基于BIM技術的提水泵站體系化設計研究與應用

孫洪征，孫 珂，夏全平

(1.壽光市水利服務中心，山東 壽光 262700； 2.濟南國際機場股份有限公司，濟南 250107；3.山東省交通運輸事業服務中心，濟南 250002)

提水泵站是水利工程中的重要組成部分，將提水泵站工程結構分解為相應的細部構造，在AuToRevit平臺上創建出每一個細部結構的三維模型，并為決定該模型形狀的的關鍵線條賦予一個可調整的“參數”，這樣就能根據實際工程尺寸大小來調整模型的“參數”，使二者在數值上完全統一。在發生工程變更或計算工程尺寸出現差錯時，只需要修改對應細部構件的“參數”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

泵站模型在結構上由進出水建筑物和泵房三部分組成，進水建筑物包括了引水渠、前池、進水池即濕室，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、攔污柵、吊車梁、墩墻、屋蓋、配電間組成。提水泵站結構，見圖1。

圖1 提水泵站結構

1.2 提水泵站族劃分

泵站模型在結構上由進出水建筑物和泵房3部分組成，每一段結構又由更多的細部構造組合而成。創建完成的眾多族構件便是用于組裝泵站的每一個工程構件，每一部分工程構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 創建族模板

2.1 進水建筑族

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

圖3 進水建筑組構件

平面擋土墻主要控制的渠道護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??；鋪設長度是由渠道的長度決定的，渠道越長，鋪設長度越大。偏翼墻鋪設長度是由渠道平行于水平面的長度決定的，渠道越長，鋪設長度越大。不規則底板1和2用于鋪設在渠道平行于水平面的渠段，寬度決定了墊層的鋪設厚度，總長度決定了墊層的鋪設長度即渠道的長度，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]。

各構件的面傾角的值隨坡度值的變化而變化，不需要單獨輸入來控制樣板的變化。

2.2 泵房族

進水建筑物主要由引水渠，前池，進水池三部分組成，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、電動機簡易模型、屋蓋、攔污柵、墻體1、墻體2。泵房族構件，見圖4。

圖4 泵房族構件

2.3 出水建筑物族

出水建筑物包含的族樣板同進水建筑物多有重復，出水池由墻體1組裝而成，出水管道段的鋪設選用了不規則底板2架構，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

在實際施工過程中，每一段工程乃至每一個細小的構件都會設計有材質，不同的地質條件，承擔的作用不同，各部位構件的材質就會不同。打開族模型，選中該模型，打開左側“屬性”面板，可以看見在“材質和裝飾”選項中，材質選項是默認選項，也可以結合工程需要“新建材質”并賦予工程建設需要的材質內容，并對材質的各項內容進行調整。材質選擇界面，見圖6。

圖6 材質選擇界面

3 族的應用

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 繪制標高和軸網

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

打開項目樣板后，在左側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高，然后再繪制軸網。標高繪制原則是滿足目標工程的高程要求，方便放置調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

接下來繪制標高線，首先打開頂部“建筑”選項卡，在屏幕右側找到標高按鈕，點擊后即可繪制標高。

完成了標高的繪制后，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高平面，接下來繼續繪制軸網。軸網是繪制在標高平面上，用于將各標高平面劃分出網格，用于給工程構件定位，方便放置族樣板。軸網分為東西向軸網和南北向軸網兩種。

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

4 基于三維模型的圖紙創建

4.1 圖紙創建

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，還必須創建出可供工程施工使用的平面圖紙。在AuToRevit設計平臺上，是可以利用三維模型直接創建平面圖紙的，不需要再單獨繪制平面圖紙。

每一張標準的工程圖紙都有著嚴格符合設計規范的圖框。圖框包括圖紙幅面和標題欄，根據《水利水電工程制圖標準SL73-95》規定，圖紙的幅面及圖框尺寸應符合下表的規定。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 創建詳圖

創建詳圖首先需要選擇一個拾取平面作為俯視圖，繪制標高時創建了F1-F9九個標高，從F9標高往下投影，除了屋蓋我們能看到整個工程模型，因此我們選擇F9標高作為俯視圖創建詳圖索引。經過對詳圖屬性的調整，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、材質等要素進行注釋說明，便于施工人員參閱。尺寸標注的數值反映了實體的尺寸、實體與實體之間的距離等等，這些數據是進行水利計算、水力計算、結構計算、工程造價等等的基礎數據，需要把這些數據傳遞出去，AuToRevit提供了三種參數來解決這個問題，這3種參數是：項目參數、共享參數和全局參數。俯視圖，見圖9；圖紙注釋圖，見圖10。

圖10 圖紙注釋圖

4.4 創建剖面圖

剖面圖的創建同樣需要首先創建詳圖，剖面圖的繪制需要建立在平面圖的基礎上。首先打開頂部“視圖”選項卡，選擇“剖面”按鈕，點擊后需要在平面圖上選擇剖切位置，并選擇剖面區域。剖面圖注釋，見圖11。

圖11 剖面圖注釋

4.5 創建明細表

在AuToRevit平臺上提供了“明細表“這一工具來是實現表格的繪制功能?！懊骷毐怼惫ぞ邭w屬于“視圖”選項卡中，這個明細表根本上是三維工程模型的參數的投影，屬于視圖的一種。明細表的數據可以通過全局參數的設置直接投影到明細表中，免去了手工輸入的過程，且工程數據發生變化時，由于“全局參數”的設置，明細表中的數據也會隨之更新。創建明細表，見圖12。

圖12 創建明細表

5 結 語

通過在AuToRevit平臺上創建工程的細部結構模型，分析組成提水泵站的各細部構件族以及各族的變化規律和使用方法，將眾多按照實際工程尺寸定義的細部結構按照工程施工順序組裝到一起，利用族樣板的參數可以直接根據實際需要調整構件的尺寸大小。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，可以利用族模板的材質選項直接進行調整，最終得出與工程設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，直接可繼續用于工程施工，極大的縮短了工程設計、工程調整的時間，縮短了工期，提高了工程施工效率。

實踐證明，利用AuToRevit軟件對泵站工程進行三維設計具有較強的可行性和可操作性，可在相關水利項目中進行推廣。