張呂偉

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院,上海 200092)

1 前言

目前大規(guī)模水廠、污水廠新建項(xiàng)目越來越少,對(duì)原有水廠、污水廠擴(kuò)建、改造工程越來越多?？紤]節(jié)能減排和環(huán)境影響等因素,水廠、污水廠深度處理工程越來越多。

在擴(kuò)建、改造工程設(shè)計(jì)中,溝通問題是影響設(shè)計(jì)效率主要因素,溝通花費(fèi)時(shí)間占整個(gè)設(shè)計(jì)三分之一。目前溝通方式主要通過圖紙或者效果圖,考慮成本因素,對(duì)有些比較大型的擴(kuò)建、改造工程做些動(dòng)畫,這些都屬于靜態(tài)溝通,對(duì)于原則問題溝通還是可以的,但是對(duì)于比較細(xì)節(jié)問題溝通比較困難。動(dòng)態(tài)溝通是解決這些細(xì)節(jié)問題比較好的方法,通過實(shí)時(shí)漫游、對(duì)三維模型任意剖切進(jìn)行溝通,可以起到比較好的效果。

在水廠、污水廠深度處理工程中,由于引進(jìn)設(shè)備比較多,構(gòu)筑物構(gòu)造比較復(fù)雜。目前用地指標(biāo)比較緊張,場(chǎng)地比較小,許多構(gòu)筑物建造成疊合形式,構(gòu)筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,用二維圖形很難表達(dá)清楚,設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要到施工現(xiàn)場(chǎng)解釋圖紙內(nèi)容,設(shè)計(jì)院人力成本增加。如果能夠在二維圖形表達(dá)同時(shí),配合上三維圖形,這樣能比較直觀理解二維圖紙內(nèi)容。

當(dāng)前國內(nèi)外設(shè)計(jì)進(jìn)入三維設(shè)計(jì)時(shí)代,是否需要二維圖紙,爭論比較多。二維圖紙?jiān)谕聊竟こ淘O(shè)計(jì)中是必須的,在制造業(yè)中,設(shè)計(jì)加工一體化,可以不需要二維圖紙。在土木工程設(shè)計(jì)中,圖形上有許多標(biāo)注,這些標(biāo)注全部標(biāo)在三維圖形上是很難看清楚,因此二維圖紙是必須的?，F(xiàn)在問題是如果二維圖紙與三維圖形沒有關(guān)聯(lián),模型調(diào)整會(huì)增加許多二維圖紙修改工作量。

針對(duì)上述問題,上海市政總院從 2008年開始接觸 BIM理念,使用 Revit軟件,在一個(gè) 5萬噸污水處理廠設(shè)計(jì)中開展 BIM項(xiàng)目研究,由于 Revit 2005版軟件不成熟,建模完成后,沒有進(jìn)一步在設(shè)計(jì)中應(yīng)用,只做了些探索性研究。雖然試用沒有成功,還是認(rèn)識(shí)到 BIM理念是正確的,BIM技術(shù)是可行的,只是 BIM軟件還不成熟。

Revit 2010版推出,軟件功能得到比較大完善。2010年又開始探索 BIM在給排水工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用,完全按照 BIM理念,對(duì) 3個(gè)水廠、1個(gè)污水廠進(jìn)行BIM應(yīng)用探索。

2 對(duì)BIM理念認(rèn)識(shí)

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。這個(gè)模型在建筑全生命周期內(nèi),是整個(gè)團(tuán)隊(duì)共同工作的對(duì)象,可供不同參與方從不同角度反復(fù)利用,提升各參與方在各個(gè)階段的工作效率和數(shù)據(jù)一致性。

BIM三大特征:三維化、參數(shù)化、智能化。其中三維化是形式,參數(shù)化是關(guān)鍵技術(shù),智能化是結(jié)果。在 BIM理念中,三維化是基礎(chǔ),開始接觸 BIM時(shí),把三維化作為結(jié)果,把 BIM模型只使用在效果圖和動(dòng)畫中,感覺到開展 BIM研究沒有意義,實(shí)際效果還不如 3DMAX,對(duì)提高設(shè)計(jì)效率作用不大。

通過 Revit系列軟件在幾個(gè)工程試用,對(duì) Revit系列軟件有了深入了解,重新認(rèn)識(shí)了 BIM理念。上海市政總院對(duì) BIM理念進(jìn)行通俗化描述,即要求BIM模型做到“能看”、“能用”、還“能吃”。

