基于Revit軟件平臺下的BIM接地導體參數化構件庫探究

彭 橋, 郭 昊 然, 周 俊 全

(1.國能粵電臺山發(fā)電有限公司,廣東 臺山 529200;2.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川 成都 610072;3.國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司,四川 成都 610041)

0 引 言

BIM 是工程物理特性與功能特性信息化、數字化的承載和可視化的表達,是傳統(tǒng)手繪制圖與 CAD 輔助設計的升級[1]。近年來,隨著數字化技術的快速發(fā)展,BIM設計在國內外工程設計行業(yè)中得到了廣泛應用。特別是在水利水電行業(yè),越來越多的項目采用三維設計,以提高工程設計質量和效率[2]。在國外的接地系統(tǒng)設計中,通常所用的設計軟件有AutoCAD、SolidWorks、CATIA和Pro/Engineer等。國內目前使用的三維設計主流軟件為Autodesk Revit,但Revit軟件在設計之初,主要面向工業(yè)和民用建筑行業(yè),缺少用于電力行業(yè)的專業(yè)族庫,尤其是針對有路徑敷設需求的機電設備,如接地導體、共箱封閉母線、氣體絕緣輸電線路(GIL)、綜合管線等。這給水電站機電設計帶來了挑戰(zhàn)。因此,筆者以接地導體為例,探討在Revit平臺下,正在設計的臺山黃茅崗抽水蓄能電站如何建設和管理接地導體的參數化族庫。

在以Revit平臺實施 BIM 設計過程中,資源庫中的設備族數量和質量直接影響著設計效率和品質,高質量族積累越多,效率就越高[3]。通過自定義參數化族庫,可以保證族庫的質量和實用性,減少設計工作量,便于進行空間布置,提高設計效率。每個設備族的建族過程包括樣本篩選、族幾何構建、族參數、公式邏輯構建和族測試。該方法適用于類似種類繁多、有路徑敷設需求的機電設備。筆者旨在通過為黃茅崗抽水蓄能電站設計師提供實用的參考,以推動水電行業(yè)的數字化轉型。

1 接地導體在建族中的問題分析

1.1 接地導體族在設計中的需求

接地導體系統(tǒng)是各類工程中均需要的系統(tǒng)之一,通常采用銅、鋁等導電材料制造。該系統(tǒng)的特點是導體路徑長,節(jié)點復雜,且連接的電氣設備和鋼筋網較多。此外,每個抽水蓄能電站項目的接地導體都會受到場地條件、建筑結構、電氣設備特性和安裝位置等因素的限制,因而其接地系統(tǒng)類型也會有所差異。因此,在建族時需要考慮上述因素,使其具有靈活的參數調整功能,并能快速創(chuàng)建、修改和調整以滿足項目的需求。

1.2 現有Revit軟件中的限制

Revit軟件中的族分為兩種:系統(tǒng)族和構件族,系統(tǒng)族是在Revit中預定義的族,例如電纜橋架、線管、風管等機電設備都可以作為系統(tǒng)族。這些系統(tǒng)族具有定義起點和終點后就能夠自動敷設的功能;但是,由于Revit軟件的限制,用戶無法將新創(chuàng)建的族定位為系統(tǒng)族;而對于接地系統(tǒng)來說,由于其在Revit的系統(tǒng)族中沒有對應的模塊,因此需要使用構件族進行建模。構件族與系統(tǒng)族不同,構件族需要手動創(chuàng)建模型并自定義各項參數信息,最終將創(chuàng)建好的參數化族載入到項目文件中進行快速布置及修改,靈活地滿足接地導體的實際設計需求。

1.3 接地導體的工程量統(tǒng)計效率較低

傳統(tǒng)的接地導體布置設計是采用Autodesk CAD軟件進行制圖,繪制完后,需要人為統(tǒng)計接地導體的材料量,如鍍鋅扁鋼長度、接地端子套數、支墩套數等,存在統(tǒng)計效率慢、統(tǒng)計材料量不精確、統(tǒng)計的工程量易錯易漏等情況;而Revit中有明細表功能,軟件可以自動統(tǒng)計所創(chuàng)建的族類型的各種信息;因此,采用Revit進行接地導體布置設計可以解決上述問題,提高設計效率和施工質量。

2 接地導體在建族中的解決方案

基于接地導體族的需求和Revit軟件的限制,選擇構件族作為接地導體系統(tǒng)建模,選擇鍍鋅扁鋼族類型為基于線的公制常規(guī)模型,接地端子、支墩螺栓及螺母等族采用常規(guī)模型,接地注釋族采用常規(guī)注釋;以此制作完善的接地導體及注釋族庫。族庫制作完成后,在項目文件中載入對應的族進行設計。

