BIM技术在渡槽设计中的应用

BIM技术在渡槽设计中的应用

王刚

中国水电建设集团十五工程局有限公司

陕西省咸阳市 712000

摘要：BIM能实现建筑工程物理、功能特性的数字化承载及可视化表达。随着信息技术的发展及基础设施建设的日益复杂，项目信息量也在不断增加，BIM技术已逐渐应用于整个项目生命周期。BIM技术在水利水电行业的应用越来越广泛，当前已能覆盖水利工程全生命周期，而设计阶段是最基本的阶段。

关键词：BIM；渡槽；设计

BIM技术在渡槽工程中的应用涉及多个阶段与方面。本文详细介绍了渡槽BIM模型的建立、图纸布置、工程量统计、碰撞检测，为后续项目的智能化管理提供了依据，对相关项目具有一定参考意义。

一、BIM技术概况

1、概念。BIM(Building Information Model)是“建筑信息建模”的简称，是BIM最初的定义，起源于20世纪70年代的美国。在计算机辅助设计(CAD)等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术，能有效实现建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载及可视化表达。

2、特点

1)操作的可视化。可视化是BIM技术的最显而易见特点。BIM技术的一切操作均在可视化环境下完成，在可视的环境下进行设计、施工模拟、方案比选及运行维护等一系列操作。其附带的信息(几何、属性信息)为可视化操作提供了有力支持，不但使一些较抽象的信息(如应力、温度、设计标准等)直观表达出来，还能将设施建设过程及各种关系生动表现出来。

2)信息的完备性。建筑信息模型是其物理、功能特性的数值表达，如对象的名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息，施工工序、进度、成本、质量、材料等施工信息，工程安全性能、材料属性等维护信息，以及对象间的逻辑关系等。信息的完整性还体现在创建建筑物信息模型的过程，通过把前期策划、设计、施工、运维等各个阶段连接在一起，并存储进单一工程数据源中，该数据源包含了建筑设施的所有信息。

3)信息的协调性。信息的协调性体现在数据之间是实时且关联的，同时还能智能互动，这给建筑工程带来了极大方便，各种平、立、剖等2D图纸及相应的数据图表都可根据模型随时生成，同时数字模型的所有图纸和图表均互相关联，任何一处模型修改，都会视为对数据库的修改，马上在其它视图或图表上实时关联，避免了设计阶段不同专业的冲突。施工阶段可通过应用BIM技术合理安排施工计划、工序，保证整个施工过程衔接紧密、合理，使施工更加高效。

4)信息的互用性。实现了信息的互用性，只需一次性采集或输入，就可应用在建筑设施的全生命周期中，不同专业、不同品牌的软件应用中实现信息共享、交换与流动，使BIM模型能自动演化，避免了信息的不一致错误，也避免了数据不同阶段的重复输入，节约成本和时间，减少错误，提高效率。

BIM技术实现了使项目信息无障碍共享，无损耗传递，为项目全生命周期中所有决策及生产活动提供可靠的信息基础，提高项目全过程精细化管理水平，从而大幅提升项目效益。

二、创建渡槽的BIM模型

BIM技术建模可通过多个平台实现，选择了使用最广泛的Revit软件，Revit是专门面向建筑结构设计的强大工具，除几何信息外，建立的信息模型还存储了物理属性、材质信息、力学参数等信息，整合了项目全生命周期的信息，满足了用户智能化建模需求，这些信息还可通过二次开发与外部数据库连接，并应用于结构分析、施工模拟、运行管理等。目前，Revit仅提供四种建模功能：建筑、构件、结构和机械。要建立水工模型，只能通过自定义“族”文件建立每个部件的模型，然后将其加载到“项目”文件中进行集成。

1、渡槽双排架建模。使用“拉伸”及“空心拉伸”命令创建双排架模型。空心拉伸能删除实心体中的一部分，可先创建一个实心三维体作为轮廓，然后通过空心拉伸删除不必要的部分，以获得想要模型。

建模步骤为：①创建新的“族”，选择“公制常规模型”模板；②使用“拉伸”命令创建一个实心长方体作为双排架轮廓；③使用“空心拉伸”命令删除长方体内的一些相应部分，以获得双排架模型。

