BIM技術(shù)在火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

弭肖肖

摘要∶近20年來(lái)，我國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展迅猛，其中火電在新增裝機(jī)中所占比例最大?；痣婍?xiàng)目具有投資金額大、參與專業(yè)面多、建設(shè)周期長(zhǎng)以及工藝系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)，在建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如溝通不到位、信息不對(duì)稱等，進(jìn)而影響電力建設(shè)的順利進(jìn)行。本文對(duì)BIM技術(shù)在火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞∶BIM 技術(shù)：火力發(fā)電廠：應(yīng)用

1B1M 技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)相比，BIM 技術(shù)在火電工程設(shè)計(jì)中具有以下幾點(diǎn)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1.1可視化

采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段，各專業(yè)一般都采用平面三視圖方式進(jìn)行設(shè)計(jì)意圖 的表達(dá)，但是設(shè)計(jì)成果需要看圖的人員在大腦里對(duì)三視圖圖紙進(jìn)行綜合構(gòu) 圖。反之，BIM 具有立體可視化的特點(diǎn)，可以用三維模型將項(xiàng)目的特性和功能形象地展示出來(lái)，即使非專業(yè)出身的人員也能較容易理解設(shè)計(jì)者意圖。 此外，在三維模型空間下，設(shè)計(jì)者能夠更加充分靈活地利用空間，使得建筑內(nèi)工藝設(shè)備布置更加合理緊湊。

1.2協(xié)調(diào)性

火電項(xiàng)目是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，涉及專業(yè)多，工序復(fù)雜，參建單位多，信息溝通頻繁。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于各專業(yè)間交流與溝通不充分導(dǎo)致管線、設(shè)備、構(gòu)架等碰撞，在施工前很難發(fā)現(xiàn)。在項(xiàng)目實(shí)施的各階段、各環(huán)節(jié)，無(wú)論是作為施工方或者是業(yè)主、設(shè)計(jì)單位等，在成本、進(jìn)度、質(zhì)量等方面需要做好協(xié)調(diào)配合工作。在傳統(tǒng)的項(xiàng)目實(shí)施中，由于各參與方對(duì) 項(xiàng)目信息的掌握和理解程度不同，出現(xiàn)認(rèn)識(shí)偏差，再加上溝通不充分，常常導(dǎo)致一些不可預(yù)知的差錯(cuò)，需要通過(guò)后期補(bǔ)救措施來(lái)減少損失，導(dǎo)致設(shè)計(jì)成本增加、工期延誤等。BIM 技術(shù)可以使得不同專業(yè)在同一模型空間進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段就可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決，做到事前控制，對(duì)節(jié)省工期和節(jié)約成本起到重要作用。

1.3模擬性

BIM 模型是工程建設(shè)項(xiàng)目的真實(shí)體現(xiàn)，模型由帶有設(shè)計(jì)信息的構(gòu)件和設(shè)備組成。除此之外，BIM 模型還可以模擬用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式難以開(kāi)展的工作，如方案模擬、施工模擬、節(jié)能分析等。對(duì)各種方案進(jìn)行模擬，可直觀 地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中的缺點(diǎn)和問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)成果的合理性進(jìn)行檢查，減少設(shè) 計(jì)差錯(cuò);通過(guò)將施工技術(shù)、流程進(jìn)行模擬，來(lái)制定施工方案，指導(dǎo)施工。

2B1M 技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1協(xié)同設(shè)計(jì)

火電廠設(shè)計(jì)中一般工藝專業(yè)多采用 PDMs 進(jìn)行工藝管道數(shù)字化設(shè)計(jì)，土建相關(guān)專業(yè)采用 Autodesk 的 Revit 作為 BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。協(xié)同設(shè)計(jì)一方面需要考慮土建設(shè)計(jì)平臺(tái) Revit 與工藝管道設(shè)計(jì)平臺(tái)PDMs 的協(xié)同設(shè)計(jì); 另一方面需要考慮土建設(shè)計(jì)平臺(tái) Revit 內(nèi)結(jié)構(gòu)、建筑、暖通和供水等專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)。在土建各專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)，Revit 主要提供兩種協(xié)同工作方式。一是工作集模式，各設(shè)計(jì)師在同一個(gè)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的中心 文件的各本地副本上工作，最后將成果統(tǒng)一更新至中心文件，中心文件作為最后的交付物;二是鏈接模式，各設(shè)計(jì)師獨(dú)立創(chuàng)建各自的模型，彼此之間通過(guò)鏈接（類似于 AutoCAD 的外部參照）方式進(jìn)行協(xié)作，最后將一個(gè)包含所有鏈接的整合文件和每一個(gè)鏈接文件一起打包交付。工作集模式相較于鏈接模式是一種較為先進(jìn)的協(xié)同工作方式，但是對(duì)于操作標(biāo)準(zhǔn)化的要求 程度較高。現(xiàn)階段，建議采用的方式為：同專業(yè)內(nèi)采用工作集協(xié)同模式，不同專業(yè)間采用模型鏈接協(xié)同模式。

