BIM技術(shù)在泄洪閘門制造中的運(yùn)用

胡武強(qiáng)

摘 要：結(jié)合湖南省瀏陽市大栗坪泄洪閘門制造工程實(shí)例，利用BIM技術(shù)詳細(xì)剖析泄洪閘門族的創(chuàng)建、模型的拼接及構(gòu)件的制造工作，所得結(jié)論對傳統(tǒng)水工金屬結(jié)構(gòu)制造行業(yè)全面向數(shù)據(jù)信息化轉(zhuǎn)型發(fā)展具有參考價值。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);Solidworks;水工金屬結(jié)構(gòu);泄洪閘門

中圖分類號：TV22 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）10-0071-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.10.016

Application of BIM Technology in Flood Gate Manufacturing

HU Wuqiang

（Hunan Taojiang County Xiangzhong Hydraulic Machinery Co.， Ltd.， Yiyang 413400，China）

Abstract：Combined with the example of damiping flood gate manufacturing project in Liuyang city， Hunan province， BIM technology is used to analyze the creation of flood gate family， the splicing of model and the manufacturing of components in detail. The conclusions are of reference value for the comprehensive transformation and development of traditional hydraulic metal structure manufacturing industry to data information.

Keywords：BIM technology; Solidworks;hydraulic metal structure;spillway gate working gate

0 引言

對于傳統(tǒng)的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備制造行業(yè)來說，智能轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新技術(shù)革新、提高產(chǎn)業(yè)競爭力都是重要的環(huán)節(jié)。本研究以湖南省瀏陽市大栗坪泄洪閘門制造工程為例，闡述BIM技術(shù)在泄洪閘門“設(shè)計(jì)—制造—安裝—運(yùn)維”各階段的應(yīng)用。本項(xiàng)目此次技術(shù)性改造，旨在節(jié)約成本、優(yōu)化工藝、提高效率、增加效益，促進(jìn)傳統(tǒng)水工金屬結(jié)構(gòu)制造行業(yè)全面向?qū)\生數(shù)據(jù)信息化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 工程概況

大栗坪水閘金屬結(jié)構(gòu)的泄洪閘門包括14扇鋼閘門，其中有5扇閘門變形嚴(yán)重，開啟后無法閉合;4扇閘門面板銹穿，10扇閘門鋼板殘余厚度3.2～4.8 mm小于6.0 mm。泄洪閘閘門結(jié)構(gòu)不安全[1]，故需要全部報廢更新。現(xiàn)在泄洪閘門制造中運(yùn)用BIM技術(shù)，進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)換升級，研發(fā)智能水閘，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競爭力。

大栗坪水閘工程的泄洪閘門相關(guān)參數(shù)如下：結(jié)構(gòu)型式為垂直、平面滾動閘門;閘門尺寸為8.6 m×5.3 m（寬×高）;門體主要材料為Q345B鋼板、Q235B鋼板;閘門數(shù)量為14扇;閘門總重為14×11.7 t（如圖1）。

2 BIM技術(shù)在泄洪閘門“設(shè)計(jì)—制造—安裝—運(yùn)維”各階段的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在泄洪閘門設(shè)計(jì)—模擬安裝階段的應(yīng)用

在BIM設(shè)計(jì)階段[2]，采用Solidworks或Bently建模軟件，可使用激光掃描+點(diǎn)云還原泄洪閘門模型，實(shí)現(xiàn)“三維立體，可視仿真，數(shù)據(jù)孿生”信息化設(shè)計(jì)，具體操作步驟如下。