2.1 接地導體參數的選擇

在抽水蓄能電站設計中,不同抽水蓄能電站接地導體系統(tǒng)各不相同。如果每種常規(guī)布置方式都單獨建模,不僅建模是工作量巨大的無底洞,使用、布置和統(tǒng)計工程量也是難題;因此,采用參數化建模的思路,每類接地導體只做一個參數化族。這樣不僅減少了接地導體系統(tǒng)族的數量,也減少了反復創(chuàng)建模型的工作量。同時,設計者也不必在族庫中篩選相應尺寸的接地導體,提高了設計效率。

在接地導體參數化建模中,需對模型參數進行取舍。雖然更多的參數和細節(jié)特征會讓模型更精細和美觀,但參數的增加會讓建模和維護的工作量成倍增加;另一方面,隨著參數的增加,參數間的關系會越來越復雜和難以控制,電腦容易出現卡頓的情況,增加硬件設備使用負荷;因此,接地導體建模中只保留了工程設計中關注的參數,接地導體參數選擇見圖1。

圖1 接地導體參數選擇(單位默認為mm)

2.2 接地導體族的制作

按照以上原則,對所有抽水蓄能電站設計中需要用到的接地導體族進行參數化建模組成族庫,具體包括:接地扁鋼-水平、接地扁鋼-引上、接地扁鋼-引下、接地扁鋼-屋頂避雷帶、接地扁鋼-屋頂避雷帶(支墩方式)、接地扁鋼-電纜溝預埋、接地抽頭-地面引出、接地抽頭-樓板引下、接地抽頭-沿墻引上水平出、接地端子、避雷帶支墩、避雷帶支撐、膨脹螺栓等。族類型均設置為常規(guī)模型的族,主要尺寸均參照《電氣裝置安裝工程-接地裝置施工及驗收規(guī)范》,以確保族的所有規(guī)格均能與實物吻合,操作簡單且靈活實用。部分接地導體族庫見圖2。

圖2 部分接地導體族庫

制作完成后,按照統(tǒng)一的規(guī)則對所有族進行命名,以方便查找。

2.3 注釋族庫的制作

按照相同規(guī)則,對接地導體所需二維注釋也進行參數化建模組成族庫,具體包括:接地交點注釋、接地端子注釋、接地導體上引箭頭、接地導體下引箭頭、引上抽頭注釋等。注釋族長度和比例均為可調整的參數。與接地導體族不同,注釋族均為常規(guī)注釋的族。注釋族多數作為嵌套族載入到接地導體族中,同時也勾選了“共享”參數,可以直接布置在項目文件中,部分注釋族庫見圖3。

圖3 部分注釋族庫(單位默認為mm)

3 接地導體在設計中的建模方法

以上接地導體族庫和接地注釋族庫的制作,可以滿足抽水蓄能電站設計在技施階段的出圖精度需求。設計師僅需將制作好的族載入到項目文件中,對視圖樣板、圖元可見性、顏色材質等完成設置后,接地導體即可實現與系統(tǒng)族相同的布置功能。接地導體系統(tǒng)布置見圖4。

圖4 接地導體系統(tǒng)布置圖

圖中為以鍍鋅扁鋼作為接地導體的常見接地系統(tǒng)布置。包含扁鋼水平、引上、引下、屋頂避雷帶、電纜溝預埋、抽頭地面引出、抽頭樓板引下、抽頭沿墻引上水平出、接地端子等布置,其外徑、尺寸均可先設置好,繪制路徑自動生成,扁鋼尺寸也可根據需要進行更換。在進行視圖設置后,可統(tǒng)一外表顏色用于三維方案展示。

4 接地導體的材料量自動統(tǒng)計

通過Revit中的明細表功能,可以針對性地提取接地導體族中的參數信息。以鍍鋅扁鋼“長度”參數為例,在創(chuàng)建常規(guī)模型明細表時,并沒有“長度”參數選擇,所以不能直接統(tǒng)計“長度”參數。需要創(chuàng)建一個名為“導體長度”的共享參數,使該參數同時存在于需要統(tǒng)計長度的接地族文件和項目文件中,由此才可以實現根據導體繪制路徑自動統(tǒng)計接地導體長度的功能。接地導體明細圖見圖5。

圖5 接地導體明細圖

5 結 語

綜上所述,通過BIM參數化建模技術,成功創(chuàng)建了一套完整的接地導體族庫和注釋族庫,解決了抽水蓄能電站中接地導體建模存在的問題。通過將接地導體的同類規(guī)格族合并為一個參數化族,提高了建模效率和精度。同時,通過Revit明細表功能實現了接地導體長度等參數的自動統(tǒng)計,提高了設計效率和數據精度。

然而,研究結果仍存在一定的局限性和不足,未來可以進一步擴展接地導體族的種類和參數,提高模型的通用性和靈活性。同時,可以研究其他BIM軟件平臺的接地導體建模方法,提高可操作性和實用性。此外,也可以將BIM技術與其他領域相結合,如智能建筑、物聯(lián)網等,進一步提高專業(yè)設計、施工和運營的效率和質量,為抽水蓄能電站設計的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。