探索BIM理念在给排水工程设计中应用.pdf

第 2卷第 3 期 2 0 1 0年 9月 Vo 1 2 No 3 S e p 2 01 0 探索 B I M 理念在给排水工程设计中应用 张 吕伟 ( 上 海市政工 程设计研 究 总院 ，上海2 0 0 0 9 2 ) 【 摘要】B I M理念是正确的， B I M技术是可行的， 只是 B I M软件还不成熟。根据给排水工程特点， 对 R e v i t 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 。 【 关键词 】B I M； 给排 水工程 ； 协同设计 【 中图分类号 T U 9 9 ； T U 2 0 1 4 【 文献标志码】 A 【 文章编号】 1 6 7 4 7 4 6 1 ( 2 0 1 0 J 0 3 0 0 2 4 0 4 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 2 0 0 8年开始接 触 B I M理念， 使用 R e v i t 软件 ， 在一个 5万吨污水处 理厂设计中开展 B I M项 目研究 ， 由于 R e v i t 2 0 0 5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 B I M理念是正确 的， B I M技术是可行 的， 只是 B I M软件还不成熟。 R e v i t 2 0 1 0版推出， 软件功能得到比较大完善。 2 0 1 0年又开始探索 B I M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 B I M 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 B I M理念中， 三维化是基础 ， 开始接触 B I M 时， 把 【 作者简介】 张吕伟( 1 9 6 0一) ， 男， 教授级高工， 主要从事 C A D软件开发和工程设计中信息技术的应用。 E ma i l ： z ha ng _1 w s me d i c o m 探 索B I M 理念在给排水工程设计 中应用 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 B I M研 究没有意义 ， 实际效果还 不如 3 D M A X， 对提高设计效率作用不大 。 通过 R e v i t 系列软件在几个工程试用 ， 对 R e v i t 系列软件有了深入 了解 ， 重新认识 了 B I M理念。上 海市政总院对 B I M 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 B I M模型能够完成效果 图、 动画 、 实时 漫游 。 “ 能用”， 要求 B I M模 型能够完成性 能分 析 、 施 工模拟 、 运行控制。 “ 能吃” ， 要求 B I M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 ， B I M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 B I M 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 ， B I M模 型在各个 B I M专业 软件中进行无缝转换 。 3根据 给 排水 工程 设计 特 点 ， 对 B i n 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， R e v i t 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 R e v 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 R e v i t 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 N a v i s w o r k ， 链接文 件不能一次性导入 ， 采用 D WF格式可 以一次性导 人 ， 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 I D冲 突问题 ， 影 响 了整个 建摸 效率 。在某 个水 厂建模 中 ， 有 1 4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 B I M 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 2 0 0 M， 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 图 1 某水厂协 同模 式 图 2 某水厂协 同模式 人员分 工 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。B I 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3一图 1 0所示。 图3 R e v i t 完成水厂建模 图 5 水厂管 网碰撞检 查 l 目 、 8 瞄 尉 j 同 嗣 I耐 j 两 图 7 后 臭氧活性炭滤池三维剖面 图 羹 棋型粪别 注释粪别 导的樊黝 l 过潍辨 工作集 R w“ 铸接 ； 一 一 可见 性 I 半 色 调 l 显 示 设 置 l 蠡 翻 三捆袖筑物总圈 r v t 口 挂童体视豳 嘲鼎三 水 厂 场 地r 一 日 j l按 拿 体 嘏 一 辆 后臭氧活 生旋溏池中心文件0 5 2 - - 按主体视固 脚 嘲周目 秘 筑 r v t r 按主体砚围 蔷 国 待疆鞋 r v t 口 授主体襁匐 融污泥脱水机房 r t 授主体槐圈 蔷 培裔喊r 口 按主体境宙 茹 籀 生 浯匠 啊 按主体狃萄 国 翼 莉善荤陶l卞叠回用水池r v t 口 按主体褫舶 菇 f黼触池 t ；籀氆 糨 f 图 6 水厂管网系统设置 图 8 后臭氧活性炭滤池施工模拟 图 9 后臭氧活性炭滤池工艺图纸 图 1 0 后臭氧活性炭滤池设备材料统计 探 索 B I M 理念在给排水工程谩计 中应用 5 RE V I T软件存在 问题 在 B I M应用过程中， 发现 R E V I T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 R e v i t 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 3 R e v i t 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 ， R e v i t 管道模型 的精 确度达不到要 求 ， 管件之 问管 道长 度很难 精确 绘 制。R e v i t ME P 2 0 1 0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 Re v i t 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 B I M 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 R e v i t 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。R e v i t 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 R e v i t 软件不是很成熟 ， 但 已经把 B I M 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 R e v i t 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 B I M项 目研 究 。 T h e E x p l o r a t i o n o f Ap p l i c a t i o n o n B I M i n Wa t e r T r e a t me n t P r o j e c t s Zh a n g L u we i ( S h a n g h a i Mu n i c ip a l E n g i n e e r i n g D e s i g n G e n e r a l I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T he i d e a o f BI M i s c o r r e c t a nd t h e t e c h n o l o g y o f BI M i s a p pl i c a bl e，b u t t h e s o f t wa r e o f BI M i s n o t p e r f e c t B a s e d o n t h e f e a t u r e s o f w a t e r t r e a t me n t p r o j e c t s ，t w o c o l l a b o r a t i o n p a t t e r n s p r o v i d e d b y R E V I T w i l l b e d i s c us s e d i n t h i s p a p e r Th e fir s t o n e i s t o u s e L I NK p a t t e r n，a no t h e r o n e i s t o u s e wo r k s e t p a t t e r nHo we v e r ，t h e e f f e c t s o f u s i n g t h o s e p a t t e rns a r e n o t i d e a 1 Ac c o r d i n g t o t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f t wo p a t t e r n s ，a n e w wa y，wh i c h c o mb i n e s t wo p a t t e rn s ，h a s ma d e a l i t t l e p r o g r e s s，b ut i t s t i l l c a n n o t me e t t h e d e s i g n r e q u i r e me n t s Th e ma i n pr o b l e m ，whi c h l e a d s t o t h a t r e s u l t ，i s h o w t o d i v i d e t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s o f t wo pa t t e r n s Af t e r s o me p r o - c e du r e s a r e t r i e d，t he s o l u t i o n ha s b e e n d e t e r mi n e dTh e wo r k s e t i s e s t a bl i s h e d a c c o r d i n g t o a r c hi t e c t u r e，s t r uc t u r e a n d MEP，a n d L I NK p a t t e rn i s g o i n g t o b e a p p l i e d t o t he f o rm e r b u i l d i n g，s i t e a n d e t c Ke y Wo r d s ： B I M； Wa t e r T r e a t me n t P r o j e c t s ； C o l l a b o r a t i o n D e s i g n