①根據(jù)CAD圖紙?zhí)峁┑某跏假Y料，通過計(jì)算確定泄洪閘門門葉、門槽、埋件的材料、結(jié)構(gòu)等情況。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需掌握泄洪閘門的制造材料和相關(guān)的制造工藝，考慮清楚泄洪閘門的門槽埋件的預(yù)留預(yù)埋工作。采用BIM技術(shù)三維正向設(shè)計(jì)，在軟件中可添加相應(yīng)的材料屬性，既可以精確地統(tǒng)計(jì)出各種生產(chǎn)材料（如表1）的實(shí)際凈重，又可以大大縮短生產(chǎn)材料計(jì)算時間，精準(zhǔn)把控泄洪閘門的生產(chǎn)成本。用相應(yīng)軟件可以對泄洪閘門模板、零部件分別進(jìn)行建模后，再按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組合拼裝。通過泄洪閘門的三維仿真造型，可全面、準(zhǔn)確、可視地了解泄洪閘門相關(guān)模板、構(gòu)件、零件、焊縫等特征，建立泄洪閘門各類模型的參數(shù)信息，便于在制造構(gòu)件過程隨時進(jìn)行查閱，如了解組合時檢查構(gòu)件相對空間坐標(biāo)的情況;了解碰撞檢測、模型審核的情況;了解各類構(gòu)件的三維模型進(jìn)行預(yù)制、裝配的情況。

②建立泄洪閘門BIM模型和項(xiàng)目構(gòu)件族庫和族參數(shù)。根據(jù)二維圖紙情況，分層建立上頁閘門、下頁閘門等模板、構(gòu)件、零件的BIM模型，再進(jìn)行整體模塊模擬拼裝，制作三維拼裝動漫演示。泄洪閘門部件模擬組裝過程中，可直觀發(fā)現(xiàn)各零件之間的錯位、干涉等情況，可用不同顏色進(jìn)行形式、高度標(biāo)注，及時修改（如圖2）。

③進(jìn)行專業(yè)碰撞檢查。泄洪閘門建模完成后，應(yīng)進(jìn)行專業(yè)“內(nèi)碰撞”和“外碰撞”檢查，主要檢查洪閘門模型泄內(nèi)部碰撞，比如泄洪閘門主梁和邊柱、正向和側(cè)向、反向支撐之間有沒有干涉碰撞;泄洪閘門的門葉與門槽、埋件之間有沒有干涉碰撞等。

④可將泄洪閘門BIM模塊預(yù)制裝配到模擬水工建筑物BIM模型上，制作模擬施工的動漫視頻，提高工作效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，提升出圖效果。

⑤可根據(jù)泄洪閘門BIM模型建立，核對材料成本，計(jì)算生產(chǎn)工程量，校對制造進(jìn)度流程，雙管齊下，提高企業(yè)生產(chǎn)競爭力。

2.2 BIM技術(shù)在泄洪閘門“制造—安裝—運(yùn)維”階段的應(yīng)用

在泄洪閘制造過程中，BIM技術(shù)在閘門制造出廠前，應(yīng)進(jìn)行泄洪閘門總拼裝，以檢查、消除在整體拼裝過程中的誤差，節(jié)省人工拼裝成本，提升工作效率，加快工作進(jìn)度，確保泄洪閘門制造安裝順利。因此，采用Solidworks或Bently軟件進(jìn)行泄洪閘門總拼裝，可為泄洪閘門實(shí)體拼裝工作提供可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)支持，并且制作拼裝工藝動漫視頻，演示拼裝工作流程，方便了生產(chǎn)和質(zhì)檢部門進(jìn)行生產(chǎn)制造、檢查驗(yàn)收工作。

在模擬組裝階段，泄洪閘門各類模塊、構(gòu)件、零件之間的錯位、干涉情況可被直觀、快速地識別、發(fā)現(xiàn)、修改。如泄洪閘門的主梁翼板與次梁翼板的干涉，經(jīng)過三維放樣很容易發(fā)現(xiàn)錯位節(jié)點(diǎn)。對泄洪閘門生產(chǎn)構(gòu)件編制相應(yīng)的二維碼，使得各構(gòu)件BIM模型跟實(shí)際生產(chǎn)構(gòu)件一一對應(yīng)，便于泄洪閘門的施工安裝和后期的運(yùn)維管理。

