基于BIM技術(shù)的提水泵站體系化設(shè)計研究與應(yīng)用

孫洪征，孫 珂，夏全平

(1.壽光市水利服務(wù)中心，山東 壽光 262700； 2.濟(jì)南國際機(jī)場股份有限公司，濟(jì)南 250107；3.山東省交通運(yùn)輸事業(yè)服務(wù)中心，濟(jì)南 250002)

提水泵站是水利工程中的重要組成部分，將提水泵站工程結(jié)構(gòu)分解為相應(yīng)的細(xì)部構(gòu)造，在AuToRevit平臺上創(chuàng)建出每一個細(xì)部結(jié)構(gòu)的三維模型，并為決定該模型形狀的的關(guān)鍵線條賦予一個可調(diào)整的“參數(shù)”，這樣就能根據(jù)實際工程尺寸大小來調(diào)整模型的“參數(shù)”，使二者在數(shù)值上完全統(tǒng)一。在發(fā)生工程變更或計算工程尺寸出現(xiàn)差錯時，只需要修改對應(yīng)細(xì)部構(gòu)件的“參數(shù)”值就能改變工程尺寸大小，并能夠利用模型自動計算工程量[1]。

1 研究對象

1.1 提水泵站

泵站模型在結(jié)構(gòu)上由進(jìn)出水建筑物和泵房三部分組成，進(jìn)水建筑物包括了引水渠、前池、進(jìn)水池即濕室，出水建筑物包括了出水池、出水管道、輸水渠即灌溉支渠，泵房由三臺立式軸流泵、三臺電動機(jī)、攔污柵、吊車梁、墩墻、屋蓋、配電間組成。提水泵站結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 提水泵站結(jié)構(gòu)

1.2 提水泵站族劃分

泵站模型在結(jié)構(gòu)上由進(jìn)出水建筑物和泵房3部分組成，每一段結(jié)構(gòu)又由更多的細(xì)部構(gòu)造組合而成。創(chuàng)建完成的眾多族構(gòu)件便是用于組裝泵站的每一個工程構(gòu)件，每一部分工程構(gòu)件都可由一個或多個族樣板組裝而成[2]。提水泵站族劃分，見圖2。

圖2 提水泵站族劃分

2 創(chuàng)建族模板

2.1 進(jìn)水建筑族

引水渠和前池由眾多的族構(gòu)件組合而成，所包含的族樣板主要有平面擋土墻、翼墻、兩種不規(guī)則底板、不規(guī)則墊層，進(jìn)水建筑組構(gòu)件，見圖3。

圖3 進(jìn)水建筑組構(gòu)件

平面擋土墻主要控制的渠道護(hù)坡的坡度和引水渠的寬度變化，長度、高度的變化決定了左右面平行四邊形的大??；鋪設(shè)長度是由渠道的長度決定的，渠道越長，鋪設(shè)長度越大。偏翼墻鋪設(shè)長度是由渠道平行于水平面的長度決定的，渠道越長，鋪設(shè)長度越大。不規(guī)則底板1和2用于鋪設(shè)在渠道平行于水平面的渠段，寬度決定了墊層的鋪設(shè)厚度，總長度決定了墊層的鋪設(shè)長度即渠道的長度，墊層墩子的長度，同時坡度變化的寬度也是由長度1決定，坡度決定了墊層墩子傾斜變化的幅度[3]。

各構(gòu)件的面傾角的值隨坡度值的變化而變化，不需要單獨(dú)輸入來控制樣板的變化。

2.2 泵房族

進(jìn)水建筑物主要由引水渠，前池，進(jìn)水池三部分組成，取水頭部不做介紹，取水管道采用引水明渠的方式即引水渠。模型采用的是濕室型泵房，進(jìn)水池即濕室，組裝泵房主要用到的族樣板包括兩種不同類型的隔墩分別是邊墩和中墩、立式軸流泵的簡易模型、電動機(jī)簡易模型、屋蓋、攔污柵、墻體1、墻體2。泵房族構(gòu)件，見圖4。

