方雅君

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

1 概況

BIM在建筑行業(yè)全周期的應(yīng)用飛速發(fā)展，成績(jī)斐然，其可視性強(qiáng)，在建筑電氣設(shè)計(jì)中較多地應(yīng)用于管線比較復(fù)雜、空間比較復(fù)雜的管線綜合(比如公共走道吊頂內(nèi)空間等)，BIM的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，筆者經(jīng)過(guò)一段時(shí)間制作和整理了較多適用于工程的電氣族，建立了較為完善的族庫(kù)。在某變電所電氣專項(xiàng)設(shè)計(jì)中，采用Revit軟件(代替?zhèn)鹘y(tǒng)CAD軟件)進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)CAD對(duì)比，基于Revit的BIM技術(shù)在變電所設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

(1)基于Revit的電氣設(shè)計(jì)采用鏈接建筑、結(jié)構(gòu)、水暖等其他專業(yè)的.rvt圖紙進(jìn)行建模，其他專業(yè)的提資條件變動(dòng)，重新鏈接模型時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示警告，提醒設(shè)計(jì)師進(jìn)行修改，避免了現(xiàn)有工程設(shè)計(jì)中各個(gè)專業(yè)圖紙相矛盾的問(wèn)題。

(2)變電所內(nèi)的電氣設(shè)備多，為了節(jié)省設(shè)備用房的面積，電氣設(shè)備經(jīng)常布置緊湊，管線綜合復(fù)雜，設(shè)計(jì)施工難度大，基于CAD的電氣設(shè)計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備布置不當(dāng)，橋架與橋架、橋架與燈具、橋架與梁位的多次碰撞，造成無(wú)法施工或者返工的現(xiàn)象。基于Revit的BIM技術(shù)就能很好地解決這個(gè)問(wèn)題，平面視圖、三維模型、剖面、大樣實(shí)時(shí)切換查看，并有碰撞檢查功能，通過(guò)碰撞檢查報(bào)告，查找碰撞點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約了投資和時(shí)間成本，如圖1所示。

圖1 復(fù)雜的變電所設(shè)計(jì)應(yīng)用BIM技術(shù)可視性強(qiáng)

(3)傳統(tǒng)的CAD制圖最終的結(jié)果只是圖紙，基于Revit建立的三維模型可應(yīng)用于項(xiàng)目的全生命周期，包含施工、預(yù)算及后期運(yùn)行維護(hù)。

本文以某變電所作為工程案例，講述基于Revit的BIM技術(shù)在變電所專項(xiàng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2 供電方案

高壓系統(tǒng)采用兩路獨(dú)立的10kV電源供電,二路10kV電源同時(shí)使用,互為備用,采用單母線分段接線方式。低壓系統(tǒng)設(shè)4臺(tái)2000kVA干式變壓器;每臺(tái)變壓器均為分列運(yùn)行,每?jī)膳_(tái)變壓器組成單母線分段運(yùn)行;兩段母線之間設(shè)母聯(lián)開關(guān),以提高供電可靠性;兩段母線3個(gè)開關(guān)間設(shè)置電氣聯(lián)鎖,母聯(lián)分段開關(guān)應(yīng)裝設(shè)“自投自復(fù)”“自投手復(fù)”及“手動(dòng)操作”狀態(tài)的位置選擇開關(guān)，平時(shí)運(yùn)行設(shè)置在手動(dòng)狀態(tài)。平時(shí)每組兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行,母聯(lián)斷路器斷開;當(dāng)一路電源失電,或一臺(tái)變壓器退出運(yùn)行時(shí),母聯(lián)采用手動(dòng)方式閉合。高壓開關(guān)柜采用KYN中置柜，10/0.4kV變壓器采用SCB11干式澆注樹脂封裝變壓器(帶IP30保護(hù)罩),內(nèi)設(shè)溫度保護(hù)并配有強(qiáng)迫風(fēng)冷裝置.低壓饋線柜采用MLS抽屜柜。

3 族庫(kù)準(zhǔn)備

Revit族包含了設(shè)備的各種參數(shù)(比如長(zhǎng)、寬、高、電壓、電流、設(shè)備容量等)，是進(jìn)行Revit設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，由于系統(tǒng)軟件的族庫(kù)不夠完整適用，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)前需建立一套完善的族庫(kù)，方便工程設(shè)計(jì)中的調(diào)用。以下是筆者自制的一些族，如圖2～圖4所示。

圖2 干式變壓器、支架、電纜橋架族等

圖3 進(jìn)線、母聯(lián)柜族等

圖4 疏散指示標(biāo)志、接地干線、臨時(shí)接地端子、總等電位箱族等

4 平面布置與三維建模設(shè)計(jì)

采用電氣樣板創(chuàng)建新的項(xiàng)目文件，鏈接建筑專業(yè).rvt的模型，復(fù)制監(jiān)視生成一套電氣.rvt文件的標(biāo)高和軸網(wǎng)，創(chuàng)建樓層平面視圖[1]，電氣的樣板文件會(huì)根據(jù)出圖習(xí)慣，分成照明、動(dòng)力、接地、消防等平面視圖，載入相關(guān)的族，在各個(gè)平面視圖上進(jìn)行相應(yīng)的平面設(shè)計(jì)(做法類似CAD)。雖然電氣系統(tǒng)多樣，每個(gè)系統(tǒng)分別制作平面視圖(照明平面、動(dòng)力平面等)，但是模型是整體綜合在一起的，只是在每個(gè)系統(tǒng)的平面視圖控制可見性。同一個(gè)設(shè)備調(diào)整了，則所有視圖會(huì)關(guān)聯(lián)調(diào)整，比如變電所的BAL箱照明平面調(diào)整了位置，則動(dòng)力平面的BAL箱會(huì)關(guān)聯(lián)調(diào)整，改變了傳統(tǒng)CAD多次調(diào)整的弊端。

