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[分享]BIM理念在给排水工程设计中应用
【摘要】B I M 理念是正确的, B I M 技术是可行的,只是 BI M 软件还不成熟。根据给排水工程特点,对 Revit软件提供的二种协同模式进行探索, 链接模式和工作集模式使用下来效果都不理想。根据二种模式优缺点, 采用二种模式相结合, 取得一些效果,但还不是最理想,主要问题是二种模式界限如何划分, 尝试了几个方案, 最终确定如下方案, 按照建筑、 结构、 工艺建立工作集,对于场地、 一期建筑等采用链接。
1 前言
目前大规模水厂、 污水厂新建项目越来越少,对原有水厂、 污水厂扩建、 改造工程越来越多。考虑节能减排和环境影响等因素, 水厂、 污水厂深度处理工程越来越多。
在扩建、 改造工程设计中,沟通问题是影响设计效率主要因素, 沟通花费时间占整个设计三分之一。目前沟通方式主要通过图纸或者效果图,考虑成本因素,对有些比较大型的扩建、 改造工程做些动画,这些都属于静态沟通,对于原则问题沟通还是可以的, 但是对于比较细节问题沟通比较困难。动态沟通是解决这些细节问题比较好的方法, 通过实时漫游、 对三维模型任意剖切进行沟通,可以起到比较好的效果。
在水厂、 污水厂深度处理工程中,由于引进设备比较多,构筑物构造比较复杂。目前用地指标比较紧张,场地比较小,许多构筑物建造成叠合形式,构筑物内部结构更加复杂,用二维图形很难表达清楚, 设计人员经常需要到施工现场解释图纸内容,设计院人力成本增加。如果能够在二维图形表达同时,配合上三维图形,这样能比较直观理解二维图纸内容。
当前国内外设计进入三维设计时代, 是否需要二维图纸,争论比较多。二维图纸在土木工程设计中是必须的,在制造业中, 设计加工一体化, 可以不需要二维图纸。在土木工程设计中, 图形上有许多标注,这些标注全部标在三维图形上是很难看清楚,因此二维图纸是必须的。现在问题是如果二维图纸与三维图形没有关联, 模型调整会增加许多二维图纸修改工作量。
针对上述问题, 上海市政总院从 2008年开始接触BIM理念, 使用 Rev i t软件,在一个 5万吨污水处理厂设计中开展 BIM 项目研究, 由于Revi t 2005版软件不成熟, 建模完成后, 没有进一步在设计中应用,只做了些探索性研究。虽然试用没有成功, 还是认识到 BIM 理念是正确的, BIM 技术是可行的,只是 BIM 软件还不成熟。
Revit 2010版推出,软件功能得到比较大完善。2010年又开始探索 BIM 在给排水工程设计中应用,完全按照 B I M 理念, 对 3个水厂、1个污水厂进行B I M应用探索。
2 对BIM 理念认识
B I M 是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。这个模型在建筑全生命周期内, 是整个团队共同工作的对
象,可供不同参与方从不同角度反复利用, 提升各参与方在各个阶段的工作效率和数据一致性。
B I M 三大特征: 三维化、参数化、智能化。其中三维化是形式,参数化是关键技术, 智能化是结果。在 BIM理念中,三维化是基础,开始接触 B I M 时, 把三维化作为结果,把 B I M 模型只使用在效果图和动画中, 感觉到开展 BIM 研究没有意义, 实际效果还不如 3DMAX,对提高设计效率作用不大。
通过 Revit系列软件在几个工程试用, 对 Revit系列软件有了深入了解, 重新认识了 BIM 理念。上海市政总院对 BIM 理念进行通俗化描述, 即要求B I M 模型做到“能看”、“能用”、 还“能吃”。
“能看”,要求BIM 模型能够完成效果图、动画、实时漫游。
“能用”,要求 BIM 模型能够完成性能分析、施工模拟、运行控制。
“能吃”,要求 BIM模型能够完成二维图纸形成和材料统计。由于这部分内容是设计院最主要内容,如果这部分功能没有,对设计院内部质量和效率提高没有意义。也就是说一个物品只能“看”和“用”, 不能“吃” ,对人的生存没有作用,它的价值体现不能长久。设计院要生存,提高设计内部质量和效率是首要的。
要实现三维模型和形成的二维图形联动,三维模型动态更新,参数化是关键技术。
要满足工程设计需要, BIM软件需要有智能,根据不同专业提供不同功能。智能是体现在各个BIM专业软件中, 不可能一个软件实现全部功能, 这需要软件之间接口标准化, BIM 模型在各个BIM 专业软件中进行无缝转换。
3 根据给排水工程设计特点, 对 BIM 协同模式进行探索
