基于Revit軟件平臺下的BIM接地導體參數(shù)化構(gòu)件庫探究

彭 橋, 郭 昊 然, 周 俊 全

(1.國能粵電臺山發(fā)電有限公司,廣東 臺山 529200;2.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 610072;3.國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司,四川 成都 610041)

0 引 言

BIM 是工程物理特性與功能特性信息化、數(shù)字化的承載和可視化的表達,是傳統(tǒng)手繪制圖與 CAD 輔助設(shè)計的升級[1]。近年來,隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展,BIM設(shè)計在國內(nèi)外工程設(shè)計行業(yè)中得到了廣泛應用。特別是在水利水電行業(yè),越來越多的項目采用三維設(shè)計,以提高工程設(shè)計質(zhì)量和效率[2]。在國外的接地系統(tǒng)設(shè)計中,通常所用的設(shè)計軟件有AutoCAD、SolidWorks、CATIA和Pro/Engineer等。國內(nèi)目前使用的三維設(shè)計主流軟件為Autodesk Revit,但Revit軟件在設(shè)計之初,主要面向工業(yè)和民用建筑行業(yè),缺少用于電力行業(yè)的專業(yè)族庫,尤其是針對有路徑敷設(shè)需求的機電設(shè)備,如接地導體、共箱封閉母線、氣體絕緣輸電線路(GIL)、綜合管線等。這給水電站機電設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)。因此,筆者以接地導體為例,探討在Revit平臺下,正在設(shè)計的臺山黃茅崗抽水蓄能電站如何建設(shè)和管理接地導體的參數(shù)化族庫。

在以Revit平臺實施 BIM 設(shè)計過程中,資源庫中的設(shè)備族數(shù)量和質(zhì)量直接影響著設(shè)計效率和品質(zhì),高質(zhì)量族積累越多,效率就越高[3]。通過自定義參數(shù)化族庫,可以保證族庫的質(zhì)量和實用性,減少設(shè)計工作量,便于進行空間布置,提高設(shè)計效率。每個設(shè)備族的建族過程包括樣本篩選、族幾何構(gòu)建、族參數(shù)、公式邏輯構(gòu)建和族測試。該方法適用于類似種類繁多、有路徑敷設(shè)需求的機電設(shè)備。筆者旨在通過為黃茅崗抽水蓄能電站設(shè)計師提供實用的參考,以推動水電行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1 接地導體在建族中的問題分析

1.1 接地導體族在設(shè)計中的需求

接地導體系統(tǒng)是各類工程中均需要的系統(tǒng)之一,通常采用銅、鋁等導電材料制造。該系統(tǒng)的特點是導體路徑長,節(jié)點復雜,且連接的電氣設(shè)備和鋼筋網(wǎng)較多。此外,每個抽水蓄能電站項目的接地導體都會受到場地條件、建筑結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備特性和安裝位置等因素的限制,因而其接地系統(tǒng)類型也會有所差異。因此,在建族時需要考慮上述因素,使其具有靈活的參數(shù)調(diào)整功能,并能快速創(chuàng)建、修改和調(diào)整以滿足項目的需求。

1.2 現(xiàn)有Revit軟件中的限制

Revit軟件中的族分為兩種:系統(tǒng)族和構(gòu)件族,系統(tǒng)族是在Revit中預定義的族,例如電纜橋架、線管、風管等機電設(shè)備都可以作為系統(tǒng)族。這些系統(tǒng)族具有定義起點和終點后就能夠自動敷設(shè)的功能;但是,由于Revit軟件的限制,用戶無法將新創(chuàng)建的族定位為系統(tǒng)族;而對于接地系統(tǒng)來說,由于其在Revit的系統(tǒng)族中沒有對應的模塊,因此需要使用構(gòu)件族進行建模。構(gòu)件族與系統(tǒng)族不同,構(gòu)件族需要手動創(chuàng)建模型并自定義各項參數(shù)信息,最終將創(chuàng)建好的參數(shù)化族載入到項目文件中進行快速布置及修改,靈活地滿足接地導體的實際設(shè)計需求。

1.3 接地導體的工程量統(tǒng)計效率較低

傳統(tǒng)的接地導體布置設(shè)計是采用Autodesk CAD軟件進行制圖,繪制完后,需要人為統(tǒng)計接地導體的材料量,如鍍鋅扁鋼長度、接地端子套數(shù)、支墩套數(shù)等,存在統(tǒng)計效率慢、統(tǒng)計材料量不精確、統(tǒng)計的工程量易錯易漏等情況;而Revit中有明細表功能,軟件可以自動統(tǒng)計所創(chuàng)建的族類型的各種信息;因此,采用Revit進行接地導體布置設(shè)計可以解決上述問題,提高設(shè)計效率和施工質(zhì)量。

2 接地導體在建族中的解決方案

基于接地導體族的需求和Revit軟件的限制,選擇構(gòu)件族作為接地導體系統(tǒng)建模,選擇鍍鋅扁鋼族類型為基于線的公制常規(guī)模型,接地端子、支墩螺栓及螺母等族采用常規(guī)模型,接地注釋族采用常規(guī)注釋;以此制作完善的接地導體及注釋族庫。族庫制作完成后,在項目文件中載入對應的族進行設(shè)計。