2、渡槽渐变段翼墙建模。使用“放样融合”命令建立翼墙建模。放样融合可沿指定路径将两个二维平面连接在一起，生成三维体。

建模步骤为：①创建新的“族”，选择“公制常规模型”模板；②选择“放样融合”命令；③在两端绘制指定的路径和平面以生成翼墙模型。

3、其余部分的建模。渡槽其余部分包括槽身、槽身拉杆、单排架、排架基础、渐变段底板，这些零件是结构相对简单的常规模型，可通过“拉伸”命令进行建模。

建模步骤为：①创建新的“族”，选择“公制常规模型”模板；②选择“拉伸”命令，根据每个组件的大小及形状绘制截面，然后拉伸到相应的长度以完成建模。

4、生成整体模型。渡槽各部分的模型完成后，载入到项目中整合。先在项目中绘制标高及轴网，以方便每个构件模型的定位，然后切换不同平面视图，并使用对齐、平移、复制、旋转和镜像等命令将构件放置在相应位置，以完成整个模型的构建。

三、碰撞检测

碰撞检测是检查构建的模型，并检查项目中的图元是否存在冲突。在传统的二维设计中，工程师很难通过平面图完整、准确地集成专业模型，检测结果往往出现错、漏、碰、缺等现象。Revit内置的碰撞检测功能能通过“链接”命令将不同专业模型自动集成到一个项目中，还可自动检测并生成冲突报告，在报告中点击词条即能突出显示模型中发生碰撞的部位，便于查找修改，大幅减少了二维设计中的问题，提高了工程建设效率。在Revit界面中，可按“协作-碰撞检查-运行碰撞检查”步骤完成此操作。

四、工程量统计

随着科技的发展，水工建筑物的形式越来越复杂，工程造价管理难度也越来越大，其核心内容是工程量管理，它直接影响到工程造价的准确性。传统的工程量统计一般是工程师通过设计图纸提取工程信息，然后整理出有价值的工程量信息，手工计算及运用各类办公软件辅助计算，这种方法往往受到一些主观因素影响，如图读图水平、计算能力、工作经验等，难以保证其准确性。在工程造价领域，BIM技术是一项新兴的应用技术，提供各种工程量统计软件。为实现一模多用，提高模型信息的传递效率及完整性、准确性，在使用Revit完成建模后，可直接使用Revit中的明细表功能对对模型工程量进行统计。

五、BIM出图

现场施工以设计图纸为依据，设计图纸质量关系到施工质量。传统图纸绘制繁琐，需同时在多张图纸上修改，效率低，易出错。利用BIM技术出图能解决上述问题，在Revit中完成三维建模后，项目中将提供各方方位的立面、平面视图，项目中的“剖面框”功能能截取任何所需的剖面视图，“图例”功能可绘制小尺寸零件详图，若发生改动，只需在三维模型中修改，所有视图都将自动修改。通过将指定的视图复制到图纸框中，即可完成图纸的布置。

六、结语

本文借助Revit软件，实现了BIM技术在渡槽工程设计阶段的建模、碰撞检测、工程量统计和图纸布置中的应用，为BIM技术在水利工程中的深入开发应用奠定了基础。通过上述探索，得出以下结论：

1、Revjt的“族”文件是构成“项目”文件的基础，项目中的模型由族组成。水工建筑物通常会设一些非常规结构，如一些进出水口渐变段和渡槽工程中的翼墙，需掌握使用自定义族来完成复杂模型的建立。

2、BIM技术在设计阶段的应用能弥补传统二维设计缺陷。在利用Revit软件完成渡槽BIM三维模型的同时，利用该软件自带功能完成了渡槽的图纸布置、工程量统计和碰撞检测，结果由软件自动计算，能减少人为主观因素影响，降低返工概率，提高工程建设效率。

3、BIM技术可进一步应用于水利工程中，在设计阶段基础上，通过二次开发或与外部数据库相结合，实现不同工程阶段软件间的信息传递及协同工作。比如，渡槽项目的数据可导入有限元软件进行结构分析与优化等。

参考文献：

[1]周冀伟.BIM技术在工程量统计中的应用研究[J].施工技术，2017(S2)．

[2]张朝虎.设计阶段基于Revit模型的工程算量实践[J].重庆建筑，2020(03)．

[3]陈献友.BIM技术在渡槽设计中的应用[J].水利技术监督，2021(06)．