浅谈核电项目BIM信息化综合模型建立的基本思路与应用价值

浅谈核电项目 BIM信息化综合模型建立的基本思路与应用价值

郑捷、李燕 、金五一

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 100000）

【摘要】核电工程工期长，构造复杂，交叉施工多，不可逆性强，施工质量要求极高，在满足现场保质保量完成施工进度的同时，也对BIM信息模型的落地应用提出了更高的要求。本文从核电工程的施工角度出发，对BIM信息模型在核电工程中的建立思路及应用价值进行了论述。

【关键词】BIM信息模型；核电工程；建模思路；应用价值

0 前言

核电工程施工相比于民用工程主要包括以下四个特点：1）筹备期、建设期长，工程建设难度大；2）质量要求高，质量保证体系严格；3）装备、技术要求高，专业化程度深；4）人员技能水平要求高。

根据核电施工要求，BIM信息模型需在现场实际施工前三个月完成模型建立并复合准确，如何在时间紧、任务重，建模难度大、施工物项多的情况下保质保量的完成建模任务，满足现场使用需要，重中之重是理清建模思路，梳理现场需求。核电站建设主要包括核岛、常规岛及BOP厂房，本文仅以核电站建设中的核心施工区域即反应堆厂房作为抛砖引玉简要论述BIM信息模型的建立思路与应用价值，其余厂房可参照执行。本文依托于太平岭核电项目，并选择revti软件作为BIM建模的主要工具，下文将基于revit软件作为主要建模载体做进一步具体阐述。

1工程概况

反应堆厂房主要由外安全壳、环廊、内安全壳、钢衬里及不锈钢、内部结构等结构构件组成，包括钢筋混凝土结构和钢结构。BIM土建模型主要建模内容有：混凝土构件、钢筋构件、预埋件、套管、贯穿件、套筒、预应力管束、门、洞口以及钢衬里。建模依据包括图纸、技术规格书、设计变更、施工方案、规范及其他相关文件。

2 模型建立思路及方法

2.1模型的划分

根据施工图纸，将反应堆厂房按照区域划分为：外安全壳、内安全壳、内部结构和钢结构，在此大类下进一步划分具体物项：

外安全壳：墙、洞口、板、套筒、套管、埋件、钢筋；

内安全壳：墙、洞口、贯穿件、套管、埋件、钢筋、预应力管束；

内部结构：墙、板、洞口、套管、埋件、设备基础、钢筋；

钢结构：钢板、型钢、螺栓。

2.2构件分类与族的对应

除预埋件及预应力管束外，其余构件优先选择公制常规模型作为族类型载体，其优点在于实用性强，文件修改较为方便，容易上手掌握。预埋件由于需要自动附着墙体或板面，为方便后续埋件放置效率，提升埋件布置准确度，优先选择基于面的公制常规模型作为族类型载体，预应力管束可根据实际情况做适当调整。

2.3模型分段确定

模型的分段建立主要依据施工图纸确定，如：内部结构+1.200~+6.500标高层作为分段一，+6.500~+11.600标高层作为分段二等，无特殊情况一般不做修改。大施工段内的小施工分段，主要依据施工方案及施工现场实际施工情况确定，如：墙、板施工段。

其中预埋件、套管、洞口、贯穿件、套筒的标高体系随其附着于其上的构件单独确定，例如：外安全壳上的预埋件，标高体系跟随外安全壳的标高体系；内部结构的预埋件的标高体系跟随内部结构的标高体系，此做法主要考虑构件之间的独立性及模型整合后的整体性。

预应力管束作为独立物项进行考虑，为方便后期模型碰撞检查使用，按照水平管与竖直管单独保存rvt格式文件，不按照标高体系进行划分。

2.4各类族文件的设置思路

2.4.1墙、板族的设置思路

1）命名以厚度进行命名，例如：1000mm；500mm。

2）底部限制条件与顶部限制条件根据相应的标高体系设定，如墙体高度不等于标高体系所在标高差，使用顶部或者底部偏移命令。

3）结构选项勾选，启用分析模型选项不勾选。

4）结构材质调整为相应的结构材质，材质名称为Revit默认的材质名称，例如：混凝土，现场浇筑–C50。材质浏览器中的图形选项卡，使用渲染外观勾选。

5）类型属性功能选项默认，暂不作调整，根据后期商务清单项分类等要求另行调整。

6）实例参数中的注释栏填写墙体编号。

7）创建阶段暂不作调整，待Revit模型整合后另行调整。

2.4.2洞口族的设置思路

1）方形洞口命名以图纸标识的洞口名称命名，圆形洞口以管径标识命名，例如：04DBTI205[模板图方形洞口的名称]；φ165[模板图圆形洞口的名称]。图纸中无名称的洞口可使用内建模型的空心族直接进行剪切，命名不做要求。