2.1 接地導體參數(shù)的選擇

在抽水蓄能電站設(shè)計中,不同抽水蓄能電站接地導體系統(tǒng)各不相同。如果每種常規(guī)布置方式都單獨建模,不僅建模是工作量巨大的無底洞,使用、布置和統(tǒng)計工程量也是難題;因此,采用參數(shù)化建模的思路,每類接地導體只做一個參數(shù)化族。這樣不僅減少了接地導體系統(tǒng)族的數(shù)量,也減少了反復創(chuàng)建模型的工作量。同時,設(shè)計者也不必在族庫中篩選相應尺寸的接地導體,提高了設(shè)計效率。

在接地導體參數(shù)化建模中,需對模型參數(shù)進行取舍。雖然更多的參數(shù)和細節(jié)特征會讓模型更精細和美觀,但參數(shù)的增加會讓建模和維護的工作量成倍增加;另一方面,隨著參數(shù)的增加,參數(shù)間的關(guān)系會越來越復雜和難以控制,電腦容易出現(xiàn)卡頓的情況,增加硬件設(shè)備使用負荷;因此,接地導體建模中只保留了工程設(shè)計中關(guān)注的參數(shù),接地導體參數(shù)選擇見圖1。

圖1 接地導體參數(shù)選擇(單位默認為mm)

2.2 接地導體族的制作

按照以上原則,對所有抽水蓄能電站設(shè)計中需要用到的接地導體族進行參數(shù)化建模組成族庫,具體包括:接地扁鋼-水平、接地扁鋼-引上、接地扁鋼-引下、接地扁鋼-屋頂避雷帶、接地扁鋼-屋頂避雷帶(支墩方式)、接地扁鋼-電纜溝預埋、接地抽頭-地面引出、接地抽頭-樓板引下、接地抽頭-沿墻引上水平出、接地端子、避雷帶支墩、避雷帶支撐、膨脹螺栓等。族類型均設(shè)置為常規(guī)模型的族,主要尺寸均參照《電氣裝置安裝工程-接地裝置施工及驗收規(guī)范》,以確保族的所有規(guī)格均能與實物吻合,操作簡單且靈活實用。部分接地導體族庫見圖2。

圖2 部分接地導體族庫

制作完成后,按照統(tǒng)一的規(guī)則對所有族進行命名,以方便查找。

2.3 注釋族庫的制作

按照相同規(guī)則,對接地導體所需二維注釋也進行參數(shù)化建模組成族庫,具體包括:接地交點注釋、接地端子注釋、接地導體上引箭頭、接地導體下引箭頭、引上抽頭注釋等。注釋族長度和比例均為可調(diào)整的參數(shù)。與接地導體族不同,注釋族均為常規(guī)注釋的族。注釋族多數(shù)作為嵌套族載入到接地導體族中,同時也勾選了“共享”參數(shù),可以直接布置在項目文件中,部分注釋族庫見圖3。

圖3 部分注釋族庫(單位默認為mm)

3 接地導體在設(shè)計中的建模方法

以上接地導體族庫和接地注釋族庫的制作,可以滿足抽水蓄能電站設(shè)計在技施階段的出圖精度需求。設(shè)計師僅需將制作好的族載入到項目文件中,對視圖樣板、圖元可見性、顏色材質(zhì)等完成設(shè)置后,接地導體即可實現(xiàn)與系統(tǒng)族相同的布置功能。接地導體系統(tǒng)布置見圖4。

圖4 接地導體系統(tǒng)布置圖

圖中為以鍍鋅扁鋼作為接地導體的常見接地系統(tǒng)布置。包含扁鋼水平、引上、引下、屋頂避雷帶、電纜溝預埋、抽頭地面引出、抽頭樓板引下、抽頭沿墻引上水平出、接地端子等布置,其外徑、尺寸均可先設(shè)置好,繪制路徑自動生成,扁鋼尺寸也可根據(jù)需要進行更換。在進行視圖設(shè)置后,可統(tǒng)一外表顏色用于三維方案展示。

4 接地導體的材料量自動統(tǒng)計

通過Revit中的明細表功能,可以針對性地提取接地導體族中的參數(shù)信息。以鍍鋅扁鋼“長度”參數(shù)為例,在創(chuàng)建常規(guī)模型明細表時,并沒有“長度”參數(shù)選擇,所以不能直接統(tǒng)計“長度”參數(shù)。需要創(chuàng)建一個名為“導體長度”的共享參數(shù),使該參數(shù)同時存在于需要統(tǒng)計長度的接地族文件和項目文件中,由此才可以實現(xiàn)根據(jù)導體繪制路徑自動統(tǒng)計接地導體長度的功能。接地導體明細圖見圖5。

圖5 接地導體明細圖

5 結(jié) 語

綜上所述,通過BIM參數(shù)化建模技術(shù),成功創(chuàng)建了一套完整的接地導體族庫和注釋族庫,解決了抽水蓄能電站中接地導體建模存在的問題。通過將接地導體的同類規(guī)格族合并為一個參數(shù)化族,提高了建模效率和精度。同時,通過Revit明細表功能實現(xiàn)了接地導體長度等參數(shù)的自動統(tǒng)計,提高了設(shè)計效率和數(shù)據(jù)精度。

然而,研究結(jié)果仍存在一定的局限性和不足,未來可以進一步擴展接地導體族的種類和參數(shù),提高模型的通用性和靈活性。同時,可以研究其他BIM軟件平臺的接地導體建模方法,提高可操作性和實用性。此外,也可以將BIM技術(shù)與其他領(lǐng)域相結(jié)合,如智能建筑、物聯(lián)網(wǎng)等,進一步提高專業(yè)設(shè)計、施工和運營的效率和質(zhì)量,為抽水蓄能電站設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。