基于BIMSpace的換流站工程建筑給排水三維設計研究

吳 丹，李越茂，姚 楓

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

0 引言

直流輸電工程的大規模建設突破了能源輸送瓶頸，解決了我國能源分布和電力負荷嚴重不匹配等問題。而換流站是直流輸電的核心，在信息化迅速發展的大環境下，對換流站的三維設計也提出了更高要求。目前，因為三維設計軟件普遍存在建模效率低、出圖功能不齊全以及協同設計功能不完善等問題，大部分設計院仍然沿用傳統的二維設計手段，導致建筑給排水三維設計的推廣進展緩慢。針對這些難點，筆者對BIMSpace的功能及操作技巧進行研究，并將其應用于實際工程的三維設計中，提高了建筑給排水三維設計的效率，并使專業間的協同設計更加深入、細致。

1 軟件簡介

Revit是面向建筑、結構和機電設計的一體化建筑信息模型 (building information modeling，BIM)設計軟件。使用Revit進行建筑給排水三維設計，不僅可以實現智能建模，還能實現參數化變更管理。但單純采用Revit進行建筑物室內給排水三維設計存在設備管道布置效率低、圖面標注命令不全、協同設計功能不完善等缺點[1]。

BIMSpace是針對建筑設計行業、基于Revit平臺的二次開發軟件，內置符合中國標準規范的設計樣板和本地化族庫，并提供設備快速布置、管道智能連接、批量注釋等高效的建模輔助工具。通過在換流站工程建筑給排水三維設計中使用BIMSpace，可彌補Revit的不足，大大提高建模和出圖的效率。

2 換流站工程建筑給排水三維設計應用實例

以某換流站工程中的綜合樓為建筑實例，采用Revit軟件結合BIMSpace插件，對它的建筑給排水系統進行三維設計，并根據模型抽取相關圖紙，解決管道的碰撞交叉問題及用量統計問題。

2.1 項目定制

2.1.1 項目模板定制

在設計開始之初，根據該工程特點定制相應的圖紙和報表模板[2]，以便在出圖過程中直接調用。通過模板定制，可減少重復性的載入工作，且圖紙和表格表達形式統一，能有效減少后期校審工作量。定制過程中，可直接調改BIMSpace自帶的給排水設計模板，該模板已依據給排水工程的設計規范和設計習慣開展了大量基礎性的定制工作，使用起來快捷方便。

2.1.2 工程基礎庫定制

在采用Revit進行建模時，各種管道、管件、設備族的配置和調入工作[3]會花費較多的時間。提前梳理本工程材料概算表，從已建企業族庫中選擇所需工程族載入到項目文件中等待設計人員建模使用，可以節省大量重復性工作。定制模板中加載的族庫如圖1所示。

圖1 工程族庫

2.2 布置設計

2.2.1 方案布置圖

建模前由專業主設人制定出室內上下水系統圖紙的設計原則并繪制出室內上下水布置方案圖用于指導建模工作。圖紙應對本卷冊涉及到的衛生器具和消防器材進行選型和布置，并確定主要管道和管件的尺寸和材料，對主要管道進行布置、定位。通過制定方案布置圖可避免后期校審過程中出現顛覆性的模型重建工作，有利于在設定的工期內保質保量完成設計成品。

2.2.2 三維布置模型

在模型布置工作中，主要使用BIMSpace集成的一些快捷工具來提高建模速度。在鏈接的建筑項目圖中，利用設備快速布置命令將衛生器具族放置在相應的位置上。大便器、地漏等在地坪平面上安裝，壁式小便器、洗臉盆等在距離地面一定高度的墻壁上安裝[4]。如放置的衛生器具沒有連接件，則需要為其添加相應的連接件或者替換為指定的MEP 族。

借助布置好的設備模型，采用自動連接命令進行管線智能連接。連接前需要對管道進行參數化設置，包括管材、管徑、標高及坡度等。管道連接后，建筑物室內的給水系統、污水系統、熱水系統及消防系統模型就基本完成了。等各專業間協同設計后，再具體完成細致化的管道設計和設備模型的調整，并在管道和設備模型中加載相關的技術屬性信息[5]。某換流站工程綜合樓給排水系統布置模型如圖2所示。