2）圆形洞口需要在实例参数中的注释栏填写洞口编号。

3）洞口族放置在相应位置需设置剪切，让洞口主体将洞口扣除。内建模型需要在完成内建模型但尚未勾选完成的这个步骤中进行剪切操作。

2.4.3套管、贯穿件与套筒族的设置思路

1）相同偏移角度的构件，命名以管径命名；不同偏移角度的命名采用管径-带偏移角度。

2）族放置在相应位置需设置剪切，让洞口主体将洞口扣除。内建模型需要在完成内建模型但尚未勾选完成的这个步骤中进行剪切操作。

3）实例参数中的注释栏填写墙体编号+套管编号或洞口编号，如无则不填写。

2.4.4预埋件族的设置思路

1）族名称与技术规格书一致，空格用“-”代替，例如矩形预埋件-宽度-70-FV型。类型名称与技术规格书对应的规格表名称一致，空格用“-”代替，例如FV-70*450。

2.6.5预应力管束族的设置思路

1）预应力管束为单个族，每个族名称代表独立的一根完整的预应力管束，命名为水平/垂直预应力管束-1#，类型名称一致即可。

2.6.6钢筋族的设置思路

1）钢筋不做命名处理。

2）在实例参数的注释栏填写钢筋在钢筋表中的对应编号，例如258-AA[ 钢筋表中钢筋的编号]。

2.6.7钢结构构件族的设置思路

1）族名称以型钢名称+标准/非标准，例如：等边角钢-非标准。此处的标准指的是直线型，非标准指的是曲线型等非直线型。

2）类型名称命名以具体规格型号命名，例如：50*5，12mm（钢板以命名）。

2.6.8门族的设置思路

1）族名称以门类型进行命名，例如：保温门，隔音门，防火门。类型名称以门编码命名，例如1BRA1701VVD[ BS1RXX41001DWJZ42SD]。

3 模型精度偏差及LOD等级划分

3.1图纸偏差分析

有些点是一次定位（基于轴网或原点的定位），有些是基于一次定位的二次定位。

3.2 Revit内置偏差分析

Revit软件内置对弧线的计算时可能会出现[-3mm,+3mm]的偏差值。

3.3 LOD等级划分

LOD等级说明：LOD100.Conceptual概念化；LOD200.Approximate geometry近似构件（方案及扩初）；LOD300.Precise geometry精确构件（施工图及深化施工图）；LOD400.Fabrication 加工；LOD500.As-built竣工。

4 核电BIM信息模型应用价值分析

核电工程工期长，构造复杂，交叉施工多，不可逆性强，施工质量要求极高，在满足现场保质保量完成施工进度的同时，也对BIM信息模型的落地应用提出了更高的要求。从核电工程的施工角度考虑，BIM信息模型在核电工程中主要包括以下几个方面的应用价值：

4.1三维渲染，渲染展实

三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。建好的BIM模型可以作为二次渲染的模型基础，将模型导入lumion、3Dmax等渲染软件，将大大提高了三维渲染效果的精度与表现力，给现场施工提供更为直观的指导建议，间接降低施工风险，减少有因人为误差引起的出错返工。

图1：核岛埋件套筒渲染图

4.2快速算量，精度提升

建立好的BIM模型，可以作为商务算量的基础，通过导入BIM5D等专业算量软件，关联数据，可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。

4.3虚拟施工，有效协同

三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

图2：钢衬里模块化施工模拟

4.4碰撞检查，减少返工

BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。施工人员可以利用碰撞优化后的三维方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。

图3:物项冲突检测

4.5精确计划，减少浪费

施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据，无法快速准确获取以支持资源计划。而BIM的出现可以让相关管理需求快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。

5 结语

综上所述，BIM模型在面对施工环境复杂，技术要求高，协调配合难度大的核电工程中有着较为广阔的应用前景，结合施工图纸及总进度计划，分阶段、分专业对模型进行细化，梳理建模思路，明确现场需求，在施工前有针对性的提出BIM解决方案，辅助现场及相关技术人员决策、施工。在具体应用上，物项碰撞冲突检测、三维模拟施工、辅助算量、宣传展实等方面有着较为成熟的应用经验，后续还需进一步结合现场实际施工，多观察、多比较，提前发现问题，对BIM模型做进一步细化，更好的服务于现场施工。

参考文献：

[1] 建筑信息模型应用统一标准：GB51212T-2016.北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2] 建筑工程施工信息模型应用标准：GBT51235-2017.北京：中国建筑工业出版社，2017.