圖4 泵房族構(gòu)件

2.3 出水建筑物族

出水建筑物包含的族樣板同進(jìn)水建筑物多有重復(fù)，出水池由墻體1組裝而成，出水管道段的鋪設(shè)選用了不規(guī)則底板2架構(gòu)，在這里介紹傾斜管道。出水建筑組群，見圖5。

圖5 出水建筑組群

傾斜管道是鋪設(shè)在傾斜渠道上的輸水管道，主要用于出水池的位置，其變化分為水平面上的傾斜變化和鉛錘方向上的傾斜變化兩種變化形式[4]。

2.4 族樣板材質(zhì)

在實際施工過程中，每一段工程乃至每一個細(xì)小的構(gòu)件都會設(shè)計有材質(zhì)，不同的地質(zhì)條件，承擔(dān)的作用不同，各部位構(gòu)件的材質(zhì)就會不同。打開族模型，選中該模型，打開左側(cè)“屬性”面板，可以看見在“材質(zhì)和裝飾”選項中，材質(zhì)選項是默認(rèn)選項，也可以結(jié)合工程需要“新建材質(zhì)”并賦予工程建設(shè)需要的材質(zhì)內(nèi)容，并對材質(zhì)的各項內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。材質(zhì)選擇界面，見圖6。

圖6 材質(zhì)選擇界面

3 族的應(yīng)用

3.1 新建項目

打開AuToRevit軟件，在項目欄選擇“新建”，選擇新建項目樣板，樣板里若顯示“<無>”，則點(diǎn)擊瀏覽，找到存放項目樣板的文件夾，選擇DefaultCHSCHS樣板，確定即可。如果你的新建項目中沒有可供選擇的項目樣板，可自行網(wǎng)上下載載入即可。項目樣板，見圖7。

圖7 項目樣板

3.2 繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)

建好項目樣板以后，需要添加標(biāo)高和軸網(wǎng)，這相當(dāng)于一個多原點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)系。所有的族樣板已經(jīng)在族編輯器中全部創(chuàng)建完成，接下來需要將族樣板放置到項目中去，因此繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)的原則必須是方便放置[5]。

打開項目樣板后，在左側(cè)項目瀏覽器中找到立面，然后打開南立面，我們首先在南立面上繪制標(biāo)高，然后再繪制軸網(wǎng)。標(biāo)高繪制原則是滿足目標(biāo)工程的高程要求，方便放置調(diào)整好大小后的族樣板。提水泵站剖面圖紙，見圖8。

圖8 提水泵站剖面圖紙

接下來繪制標(biāo)高線，首先打開頂部“建筑”選項卡，在屏幕右側(cè)找到標(biāo)高按鈕，點(diǎn)擊后即可繪制標(biāo)高。

完成了標(biāo)高的繪制后，在項目瀏覽器中可以看到樓層平面中增加了剛繪制出來的標(biāo)高平面，接下來繼續(xù)繪制軸網(wǎng)。軸網(wǎng)是繪制在標(biāo)高平面上，用于將各標(biāo)高平面劃分出網(wǎng)格，用于給工程構(gòu)件定位，方便放置族樣板。軸網(wǎng)分為東西向軸網(wǎng)和南北向軸網(wǎng)兩種。

標(biāo)高和軸網(wǎng)繪制完成之后，就需要開始在項目樣板中載入創(chuàng)建好的族樣板，創(chuàng)建實例構(gòu)件依照標(biāo)高和軸網(wǎng)的定位組裝工程模型。首先打開創(chuàng)建好的標(biāo)高和軸網(wǎng)，打開“項目瀏覽器”中“樓層平面”的“標(biāo)高1”平面，在標(biāo)高1平面里載入族樣板，開始創(chuàng)建實例，并在平面里裝配模型[6]。

4 基于三維模型的圖紙創(chuàng)建

4.1 圖紙創(chuàng)建

三維模型并不能提供給施工單位施工，三維模型無法精確的顯示建筑物的尺寸，只能顯示建筑物的形狀。因此在搭建完三維模型以后，還必須創(chuàng)建出可供工程施工使用的平面圖紙。在AuToRevit設(shè)計平臺上，是可以利用三維模型直接創(chuàng)建平面圖紙的，不需要再單獨(dú)繪制平面圖紙。