圖2 某換流站工程綜合樓給排水系統布置模型

2.3 碰撞檢查

在Revit中將建筑、結構、機電的模型整合在一起，利用BIMSPace的碰撞檢查功能進行專業間碰撞檢查，找出復雜的交叉位置，發現各專業在設計上存在的矛盾，對管線布置及走向不合理的地方提出調整、協調意見，完成管線綜合。供水管線檢查綜合原則如下：大管優先，小管讓大管；有壓管讓無壓管 ；低壓管避讓高壓管；常溫管讓高溫、低溫管；可彎管線讓不可彎管線、分支管線讓主干管線；附件少的管線避讓附件多的管線。

給水管線在上，排水管線在下。保溫管道在上，不保溫管道在下，小口徑管路應盡量支撐在大口徑管路上方或吊掛在大管路下方。

BIMSpace支持碰撞報告以文本形式導出，方便檢查。

2.4 專業協同

各專業協同文件的參考關系，可通過PW平臺依存關系查看器進行瀏覽，結構清晰、層級明確，有利于各專業協同設計工作順利開展。同時，基于BIMSpace的一鍵開孔功能，土建各專業還可通過在PW平臺上鏈接相關專業模型，自動生成開孔提資文件(格式為xml)，發布在設計協同平臺上。資料接收專業導入開孔提資文件后，就可在軟件中自動完成樓板及天花板協同開孔，實現接口數據在不同專業間的傳遞，大大提高專業協同的質量和效率。

2.5 詳圖設計

模型凍結后，通過Revit可從布置模型中抽取所需的各種圖紙，包括室內給排水管道安裝圖、系統圖及透視圖等。BIMSpace集成的自動批量標注功能可對管道、衛生器具和消防器材等快速添加必要的文字說明和尺寸標注，比單純應用Revit軟件出圖至少節約30%的時間。利用BIMSpace抽取的某換流站工程綜合樓給排水系統平面布置圖如圖3所示。

圖3 某換流站工程綜合樓給排水系統平面布置圖

同時， BIMSpace可快速準確地自動生成給排水材料設備清單，并依靠設置過濾條件，有選擇地輸出水工元素屬性，大大彌補了Revit在材料統計方面的不足之處。材料清單信息與模型是相互關聯的，添加或刪除元素圖形，材料清單中會自動添加或刪除相應數據。

3 設計難點總結

3.1 單位和坐標

建筑給排水三維設計中，經常會因為各專業單位和坐標的不統一而對最終的模型整合造成影響。建議項目長度單位為毫米，標高使用相對標高，±0.000即為坐標原點Z軸坐標點；建筑專業確定建筑物的相對坐標原點，給排水專業的坐標體系與建筑保持一致，使用建筑坐標原點、軸網和標高。

3.2 自動布線

在繪制管道時，經常會在繪圖區域右下角區域出現對話框，提示找不到自動布線解決方案。出現上述情況后，可以在布管系統設置對話框中顯示管道構件的配置。如果里面已經配置了必須的構件，出現“找不到自動布線解決方案”的原因就可能是平面空間不足。由于空間不足以成管道及其構件，因此系統會出現提示對話框。假如是這種情況，就可以創建一個尺寸更小的管道或構件來節省空間，以達到順利創建管道的目的。

3.3 協同開洞

BIMSpace一鍵開洞功能識別洞口信息后可自動生成統計表，提供給建筑、結構專業。但目前這個輔助功能還不能完全實現全自動智能篩選，對部分墻壁上的洞口還不能進行識別，比如消火栓洞口。所以，需要專業人員結合模型進行核對，否則容易遺漏。

3.4 模型輸出格式

在設計過程中，模型以“.rvt格式”可以滿足絕大部分需求。在最終模型的交付過程中，需要把模型導出為其他格式，以供電氣專業進行全站模型整合。在嘗試多種格式后發現，“.ifc格式”基本可以完整保留供水各管道系統的屬性設置，不會發生顏色丟失的情況。所以，最終交付建議采用“.ifc格式”。

4 結論

本文應用數字化設計軟件完成了某換流站工程綜合樓給排水系統的三維設計。相較傳統的Revit軟件建模，通過使用BIMSpace插件，有如下優點：

1)自帶基礎性給排水模板，方便了工程特色模板的定制。

2)集成快捷建模工具，管道繪制和設備布置時間較原來節省三分之一。

3)圖面標注功能增強，讓標注更加快捷、美觀。

4)自動開洞功能大大提高了供水專業與建筑、結構的配合效率。

因此，Revit軟件結合BIMSpace插件在建筑物室內給排水設計中具有突出優勢，能夠更好地滿足目前施工圖階段的建模和出圖要求，可廣泛應用于換流站工程建筑給排水三維設計中。