（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 山西太原 030024）

0 引言

現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的理念越來(lái)越先進(jìn)，結(jié)構(gòu)形式多樣，后期的運(yùn)行管理也日趨智能，從工程的設(shè)計(jì)階段、施工階段，再到后期的運(yùn)維階段，傳統(tǒng)的建設(shè)理念和建設(shè)方法都面臨更大的挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為工程建設(shè)帶來(lái)了信息化、工業(yè)化、智能化等優(yōu)勢(shì)[1]。水利工程通常結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，異形構(gòu)件多、受力分析要求高等因素，運(yùn)用二維設(shè)計(jì)方法不能全方位概括到，因此，運(yùn)用BIM技術(shù)可以完成工程中特殊的異形構(gòu)件建模，讓其各專業(yè)在一個(gè)平臺(tái)上溝通，減少交叉作業(yè)的錯(cuò)誤率。但是BIM技術(shù)在水利工程上的應(yīng)用和研究還處于起步階段，遠(yuǎn)不及建筑專業(yè)。水利工程因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能的特殊性決定了對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用需求和建筑領(lǐng)域大不一樣。本文從實(shí)際工程出發(fā)，結(jié)合BIM平臺(tái)下各軟件的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用于水利工程的可行性及優(yōu)勢(shì)做了一點(diǎn)研究。

1 工程概況

主體工程為某地一座重建的倒虹吸，流量仍按原規(guī)模192 m3/s設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)水頭損失按不超過(guò)原設(shè)計(jì)考慮。經(jīng)孔數(shù)、埋深等多方案比較后，初步確定重建倒虹吸采用三孔一聯(lián)5.0 m×5.0 m壓力箱涵結(jié)構(gòu)，管身采用深、淺槽方案布置，主槽部位沖刷深4.3 m，管頂埋深4.8 m，灘地部位沖深2.1 m，管頂埋深2.6 m。重建后總長(zhǎng)802 m、其中管身段長(zhǎng)600 m。建筑物由進(jìn)口護(hù)砌段、進(jìn)口漸變段、進(jìn)口閘室段、管身段、出口閘室段、出口漸變段、出口護(hù)砌段七部分組成。

2 模型建立

采用Revit進(jìn)行水工建筑物的建模，再結(jié)合Civil3D對(duì)實(shí)際地形進(jìn)行處理，建立開(kāi)挖地形曲面模型，最后通過(guò)Dynamo對(duì)大量重復(fù)構(gòu)件自動(dòng)編碼命名，作為數(shù)字化運(yùn)維的基礎(chǔ)信息。

2.1 數(shù)字化地形模型

根據(jù)工程測(cè)量得到的CAD地形圖，提取等高線、高程點(diǎn)、橫斷面等地形信息后，利用Autodesk平臺(tái)下的Civil3D軟件生成三維地形圖，局部陡坎可通過(guò)添加特征線的方式對(duì)三維地形圖修正。實(shí)測(cè)CAD地形圖及Civil生成三維地形圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 某工程實(shí)測(cè)CAD地形圖

圖2 Civil3D軟件生成三維地形圖

根據(jù)CAD圖中初定的建筑物軸線、高程、結(jié)構(gòu)尺寸編輯合適的路線裝配，對(duì)地形曲面進(jìn)行挖填方處理，生成基礎(chǔ)開(kāi)挖的三維曲面見(jiàn)圖3，進(jìn)而與原地面黏貼，生成開(kāi)挖后的三維地形曲面，見(jiàn)圖4。

圖3 基礎(chǔ)開(kāi)挖三維曲面

圖4 開(kāi)挖后三維地形曲面

2.2 Civil3D與Revit交互

Civil3D與Revit都屬于AUTODESK公司的軟件，二者之間的數(shù)據(jù)傳遞比較精準(zhǔn)、方便。Revit中可導(dǎo)入DWG、DXF、DGN等格式的三維等高數(shù)據(jù)線創(chuàng)建地形表面，并且會(huì)自動(dòng)分析已導(dǎo)入的三維等高線數(shù)據(jù)，生成一系列沿等高線布置的控制點(diǎn)。DWG格式的地形圖插入到Revit項(xiàng)目中，在創(chuàng)建地形之前，將地形圖倒虹吸控制點(diǎn)移動(dòng)到項(xiàng)目基點(diǎn)并進(jìn)行鎖定，方便以后模型拼接[1]。