“能看”,要求 BIM模型能夠完成效果圖、動(dòng)畫、實(shí)時(shí)漫游。

“能用”,要求 BIM模型能夠完成性能分析、施工模擬、運(yùn)行控制。

“能吃”,要求 BIM模型能夠完成二維圖紙形成和材料統(tǒng)計(jì)。由于這部分內(nèi)容是設(shè)計(jì)院最主要內(nèi)容,如果這部分功能沒有,對(duì)設(shè)計(jì)院內(nèi)部質(zhì)量和效率提高沒有意義。也就是說一個(gè)物品只能“看”和“用”,不能“吃”,對(duì)人的生存沒有作用,它的價(jià)值體現(xiàn)不能長久。設(shè)計(jì)院要生存,提高設(shè)計(jì)內(nèi)部質(zhì)量和效率是首要的。

要實(shí)現(xiàn)三維模型和形成的二維圖形聯(lián)動(dòng),三維模型動(dòng)態(tài)更新,參數(shù)化是關(guān)鍵技術(shù)。

要滿足工程設(shè)計(jì)需要,BIM軟件需要有智能,根據(jù)不同專業(yè)提供不同功能。智能是體現(xiàn)在各個(gè) BIM專業(yè)軟件中,不可能一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)全部功能,這需要軟件之間接口標(biāo)準(zhǔn)化,BIM模型在各個(gè) BIM專業(yè)軟件中進(jìn)行無縫轉(zhuǎn)換。

3 根據(jù)給排水工程設(shè)計(jì)特點(diǎn),對(duì) BIM協(xié)同模式進(jìn)行探索

給排水工程主要有水廠、污水廠、泵站、城市管網(wǎng)。

特點(diǎn)之一:在一個(gè)工程中構(gòu)筑物多,每個(gè)構(gòu)筑物都是一個(gè)完整獨(dú)立體,各個(gè)專業(yè)配套齊全,在構(gòu)筑物之間通過廠區(qū)管網(wǎng)連接,形成一個(gè)大系統(tǒng)。

特點(diǎn)之二:構(gòu)筑物重復(fù)利用率高,每個(gè)水廠、污水廠、泵站等構(gòu)筑物類型基本相同,只是大小不同。

特點(diǎn)之三:設(shè)備、管配件、連接件等尺寸比較大,沒有現(xiàn)成族可以利用。

特點(diǎn)之四:工藝專業(yè)作為設(shè)計(jì)主導(dǎo),所有尺寸有工藝確定,但工藝專業(yè)不建模型,上部建筑由建筑專業(yè)建模,下部構(gòu)筑物由結(jié)構(gòu)專業(yè)建模,工藝專業(yè)對(duì)模型需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整,這種協(xié)同模式流程比較復(fù)雜。

上述特點(diǎn),反映了給排水行業(yè)與建筑行業(yè)不同,Revit軟件按照建筑行業(yè)進(jìn)行設(shè)置,建筑行業(yè)應(yīng)用可以使用大部分軟件系統(tǒng)設(shè)置功能。給排水工程應(yīng)用 Revit軟件,需要進(jìn)行協(xié)同模式確定,視圖管理樹確定,系統(tǒng)過濾器設(shè)置、設(shè)備族全部重新定義。

根據(jù)給排水工程特點(diǎn),對(duì) Revit軟件提供的二種協(xié)同模式進(jìn)行探索,鏈接模式和工作集模式使用下來效果都不理想。

鏈接模式獨(dú)立性比較強(qiáng),但形成整個(gè)廠區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)比較困難,整個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)換到 Naviswork,鏈接文件不能一次性導(dǎo)入,采用 DWF格式可以一次性導(dǎo)入,但要損失許多信息。鏈接模式對(duì)構(gòu)筑物重復(fù)利用比較有利,對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)、構(gòu)筑物材料獨(dú)立統(tǒng)計(jì)、圖紙形成也比較有利。

工作集模式,由于在同一個(gè)項(xiàng)目中,比較容易形成整個(gè)廠區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng),統(tǒng)一修改構(gòu)筑物信息比較方便,但是工作集模式的權(quán)限管理問題,構(gòu)件 ID沖突問題,影響了整個(gè)建摸效率。在某個(gè)水廠建模中,有 14個(gè)人員同時(shí)進(jìn)行,經(jīng)常發(fā)生權(quán)限沖突問題,只能反復(fù)重新形成中心文件。