平面視圖設(shè)計(jì)完畢后，進(jìn)行碰撞檢測(cè)，如果設(shè)計(jì)無(wú)誤，可自動(dòng)生成剖面、大樣、三維視圖等[2]。利用注釋標(biāo)識(shí)族，選定設(shè)備，即對(duì)平面視圖和三維視圖的設(shè)備族的參數(shù)(比如類型名稱、安裝高度、尺寸等)進(jìn)行自動(dòng)注釋標(biāo)識(shí)，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)CAD設(shè)備標(biāo)注的工作。

5 生成圖紙及剖面、大樣圖

繪制工作完成后，生成圖紙樣式，可轉(zhuǎn)成dwg、pdf、jpg等各種視圖模式進(jìn)行出圖、校審等工作，以下是該工程的設(shè)計(jì)成果，如圖5～圖12所示。

圖5 電氣布置平面視圖(局部)

圖6 電氣布置三維視圖(局部)

圖7 照明布置平面視圖(局部)

圖8 照明布置三維視圖(局部)

圖9 接地布置平面視圖(局部)

圖10 接地布置三維視圖(局部)

圖11 中置柜剖面圖及三維大樣

圖12 低壓饋線柜剖面圖及三維大樣

6 材料表算量統(tǒng)計(jì)

Revit設(shè)計(jì)中每一個(gè)設(shè)備構(gòu)件都是以族的形式存在的，而族包含設(shè)備的信息量非常大，Revit有個(gè)明細(xì)表的功能非常強(qiáng)大，它可把族的參數(shù)信息以及工程量(比如設(shè)備的數(shù)量、型號(hào)規(guī)格、電纜橋架規(guī)格、長(zhǎng)度等)統(tǒng)計(jì)出來(lái)。創(chuàng)建明細(xì)表，選擇所需統(tǒng)計(jì)的族參數(shù)，選取需表示的參數(shù)，明細(xì)表自動(dòng)生成，模型任何一處修改，明細(xì)表均可關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)修改。Revit的明細(xì)表較傳統(tǒng)CAD的材料表統(tǒng)計(jì)減少了繁重的工作量，其自動(dòng)計(jì)算工程量的功能比現(xiàn)有造價(jià)專業(yè)手動(dòng)計(jì)算工程量來(lái)得更準(zhǔn)確、更高效，如圖13所示。

圖13 電氣設(shè)備材料明細(xì)表 (局部)

7 施工模擬及后期運(yùn)維

利用BIM創(chuàng)建的三維模型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成果不僅僅是圖紙，在進(jìn)入施工階段前，可利用可視化軟件制作成該項(xiàng)目的虛擬現(xiàn)實(shí)模型，創(chuàng)建虛擬工程師“身臨其境”的進(jìn)入該模型，在未來(lái)建筑物漫游查看，不合理的地方保存視圖，生成漫游動(dòng)畫與各參與方交底。在施工階段， 在3D建筑信息模型基礎(chǔ)上，融入“時(shí)間進(jìn)度信息”與“成本造價(jià)信息”，形成由3D模型+ 1D進(jìn)度+ 1D造價(jià)的五維建筑信息模型，5D信息模型集成了工程量信息、工程進(jìn)度信息、工程造價(jià)信息，不僅能統(tǒng)計(jì)工程量，還能將建筑構(gòu)件的3D 模型與施工進(jìn)度的各種工作(WBS)相鏈接，動(dòng)態(tài)地模擬施工變化過(guò)程，實(shí)施進(jìn)度控制和成本造價(jià)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。更好地指導(dǎo)施工，如圖14所示。

圖14 某變電所利用BIM模型制作的施工模擬動(dòng)畫

項(xiàng)目交付完成后，BIM模型可應(yīng)用于后期三維運(yùn)營(yíng)維護(hù)，點(diǎn)擊模型中任一構(gòu)件，都將顯示該構(gòu)件的技術(shù)參數(shù)，同傳統(tǒng)的竣工藍(lán)圖對(duì)比，管理上更為直觀高效。

8 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)應(yīng)用于變電所等設(shè)備用房的設(shè)計(jì)，高效可行，可在全生命周期(設(shè)計(jì)、施工、預(yù)算、運(yùn)維)進(jìn)行應(yīng)用，BIM模型的精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是項(xiàng)目的施工、運(yùn)維、造價(jià)等方面運(yùn)用的必備條件，BIM設(shè)計(jì)模型可輕量化導(dǎo)入BIM施工管理平臺(tái)，進(jìn)行施工進(jìn)度控制、質(zhì)量安全管理、材料管理等，可導(dǎo)成算量模型生成工程量清單，用于造價(jià)控制。BIM設(shè)計(jì)模型跟隨施工的簽證變更調(diào)整，完成竣工模型，把竣工模型輕量化導(dǎo)入三維運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，把設(shè)備的參數(shù)及說(shuō)明書等資料錄入三維運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，用于后期業(yè)主的運(yùn)維管理。