淺談BIM技術(shù)在變電站設(shè)計中的應(yīng)用

胡迪

摘 要 文章分析探討了BIM在110kV變電站工程中的應(yīng)用，總結(jié)了工程實踐經(jīng)驗和取得的成效，最后對持續(xù)提升BIM應(yīng)用進行了展望，從而更好地提高變電站的設(shè)計質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù)；變電站；設(shè)計

1 概述

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型。BIM是應(yīng)用于工程策劃、設(shè)計、建造、管理、運維的數(shù)字化方法，在歐美、日韓、新加坡等發(fā)達國家早已得到廣泛重視和普及，然而在我國起步較晚。自2013年，國內(nèi)建筑業(yè)對BIM的關(guān)注熱度迅速飆升，企業(yè)希望應(yīng)用先進數(shù)字信息技術(shù)，提高企業(yè)素質(zhì)和加強企業(yè)設(shè)計、施工、管理水平。BIM應(yīng)用已成為國內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展趨勢[1]。

2 BIM技術(shù)在變電站設(shè)計中的具體應(yīng)用

2.1 協(xié)同工作

變電站工程通過BIM整合項目全方位信息，在項目策劃、設(shè)計、建造、管理的全生命周期中進行信息共享和傳遞，使工程參與者對建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對，實現(xiàn)工程各參建方協(xié)同工作，提高工作效率、節(jié)約成本和縮短工期。BIM為設(shè)計者提供協(xié)同設(shè)計平臺，實現(xiàn)工程所有專業(yè)數(shù)據(jù)共享和傳遞。設(shè)計者在協(xié)同平臺進行協(xié)同設(shè)計，對建筑信息做出正確理解，在設(shè)計過程中進行直觀高效專業(yè)溝通，實現(xiàn)專業(yè)間有效協(xié)調(diào)和避讓，高效解決專業(yè)間碰撞和不合理設(shè)計，從而優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。

2.2 設(shè)計優(yōu)化

BIM為變電站工程設(shè)計者提供協(xié)同設(shè)計平臺和可視化設(shè)計環(huán)境，相對傳統(tǒng)設(shè)計方法有著明顯優(yōu)勢和意義。

2.3 三維建模

BIM具有強大的信息表達能力和可視化功能，設(shè)計者通過BIM對變電站所有專業(yè)進行3D建模，使建筑空間信息表達直觀、清晰，實現(xiàn)可視化設(shè)計，充分體現(xiàn)變電站真實面貌。

3D建模是對建筑模擬建造，所有專業(yè)所有元素均按1：1構(gòu)建，設(shè)計者在建模過程中對設(shè)計圖進行校核和深化，對各專業(yè)設(shè)備和管線進行三維綜合布置，對電纜層中錯綜復(fù)雜的電纜、線槽、橋架、管道、箱體進行綜合布置深化優(yōu)化，保證合理精準的管線布置定位。

通過3D模型，設(shè)計者對所有暗裝箱體和管線進行精準三維定位，指導(dǎo)施工預(yù)留孔洞，避免后期對墻體返工開鑿，有效節(jié)省施工作業(yè)和縮短施工周期。

2.4 碰撞檢查

BIM軟件具有強大的碰撞檢查功能。變電站模型建成后，設(shè)計者對所有專業(yè)進行全面碰撞檢查，共發(fā)現(xiàn)26個問題，其中生成建筑問題報告11個，結(jié)構(gòu)問題報告2個，機電問題報告13個。根據(jù)詳細問題報告，設(shè)計者快速精確定位碰撞位置，直觀高效解決專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間的碰撞問題，優(yōu)化設(shè)計方案，有效減少設(shè)計變更和施工返工。

2.5 創(chuàng)建電氣設(shè)備模型

設(shè)計者根據(jù)電氣設(shè)備廠家資料，利用BIM軟件創(chuàng)建設(shè)備模型，錄入詳細設(shè)備信息以及相關(guān)規(guī)程規(guī)范，在土建模型中放置電氣設(shè)備時，實現(xiàn)電氣間距校驗，有效提高設(shè)計效率和質(zhì)量。某變電站工程共創(chuàng)建29個設(shè)備元器件模型（包括主變壓器、110kV GIS、電容器、站用變壓器、二次保護屏、安健環(huán)標志等），這些模型錄入了詳細設(shè)備信息（如設(shè)備廠家、設(shè)備電氣參數(shù)、安裝單位、運維單位、投運時間、設(shè)備維護周期等），為設(shè)備信息共享，設(shè)備管理維護提供入口[2]。

