BIM技術在水電站廠房設計中的應用探討

陳 銘

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

BIM技術在水電站廠房設計中的應用探討

陳 銘

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

BIM技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性的特點。文章將從地形處理、建筑物布置、結構布置及工程量計算、結構及鋼筋圖4個方面的工程實例探討如何把BIM技術應用于水利水電工程電站廠房設計，從而提高工作效率達到節約成本縮短工期的作用。

BIM；水利水電工程；水電站廠房；設計；應用

BIM全稱為Building Information Modeling，是以三維數字技術為基礎，集成了各專業相關信息的工程數據模型，可以為設計、施工和運營提供相協調的、內部保持一致的并可進行運算的信息。隨著BIM技術的發展，現已被廣泛應用于工程建設業、傳媒業、制造業等多個行業。文章將探討BIM技術在水利水電工程電站廠房各個設計階段中的應用方法，運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平臺之上，專業定制的土木工程道路與土石方解決的軟件包。利用協調一致、包含豐富數據的數字模型，實現了同一模型，一處變更，多處更新，全部自動的集成流程。

Revit系列軟件是專為建筑行業開發的的三維參數化模型設計軟件平臺，包含建筑設計、MEP工程設計、結構工程設計工具。Revit強大的參數化建模、精確統計及Revit平臺各專業軟件間優秀的協同設計、碰撞檢查功能，已被廣泛的利用于各行各業。

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數據、建筑信息模型、CAD和光柵數據創建現有基礎設施的三維模型，從而優化設計概念工作流程。在前期設計過程中，可以給甲方、業主和行業管理部門提供直觀且易于理解的設計方案。

Navisworks軟件是設計和施工管理專業人員使用的一款全面審閱解決方案，將精確地錯誤查找和沖突管理功能與動態的四維項目進度仿真和照片級可視化功能完美結合。

2 BIM在水電站廠房設計中的應用

從20世紀的“甩圖板”到CAD制圖方式，水電站廠房在各階段的設計思路大體為：地形處理、建筑物布置、結構布置及工程量計算、結構及鋼筋圖。文章將從上述4個方面介紹BIM技術在設計中的應用。

2.1 地形處理

傳統的二維設計方法是水工專業根據地質專業提供的地形平面及縱、橫剖面圖在CAD進行平面設計和工程量計算。運用Civil 3D軟件進行地形處理，可以快速便捷的通過地質專業提供的點云文件、等高線創建原始地形曲面；利用放坡、道路工具進行建筑物開挖處理，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算出開挖工程量。道路工具的一處更改、多處更新的特點在長尾水渠渠線調整、工程量計算及縱、橫斷面成圖和移民征地范圍的確定中節省了設計時間，精確的提高了設計效率。經Civil 3D處理完的地形，可以通過程序自帶接口根據需要導出相應文件格式以待備用。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

隨著行業發展，近年來在項目的投標、初期階段業主、行業管理部門對了解項目的實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，直觀方便的將項目的布置和工程區域所處的地形地貌條件呈現眼前，高效的傳達設計意圖，以此加深業主、行業管理部門對基礎設施設計方案的理解并加快決策流程。

利用軟件導入數據源功能導入工程區域原始地形數據，當前期資料匱乏時，可以利用谷歌截取工程區域地形圖片直接導入；利用軟件強大的數據庫，添加建筑物、道路等工程布置方案，并且挖、填邊坡會自動與地形結合，直觀反映建筑物對原始地形的影響。同時也可以直接導入Revit中建立的建筑物三維模型數據、Civil 3D中生成的建筑物開挖地形數據，在InfraWorks軟件中布置整個工程區，利用故事板功能制作工程區瀏覽視頻并導出，輕松共享項目方案，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 結構布置及工程量計算

在水電站廠房結構布置上傳統的二維設計方法是水工、機電等相關專業的設計人員圍繞同一張CAD圖紙傳遞修改各專業的布置，各專業相互制約，耗時長、效率低。利用Revit程序工作集方式在局域網某個固定位置建立項目的中心文件，有權限的各專業設計人員調取中心文件生成本地文件，然后在本地進行本專業設計工作，即時同步，就能實現各專業高效協同設計。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

對專業內使用率較高的構件，可以通過Excel表格與族參數關聯建立Revit參數化族，通過時間的積累豐富專業族庫，從而提高工作效率。建立好完整的項目三維模型，通過材質提取直接生成明細表導出整理成工程量表。

將Revit項目數據輸出導入Navisworks軟件仿真模擬，進行錯、漏、碰檢查，制作施工進度模擬，通過截取單幀圖片合成第三人瀏覽視頻并導出，提高設計精度、豐富匯報材料。

2.4 結構及鋼筋圖

在水電站廠房施工圖設計階段，建筑物各部位結構、鋼筋圖數量明顯增加，如何提高出圖效率至關重要。利用Revit程序建立項目三維模型，直接生成平、剖面圖、三維大樣圖，提高出圖速度；同時三維大樣圖可以將建筑物體形直觀的呈現于施工人員眼前，提高施工質量。在項目的三維模型建立階段，設計人員可以便捷的提取Revit程序豐富的參數化族直接運用，也可以利用拉伸、旋轉、放樣、融合、放樣融合五個命令和族樣板文件建立依據自己需求的族文件載入項目文件使用。將建立好的三維模型輸出直接導入大體積配筋軟件進行鋼筋布置，生成鋼筋平、剖面圖和工程量表，大大節約了設計和校審時間。利用軟件生成三維圖見圖4。

圖4 結構三維圖

3 結 語

BIM有助于提高客戶參與度；優化設計方案和減少施工圖的錯漏；減少施工過程中現場問題和返工。目前BIM技術應用仍在初期階段，針對計算機硬件不滿足大面積地形圖以及復雜模型的處理而出現卡死現象，建議將地形進行簡化或者分幅處理、模型建立多使用嵌套族方式；針對多專業協同設計應充分利用工作集和外部鏈接的方式。對于BIM的理解方式應該不要過分糾結是否BIM的問題，堅持BIM理念，采用適當軟件高效解決設計相關問題。

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

[2]索麗生，劉寧.水工設計手冊(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，湖南長沙人，工程師，從事水利水電工程設計工作。

TV731

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