圖效率至關(guān)重要。利用Revit程序建立項(xiàng)目三維模型，直接生成平、剖面圖、三維大樣圖，提高出圖速度；同時(shí)三維大樣圖可以將建筑物體形直觀的呈現(xiàn)于施工人員眼前，提高施工質(zhì)量。在項(xiàng)目的三維模型建立階段，設(shè)計(jì)人員可以便捷的提取Revit程序豐富的參數(shù)化族直接運(yùn)用，也可以利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、融合、放樣融合五個(gè)命令和族樣板文件建立依據(jù)自己需求的族文件載入項(xiàng)目文件使用。將建立好的三維模型輸出直接導(dǎo)入大體積配筋軟件進(jìn)行鋼筋布置，生成鋼筋平、剖面圖和工程量表，大大節(jié)約了設(shè)計(jì)和校審時(shí)間。利用軟件生成三維圖見圖4。

圖4 結(jié)構(gòu)三維圖

3 結(jié) 語

BIM有助于提高客戶參與度；優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和減少施工圖的錯(cuò)漏；減少施工過程中現(xiàn)場(chǎng)問題和返工。目前BIM技術(shù)應(yīng)用仍在初期階段，針對(duì)計(jì)算機(jī)硬件不滿足大面積地形圖以及復(fù)雜模型的處理而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，建議將地形進(jìn)行簡(jiǎn)化或者分幅處理、模型建立多使用嵌套族方式；針對(duì)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用工作集和外部鏈接的方式。對(duì)于BIM的理解方式應(yīng)該不要過分糾結(jié)是否BIM的問題，堅(jiān)持BIM理念，采用適當(dāng)軟件高效解決設(shè)計(jì)相關(guān)問題。

[1]廖小烽，王君峰.Revit2013/2014建筑設(shè)計(jì)火星課堂[M].北京：人民郵電出版社，2013：27-48.

[2]索麗生，劉寧.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)(第2版)[M].北京：中國水利水電出版社，2014：19-61.

Discussion on Application of BIM Technology in Hydropower House Design

CHEN Ming

(Xinjiang Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation, Design and Research Institute, Urumqi 830000, China)

BIM technology is a datamation tool which is applied in project design,construction and management,characterized by its visualization,coordination,simulation,optimization and picturization. In accordance with the project cases from four respects including topographic treatment,building display,structure layout,engineering work calculations as well as steel drawings,this paper discussed how to utilize BIM technology to design the powerhouses of a hydro-engineering project, consequently,to improve its working efficiency,save the cost and shorten construction period.

BIM; hydraulic and hydropower project; hydropower house; design; application

1007-7596(2017)06-0120-03

2017-05-18

陳銘(1987-)，男，湖南長(zhǎng)沙人，工程師，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。

TV731

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