在技改安裝階段[4]，BIM技術(shù)的應(yīng)用通過泄洪閘門施工專項(xiàng)方案模擬與優(yōu)化、施工進(jìn)度的科學(xué)管理及竣工模型構(gòu)建等多項(xiàng)應(yīng)用點(diǎn)的開展，縮短施工工期，提高施工質(zhì)量，促進(jìn)施工安全，控制泄洪閘門項(xiàng)目安裝的造價，提高施工管理水平。

在后期運(yùn)維階段，BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)在于建設(shè)期形成的泄洪閘門項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化BIM數(shù)據(jù)庫，整合運(yùn)維過程中采集的動態(tài)數(shù)據(jù)，借助運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的泄洪閘門的運(yùn)維管理，提高設(shè)施設(shè)備運(yùn)維管理水平和公共服務(wù)水平。

泄洪閘門BIM模型拼裝流程如圖3所示[3]，生產(chǎn)過程示意圖如圖4所示。

2.3 BIM技術(shù)在泄洪閘門制造中運(yùn)用的優(yōu)勢

2.3.1 設(shè)計(jì)可視化。完整地展示泄洪閘門的設(shè)計(jì)概念。泄洪閘門BIM設(shè)計(jì)模型更直觀、形象，改變了以二維圖紙作為溝通媒介之下可能產(chǎn)生的誤解與溝通不暢，提升了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之間的溝通效率和設(shè)計(jì)效率，解決了空間布置問題。

2.3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化、模擬安裝/維護(hù)。提前預(yù)知泄洪閘門制造中的可行性。大栗坪水閘工程的閘門制安工程的泄洪閘門總共有14扇，閘門總重為14×11.7 t，BIM模型制造安裝過程中，可進(jìn)行三維動漫展示、全程模擬施工安裝流程、可視化審核，提高了制造安裝的效率，節(jié)約人力成本和制造成本。

2.3.3 碰撞檢測。避免泄洪閘門制造中的風(fēng)險。通過碰撞檢測、模型校驗(yàn)，可減少泄洪閘門結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置的錯位、干涉、碰撞等現(xiàn)象，降低泄洪閘門的制造風(fēng)險。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可提前發(fā)現(xiàn)問題，有助于優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，改良制造工藝，節(jié)省制造時間，提高工作效率，有效控制成本，加強(qiáng)安全生產(chǎn)。

2.3.4 經(jīng)濟(jì)效益。在施工階段，通過施工方案優(yōu)化、進(jìn)度控制，減少施工浪費(fèi)，縮減工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時，在大栗坪水閘項(xiàng)目竣工交付階段，通過水閘的BIM竣工模型創(chuàng)建，確保泄洪閘門制造前期建設(shè)的信息有效傳遞至運(yùn)維階段，為后續(xù)大栗坪水閘的運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理部門提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);通過運(yùn)維管理平臺開發(fā)和運(yùn)行，在中長期的大栗坪水閘廠區(qū)數(shù)字化運(yùn)營養(yǎng)護(hù)中將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3.5 進(jìn)度效益。在設(shè)計(jì)階段，通過大栗坪水閘項(xiàng)目協(xié)同管理平臺有效提高設(shè)計(jì)溝通效率，有效控制設(shè)計(jì)進(jìn)度;在施工階段，通過施工進(jìn)度模擬和優(yōu)化、虛擬進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度比對、施工管理BIM平臺等多項(xiàng)應(yīng)用的開展，將有效節(jié)省工期，加快施工進(jìn)度管理水平[5]。

3 結(jié)語

通過本項(xiàng)目案例建立的泄洪閘門BIM模型，可為今后類似建設(shè)項(xiàng)目提供材料統(tǒng)計(jì)、成本分析、深化設(shè)計(jì)、施工方案制定等方面的有效數(shù)據(jù)支撐。借助BIM技術(shù)的應(yīng)用不斷地革新升級，利用三維可視信息化的手段解決水工金屬結(jié)構(gòu)制造中的難題，縮短制造周期，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高設(shè)備制造質(zhì)量，所得結(jié)論對BIM技術(shù)在數(shù)字化水工金屬結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域的深入應(yīng)用具有參考價值。

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