2.3 族的創(chuàng)建

將箱涵模型拆分為多個(gè)構(gòu)件，根據(jù)功能及材質(zhì)的區(qū)別，每個(gè)構(gòu)件由一個(gè)或多個(gè)族構(gòu)成。族是組成建筑物模型這個(gè)有機(jī)整體的細(xì)胞，將關(guān)聯(lián)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，方便以后調(diào)整構(gòu)件的尺寸。由于篇幅有限，本文列出幾個(gè)比較有代表性的族進(jìn)行介紹。

2.3.1 壓力箱涵結(jié)構(gòu)

壓力箱涵為20 m一段，共30段，全長(zhǎng)600 m。箱涵族采用常規(guī)模型，添加相應(yīng)的尺寸參數(shù)、材質(zhì)參數(shù)方便后期調(diào)整修改。壓力箱涵標(biāo)準(zhǔn)段族及相關(guān)參數(shù)如圖5所示。

圖5 壓力箱涵標(biāo)準(zhǔn)段族文件參數(shù)化建模

2.3.2 地下連續(xù)墻圍封

地下連續(xù)墻頂高程隨倒虹吸底高程起伏，底高程根據(jù)地質(zhì)報(bào)告也有所變化，本文采用自適應(yīng)族對(duì)進(jìn)行地下連續(xù)墻構(gòu)建，在建好的面上通過(guò)劃分網(wǎng)格，添加自定義的自適應(yīng)混凝土攪拌樁族組成地下連續(xù)墻，見(jiàn)圖 6、圖 7。

圖6 通過(guò)自適應(yīng)族建立的混凝土樁族

圖7 通過(guò)嵌套族建立的地下連續(xù)墻族

2.4 工程整體模型的創(chuàng)建

按照項(xiàng)目給定的基點(diǎn)坐標(biāo)，將建好的族按順序依次組合，形成倒虹吸的整體結(jié)構(gòu)模型，如圖8所示。整個(gè)倒虹吸按照Revit定位系統(tǒng)組裝拼接好，將地形模型通過(guò)鏈接方式將地形模型和倒虹吸模型相整合，如圖9所示。倒虹吸整體模型與三維地形模型可以單獨(dú)編輯，各自獨(dú)立保存，以便于實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的協(xié)同合作設(shè)計(jì)。

圖8 倒虹吸模型

圖9 倒虹吸整體模型

2.5 工程編碼管理

由于管理平臺(tái)要求每個(gè)構(gòu)件的編碼必須唯一，對(duì)于大量重復(fù)性的構(gòu)件，添加名稱和編碼是一項(xiàng)非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情，例如本工程中的樁基礎(chǔ)，以及進(jìn)出口漸變段的墻后反濾包等。本文采用Revit自帶的Dynamo編制自動(dòng)添加構(gòu)件名稱和編碼的程序，通過(guò)選定要添加的族類型，在相應(yīng)位置填好要添加模型對(duì)應(yīng)的構(gòu)件名稱及編碼前綴，即可完成編碼和命名，如圖10所示。

圖10 Dynamo自動(dòng)編碼程序

3 結(jié)論

本文所介紹仍然存在一些不足之處，所構(gòu)建的模型也有不完善的地方，但通過(guò)結(jié)合使用Civil3D、Revit和Dynamo，本文所述有效地構(gòu)建一整套三維信息化模型，基本實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的可視化、參數(shù)化、信息化。進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)計(jì)的合理性，提高施工的正確性，以及為實(shí)現(xiàn)后期數(shù)字化管理運(yùn)行維護(hù)提供了構(gòu)件的基礎(chǔ)信息。