给排水工程主要有水厂、 污水厂、 泵站、 城市管网。
特点之一: 在一个工程中构筑物多, 每个构筑物都是一个完整独立体, 各个专业配套齐全, 在构筑物之间通过厂区管网连接,形成一个大系统。
特点之二:构筑物重复利用率高, 每个水厂、 污水厂、 泵站等构筑物类型基本相同,只是大小不同。
特点之三: 设备、 管配件、 连接件等尺寸比较大,没有现成族可以利用。
特点之四:工艺专业作为设计主导, 所有尺寸有工艺确定,但工艺专业不建模型, 上部建筑由建筑专业建模,下部构筑物由结构专业建模,工艺专业对模型需要进行反复调整,这种协同模式流程比较复杂。
上述特点, 反映了给排水行业与建筑行业不同, Revit软件按照建筑行业进行设置,建筑行业应用可以使用大部分软件系统设置功能。给排水工
程应用 Rev i t软件,需要进行协同模式确定, 视图管理树确定,系统过滤器设置、 设备族全部重新定义。
根据给排水工程特点, 对 Revit软件提供的二种协同模式进行探索, 链接模式和工作集模式使用下来效果都不理想。
链接模式独立性比较强, 但形成整个厂区管网系统比较困难, 整个项目转换到 Naviswork, 链接文件不能一次性导入, 采用 DWF格式可以一次性导入,但要损失许多信息。链接模式对构筑物重复利用比较有利,对参数化设计、 构筑物材料独立统计、图纸形成也比较有利。
工作集模式, 由于在同一个项目中, 比较容易形成整个厂区管网系统, 统一修改构筑物信息比较方便,但是工作集模式的权限管理问题, 构件 ID冲突问题, 影响了整个建摸效率。在某个水厂建模中,有 14个人员同时进行,经常发生权限冲突问题,只能反复重新形成中心文件。
根据二种模式优缺点, 在进行第三个水厂 BIM研究中,采用二种模式相结合,取得一些效果, 但是还不是最理想, 主要问题二种模式界限如何划分,尝试了几个方案, 最终确定如下方案, 按照建筑、 结构、 工艺建立工作集, 对于场地、一期建筑等采用链接。经过实际试用, 项目文件超过 200M,运行速度降低,对这个方案再进行改进,把建筑作为链接, 这样项目文件大小可以减少很多, 在布置厂区管网系统时,运行速度得到满足。见图 1~ 2
4应用实例
某水厂深度处理, 共有后臭氧活性炭滤池、 臭氧制备车间下叠回用水池、 臭氧制备车间、 污泥处理池、 污泥脱水机房 5个构筑物。BI M 应用内容有三维剖面图、 室内效果图、 工艺图纸、 碰撞检查、 施工模拟。协同工作采用链接模式,在完成构筑物链接后,进行厂区总管布置。见图 3~图 10所示。
5 REVIT软件存在问题
在 B I M 应用过程中, 发现 REVIT 软件存在如下问题:
5.1 缺少符合中国建设标准的构件
市政工程常用的管道、 管件类型、 机械设备族库;
5.2 Revit软件应用于市政工程领域, 与建筑工程有较大的差异性
专业分工不同、 设计流程不同、 图元属性要求不同
5.3Revit精确绘制管道、 管件与管件直接连接的问题
在项目初设、 施工图阶段, Rev i t管道模型的精确度达不到要求, 管件之间管道长度很难精确绘制。RevitMEP 2010中管件和管件直接相连比较困难,管件、 阀门、 设备之间直接相连不太方便。
5.4 Revit的管路系统类型和计算问题
构筑物内的管路不一定直接连接成封闭系统, 导致管路系统计算功能不易使用。复杂管网系统的水力计算。系统类型无重力管路系统,无法自动计算。
5.5 BIM 模型的重复利用的问题
在项目中建成的单体构筑物二次利用难度较高, 不能在项目中设置变量, 现有的模型复制和移动时经常出现管路连接断开、 不能随意移动等
问题。
5.6 出图存在的问题
Revit的统计表只能将管道、管件、设备等按类别分类统计,如需合并, 则要后期导出后手动修改。注释类型较少,与实际使用差距较大。Revit二维功能比较弱,无法满足出图要求。图象输出分辨率不能满足要求。
5.7协同设计的问题
工作集的权限管理。采用链接模式的协同设计,管路系统连接问题。
6 结束语
虽然目前 Revit软件不是很成熟,但已经把BIM理念和技术完全体现出来。经过上海市政总院近半年时间探索, 已经取得一些成果, 针对给排水工程,制定了协同模式和流程, 在 Revit软件中建立了适合给排水工程标准模板。同时上海市政总院还在考虑满足 B I M理念其他平台, 适应道路、 桥梁、 水工、 固废处理、 隧道、 地下工程、 轨道交通等专业开展 BI M项目研究。
来源：土木建筑工程信息技术; 作者：张吕伟
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