3 工程實例

3.1 工程概況

本文以某市110k V變電站工程項目為例，該站為地上一層，地下二層，建筑基底面積為2700平方米，總建筑面積為7803平方米，建筑高度為10.5米；該站的總規(guī)模為主變?yōu)?×63MVA，110kV出線12回，10kV出線96回。工程規(guī)模大，各專業(yè)管線交叉復(fù)雜。

3.2 BIM技術(shù)在變電站設(shè)計中的應(yīng)用

在變電站選址選線完成后，電氣專業(yè)開始做變電站方案的可行性研究和初步設(shè)計，可研包括配電裝置樓的整體布局、配電裝置房間的劃分等。得到電氣的方案模型后，建筑、結(jié)構(gòu)、暖通等專業(yè)提出設(shè)計方案，完成各自的方案設(shè)計和初步設(shè)計工作。在建立好配電裝置樓的主體的B I M模型，包括電氣設(shè)備、建筑軸網(wǎng)、墻柱、門窗等。在完成可研和初步設(shè)計后，經(jīng)各專業(yè)確認，即開始進入各專業(yè)的配電裝置樓主體的詳細設(shè)計，包括電氣、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、消防等專業(yè)。在項目設(shè)計中，各專業(yè)都在同一個軟件平臺上完成設(shè)計，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、協(xié)同設(shè)計。根據(jù)電氣、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通等專業(yè)提交的BIM模型，使用管線綜合碰撞檢查在空間里顯示所選專業(yè)的設(shè)備、構(gòu)建、風管等實體，檢查各個構(gòu)件之間的關(guān)系，找出碰撞位置，進行專業(yè)間協(xié)調(diào)。

在詳細設(shè)計階段，需要對電氣設(shè)備的信息含量做了精確設(shè)定，電氣設(shè)備的信息包括電壓等級、參數(shù)、型號、廠家、設(shè)備編號。建筑專業(yè)需對變電站的墻體類型、建筑材質(zhì)、門窗信息作了定義。結(jié)構(gòu)專業(yè)需要對柱構(gòu)件的截面類型、結(jié)構(gòu)類型、樓板構(gòu)件的厚度、相對樓層標高、材料做定義。其他專業(yè)對自身專業(yè)所涉及的設(shè)備做相關(guān)定義。

3.3 方案總結(jié)

本工程實例使用BIM軟件，通過BIM模型中的各專業(yè)設(shè)計信息，使模型信息在設(shè)計階段逐步豐富，并實現(xiàn)在各專業(yè)設(shè)計軟件之間的數(shù)據(jù)互轉(zhuǎn)，協(xié)同設(shè)計，提高了項目設(shè)計和建造的整體效率，通過數(shù)據(jù)共享、沖突檢測、精確統(tǒng)計減少返工和浪費，提高了項目的設(shè)計質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計方案。變電站設(shè)計工作需要各專業(yè)的協(xié)同合作，基于BIM技術(shù)的變電站設(shè)計與傳統(tǒng)CAD設(shè)計的工作流程有所不同，這就勢必需要一個規(guī)范合理的工作流程來進行整合。在今后類似的項目中，可以結(jié)合項目自身的特點，規(guī)范設(shè)計流程，整理出適合于BIM設(shè)計的設(shè)計管理規(guī)范[3]。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用是大勢所趨。本文結(jié)合實際案例開展的工程設(shè)計實踐來看，采用BIM技術(shù)后，信息創(chuàng)建、處理和傳遞等方面比傳統(tǒng)C A D更具有優(yōu)勢，不僅提高了設(shè)計效率，同時可以將所有的變電站信息通過模型聯(lián)系起來，在包括策劃、設(shè)計、施工、運維各階段在內(nèi)的整個工程項目全生命期中，實現(xiàn)對變電站信息的有效管理。

參考文獻

[1] 陸鳳怡，胡彬.基于BIM技術(shù)的變電站設(shè)計研究[J].黑龍江科技信息，2016，（36）：199.

[2] 郝超.BIM在天津永定河220kV變電站設(shè)計中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2012，（25）：5.

[3] 柴喜林.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計管理模式中的應(yīng)用淺析[J].中國科技縱橫，2016，（1）：91.