根據(jù)二種模式優(yōu)缺點(diǎn),在進(jìn)行第三個(gè)水廠 BIM研究中,采用二種模式相結(jié)合,取得一些效果,但是還不是最理想,主要問題二種模式界限如何劃分,嘗試了幾個(gè)方案,最終確定如下方案,按照建筑、結(jié)構(gòu)、工藝建立工作集,對(duì)于場(chǎng)地、一期建筑等采用鏈接。經(jīng)過實(shí)際試用,項(xiàng)目文件超過 200M,運(yùn)行速度降低,對(duì)這個(gè)方案再進(jìn)行改進(jìn),把建筑作為鏈接,這樣項(xiàng)目文件大小可以減少很多,在布置廠區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)時(shí),運(yùn)行速度得到滿足。見圖1～2

4 應(yīng)用實(shí)例

某水廠深度處理,共有后臭氧活性炭濾池、臭氧制備車間下疊回用水池、臭氧制備車間、污泥處理池、污泥脫水機(jī)房 5個(gè)構(gòu)筑物。BIM應(yīng)用內(nèi)容有三維剖面圖、室內(nèi)效果圖、工藝圖紙、碰撞檢查、施工模擬。協(xié)同工作采用鏈接模式,在完成構(gòu)筑物鏈接后,進(jìn)行廠區(qū)總管布置。見圖3～圖10所示。

5 REVIT軟件存在問題

在 BIM應(yīng)用過程中,發(fā)現(xiàn) REVIT軟件存在如下問題:

5.1 缺少符合中國建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件

市政工程常用的管道、管件類型、機(jī)械設(shè)備族庫;

5.2 Revit軟件應(yīng)用于市政工程領(lǐng)域,與建筑工程有較大的差異性

專業(yè)分工不同、設(shè)計(jì)流程不同、圖元屬性要求不同

5.3 Revit精確繪制管道、管件與管件直接連接的問題

在項(xiàng)目初設(shè)、施工圖階段,Revit管道模型的精確度達(dá)不到要求,管件之間管道長度很難精確繪制。RevitMEP 2010中管件和管件直接相連比較困難,管件、閥門、設(shè)備之間直接相連不太方便。

5.4 Revit的管路系統(tǒng)類型和計(jì)算問題

構(gòu)筑物內(nèi)的管路不一定直接連接成封閉系統(tǒng),導(dǎo)致管路系統(tǒng)計(jì)算功能不易使用。復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)的水力計(jì)算。系統(tǒng)類型無重力管路系統(tǒng),無法自動(dòng)計(jì)算。

5.5 BIM模型的重復(fù)利用的問題

在項(xiàng)目中建成的單體構(gòu)筑物二次利用難度較高,不能在項(xiàng)目中設(shè)置變量,現(xiàn)有的模型復(fù)制和移動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)管路連接斷開、不能隨意移動(dòng)等問題。

5.6 出圖存在的問題

Revit的統(tǒng)計(jì)表只能將管道、管件、設(shè)備等按類別分類統(tǒng)計(jì),如需合并,則要后期導(dǎo)出后手動(dòng)修改。注釋類型較少,與實(shí)際使用差距較大。Revit二維功能比較弱,無法滿足出圖要求。圖象輸出分辨率不能滿足要求。

5.7 協(xié)同設(shè)計(jì)的問題

工作集的權(quán)限管理。采用鏈接模式的協(xié)同設(shè)計(jì),管路系統(tǒng)連接問題。

6 結(jié)束語

雖然目前 Revit軟件不是很成熟,但已經(jīng)把 BIM理念和技術(shù)完全體現(xiàn)出來。經(jīng)過上海市政總院近半年時(shí)間探索,已經(jīng)取得一些成果,針對(duì)給排水工程,制定了協(xié)同模式和流程,在 Revit軟件中建立了適合給排水工程標(biāo)準(zhǔn)模板。同時(shí)上海市政總院還在考慮滿足 BIM理念其他平臺(tái),適應(yīng)道路、橋梁、水工、固廢處理、隧道、地下工程、軌道交通等專業(yè)開展 BIM項(xiàng)目研究。