2.2提資管理

在火電廠設(shè)計(jì)中，各專業(yè)間的溝通以提資的形式完成，工藝專業(yè)和 土建專業(yè)間相互提資量巨大，主要包括所有設(shè)備和管道的荷載點(diǎn)、管道穿墻穿樓板的開(kāi)孔和以及安裝預(yù)埋件等資料。采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，工藝專業(yè)在 PDMs 完成布置設(shè)計(jì)后，將荷載資料以 CAD 形式提供給結(jié)構(gòu)專業(yè)，結(jié)構(gòu)專業(yè)完成結(jié)構(gòu)分析后，將結(jié)構(gòu)布置及截面尺寸以 CAD 形式返給工藝專業(yè)進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。在實(shí)際施工圖設(shè)計(jì)中，由于資料變更、方案優(yōu)化等，工 藝和結(jié)構(gòu)專業(yè)往往需要多次配合方能完成，整個(gè)過(guò)程涉及 PDMs、CAD 及分析軟件等多個(gè)軟件，數(shù)據(jù)量大，傳輸環(huán)節(jié)多，人工處理易出錯(cuò)，效率不高。為改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、提高提資效率，可開(kāi)發(fā)提資管理軟件。該軟件應(yīng)具備以下一些功能，比如在墻、樓板上自動(dòng)開(kāi)孔，并判斷開(kāi)孔位置、大 小是否合適;自動(dòng)計(jì)算各種情況荷載需要的埋件規(guī)格;自動(dòng)判斷主廠房開(kāi) 孔、埋件是否遺漏或者多出;自動(dòng)根據(jù)工藝專業(yè)支吊架型式完成埋件或荷載點(diǎn)的布置;自動(dòng)將工藝、土建專業(yè)在三維中的荷載數(shù)據(jù)傳遞到 PKPM 和sTADPR0軟件等結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中，可以完成雙向交互式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算工作。該軟件可以大幅度減少在工藝和土建專業(yè)間的配合工作量，大幅提高資料傳遞的質(zhì)量和效率。

2.3標(biāo)準(zhǔn)體系

火電廠設(shè)計(jì)中土建 BIM 設(shè)計(jì)涉及專業(yè)多、建構(gòu)筑物種類多、設(shè)計(jì)內(nèi)容和深度差異大，采用 Revit 軟件進(jìn)行 BIM 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù) Revit 軟件特點(diǎn)，有必要制定 Revit 標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)土建 BIM 設(shè)計(jì)各專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容、深度、成果等進(jìn)行統(tǒng)一要求，規(guī)范設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)成品質(zhì)量。Revit 土建數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)涉及的專業(yè)主要包括結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、總圖、供水、電氣等。Revit 標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)包括以下內(nèi)容：1）設(shè)計(jì)資源標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)軟件、系統(tǒng)及硬件配置要求、人力資源架構(gòu);2）設(shè)計(jì)行為標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)流程、數(shù)據(jù)傳遞、設(shè)計(jì)深度、協(xié)同設(shè)計(jì)、模型拆分、模型整合、碰撞檢查;3）設(shè)計(jì)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：文件管理夾結(jié)構(gòu)及命名規(guī)則、樣板文件、顏色方案、材質(zhì)庫(kù)、填充圖案及貼圖庫(kù)、出圖標(biāo)準(zhǔn)、明細(xì)表、材料報(bào)表;4）專業(yè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)：以本專業(yè)具有代表性的、重要性的建構(gòu)筑物以及施工圖卷冊(cè)為例，編寫(xiě)本專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程、方法。成果應(yīng)提交模型、圖紙、報(bào)表以及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程、方法等;5）族標(biāo)準(zhǔn)及管理：族的分類、命名原則、族文件標(biāo)準(zhǔn)、族文件管理;6）交付標(biāo)準(zhǔn)：交付內(nèi)容、交付深度、交付要求、交付物數(shù)據(jù)格式。

2.4族庫(kù)管理

族是項(xiàng)目的最基本構(gòu)建單元，族的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)要求。在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，族文件一般由設(shè)計(jì)人員制作，由于設(shè)計(jì)人員的技術(shù)背景及專業(yè)知識(shí)水平各不相同，導(dǎo)致族文件的質(zhì)量千差萬(wàn)別。利用 Revit 開(kāi)展 BIM設(shè)計(jì)的專業(yè)多，族文件種類龐雜，對(duì)族文件的管理要求較高。族文件的標(biāo) 準(zhǔn)化制作，族庫(kù)資源的合理管理和有效利用，可大大提高 BIM 設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，降低 BIM 實(shí)施成本，減少 BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)推動(dòng)的阻力。在設(shè)計(jì)與創(chuàng)建族文件時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下關(guān)鍵因素。

1）族文件能夠滿足行業(yè)習(xí)慣的分類體系和模型的最小顆粒度;2）應(yīng)選擇合適的族樣板文件進(jìn)行族文件制作;3）族文件的插人點(diǎn)應(yīng)符合工程 師習(xí)慣，例如柱的插人點(diǎn)應(yīng)為柱中心;4）不同的視圖及詳細(xì)程度應(yīng)滿足出圖表達(dá)的需要;5）在滿足需求的情況下，族文件應(yīng)越簡(jiǎn)單越好，應(yīng)盡量避免過(guò)多的嵌套（一般不宜超過(guò)3層），盡量避免采用緩和曲線建模、盡量避免過(guò)多數(shù)學(xué)運(yùn)算、盡量創(chuàng)建一些子類別，便于在項(xiàng)目中通過(guò)視圖可見(jiàn)性控制等。族的收集和上傳的過(guò)程，也是對(duì)族進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的過(guò)程。在族的收集上傳過(guò)程中，主要需要進(jìn)行以下幾方面的工作：1）族模型文件的收集;2）二維圖例的指定及關(guān)聯(lián);3）元數(shù)據(jù)的指定、三維輕量化瀏覽模型的生成（方便在使用時(shí)不用加載模型即可瀏覽，以方便使用和 查找）、族預(yù)覽圖的生成;4）族參數(shù)名稱檢查及規(guī)范化;5）族規(guī)格數(shù)據(jù) 的整理及規(guī)范化。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中充分利用 BIM 技術(shù)，可以提高工程項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)的精確性，提高設(shè)計(jì)成果的信息化水平，豐富設(shè)計(jì)成果的多 樣性，極大地提高設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn) ：

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