每一張標(biāo)準(zhǔn)的工程圖紙都有著嚴(yán)格符合設(shè)計規(guī)范的圖框。圖框包括圖紙幅面和標(biāo)題欄，根據(jù)《水利水電工程制圖標(biāo)準(zhǔn)SL73-95》規(guī)定，圖紙的幅面及圖框尺寸應(yīng)符合下表的規(guī)定。圖紙幅面及圖框尺寸，見表1。

表1 圖紙幅面及圖框尺寸

4.2 創(chuàng)建詳圖

創(chuàng)建詳圖首先需要選擇一個拾取平面作為俯視圖，繪制標(biāo)高時創(chuàng)建了F1-F9九個標(biāo)高，從F9標(biāo)高往下投影，除了屋蓋我們能看到整個工程模型，因此我們選擇F9標(biāo)高作為俯視圖創(chuàng)建詳圖索引。經(jīng)過對詳圖屬性的調(diào)整，可得到最終的詳圖。

4.3 圖紙注釋

在圖框中放入詳圖以后，需要對圖紙的各項尺寸、材質(zhì)等要素進(jìn)行注釋說明，便于施工人員參閱。尺寸標(biāo)注的數(shù)值反映了實體的尺寸、實體與實體之間的距離等等，這些數(shù)據(jù)是進(jìn)行水利計算、水力計算、結(jié)構(gòu)計算、工程造價等等的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需要把這些數(shù)據(jù)傳遞出去，AuToRevit提供了三種參數(shù)來解決這個問題，這3種參數(shù)是：項目參數(shù)、共享參數(shù)和全局參數(shù)。俯視圖，見圖9；圖紙注釋圖，見圖10。

圖10 圖紙注釋圖

4.4 創(chuàng)建剖面圖

剖面圖的創(chuàng)建同樣需要首先創(chuàng)建詳圖，剖面圖的繪制需要建立在平面圖的基礎(chǔ)上。首先打開頂部“視圖”選項卡，選擇“剖面”按鈕，點(diǎn)擊后需要在平面圖上選擇剖切位置，并選擇剖面區(qū)域。剖面圖注釋，見圖11。

圖11 剖面圖注釋

4.5 創(chuàng)建明細(xì)表

在AuToRevit平臺上提供了“明細(xì)表“這一工具來是實現(xiàn)表格的繪制功能?！懊骷?xì)表”工具歸屬于“視圖”選項卡中，這個明細(xì)表根本上是三維工程模型的參數(shù)的投影，屬于視圖的一種。明細(xì)表的數(shù)據(jù)可以通過全局參數(shù)的設(shè)置直接投影到明細(xì)表中，免去了手工輸入的過程，且工程數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，由于“全局參數(shù)”的設(shè)置，明細(xì)表中的數(shù)據(jù)也會隨之更新。創(chuàng)建明細(xì)表，見圖12。

圖12 創(chuàng)建明細(xì)表

5 結(jié) 語

通過在AuToRevit平臺上創(chuàng)建工程的細(xì)部結(jié)構(gòu)模型，分析組成提水泵站的各細(xì)部構(gòu)件族以及各族的變化規(guī)律和使用方法，將眾多按照實際工程尺寸定義的細(xì)部結(jié)構(gòu)按照工程施工順序組裝到一起，利用族樣板的參數(shù)可以直接根據(jù)實際需要調(diào)整構(gòu)件的尺寸大小。在工程實際施工過程中，因地制宜、綜合考慮確定下來的各過程段的不同材質(zhì)，可以利用族模板的材質(zhì)選項直接進(jìn)行調(diào)整，最終得出與工程設(shè)計相符的三維工程模型。同時與工程模型伴生出的圖紙也會隨之改變，直接可繼續(xù)用于工程施工，極大的縮短了工程設(shè)計、工程調(diào)整的時間，縮短了工期，提高了工程施工效率。

實踐證明，利用AuToRevit軟件對泵站工程進(jìn)行三維設(shè)計具有較強(qiáng)的可行性和可操作性，可在相關(guān)水利項目中進(jìn)行推廣。