羅 微

(安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽 合肥 230088)

設(shè)計階段是BIM技術(shù)應(yīng)用的一個重要階段，并影響后續(xù)階段應(yīng)用效果。現(xiàn)階段，二維圖紙仍是主要合法的設(shè)計交付物，如何準(zhǔn)確高效地從三維模型剖切得到符合國家規(guī)范及行業(yè)要求的二維圖紙是實現(xiàn)三維正向設(shè)計應(yīng)用必須要解決的問題。相較于傳統(tǒng)二維設(shè)計圖紙，三維設(shè)計圖紙具有更加靈活多樣的出圖樣式和表達(dá)方式，還可利用三維模型的可視化和直觀效果方便設(shè)計項目組進(jìn)行溝通協(xié)同，也便于項目參建各方更好的理解設(shè)計意圖。

近年來，BIM技術(shù)在水利行業(yè)蓬勃發(fā)展，本文以Bentley平臺的AECOsim Building Designer CONNECT Edition(以下簡稱ABD)軟件在泵站工程水工結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用為例，進(jìn)行三維正向設(shè)計的應(yīng)用探索。設(shè)計模型的幾何尺寸、屬性信息、工程數(shù)據(jù)統(tǒng)計及剖切圖紙均以源自協(xié)同服務(wù)器上的唯一模型，任何模型的修改和變更均能在圖紙上動態(tài)反映，避免翻模設(shè)計過程中三維模型和二維圖紙互相校驗，導(dǎo)致圖模不一致的各種誤差和消耗。

1 動態(tài)切圖技術(shù)

ABD軟件采用DV(Dynamic Views)動態(tài)切圖技術(shù)實現(xiàn)圖紙與模型的動態(tài)關(guān)聯(lián)，通過制定切圖規(guī)則，對建模過程中的模型屬性信息進(jìn)行定義，包括模型的圖紙表達(dá)、剖切圖形的顏色、線寬、線型、剖面填充圖案以及模型的渲染特性、工程量信息等內(nèi)容，如圖1所示。根據(jù)這些定義，DV切圖時軟件自動對模型材料進(jìn)行識別，生成符合要求的二維圖紙并與三維模型動態(tài)關(guān)聯(lián)。

通過三種類型模型聯(lián)合運用建立起從虛擬現(xiàn)實模型到圖紙空間的邏輯轉(zhuǎn)換，包括DesignModel(設(shè)計模型)、DrawingModel(繪圖模型)和SheetModel(圖紙模型)。設(shè)計模型按1∶1比例建立真實尺寸模型；繪圖模型是將設(shè)計模型按照1∶1比例剖切得到的二維線條和剖面填充，具備相應(yīng)的尺寸和位置屬性，可提取模型信息通過標(biāo)注工具進(jìn)行尺寸、高程、屬性信息的讀取和標(biāo)注；圖紙模型按照圖紙尺寸1∶1比例建立，將繪圖模型參考進(jìn)圖紙模型，并按出圖比例大小進(jìn)行縮放。三種模型的工作流程條理清晰，邏輯組織方式合理，通過與注釋比例的聯(lián)合應(yīng)用，實現(xiàn)圖紙標(biāo)注元素大小根據(jù)出圖比例自動調(diào)整，減少繪圖和標(biāo)注的工作量。

2 工程應(yīng)用實例

2.1 項目概況

本文以安徽省樅陽縣某排澇泵站工程設(shè)計為例，進(jìn)行水工結(jié)構(gòu)三維設(shè)計出圖技術(shù)應(yīng)用，主要應(yīng)用流程為：制定建模及出圖規(guī)則、協(xié)同設(shè)計建模、切圖模型篩選、動態(tài)切圖、組圖標(biāo)注及批量打印等。該項目從可行性研究階段開始應(yīng)用，在沒有設(shè)計圖紙的情況下進(jìn)行三維設(shè)計。該泵站設(shè)計抽排流量24.0m3/s，共5臺機(jī)組，總裝機(jī)2500kW，主要建筑物包括排澇引水渠、排澇進(jìn)水閘、前池、泵房、壓力水箱、排澇出水涵及防洪閘、變電站以及管理房等。

圖1 ABD模型類別樣式定義

2.2 建模及出圖規(guī)則制定

三維設(shè)計出圖是協(xié)同設(shè)計的一個環(huán)節(jié)，離不開統(tǒng)一的協(xié)同設(shè)計規(guī)則，同時對建模也有一定的要求，形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的設(shè)計圖紙。其中，圖紙幅面、文字樣式、標(biāo)注樣式、線型、線寬及水工結(jié)構(gòu)材料剖面填充圖案等圖面元素樣式已在ABD軟件中進(jìn)行了企業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)定制，所有設(shè)計建模及出圖工作基于該工作空間進(jìn)行，設(shè)計成果即符合標(biāo)準(zhǔn)要求。項目級協(xié)同設(shè)計規(guī)則關(guān)注模型定位基準(zhǔn)、文件命名、模型劃分、模型構(gòu)件的屬性定義、模型參考裝配等內(nèi)容，本項目定位基準(zhǔn)采用泵站站身上游側(cè)與泵站軸線交點為X、Y坐標(biāo)原點，以順?biāo)鞣较驗閄軸正方向，以垂直水流向左岸方向為Y軸正方向，Z坐標(biāo)為實際高程值，其余項目級規(guī)則根據(jù)項目情況進(jìn)行具體約定。

2.3 協(xié)同設(shè)計建模

項目各專業(yè)人員基于Bentley ProjectWise工程協(xié)同管理平臺進(jìn)行協(xié)同建模工作，水工專業(yè)是機(jī)電、金結(jié)等設(shè)備專業(yè)的建模上游專業(yè)，需要依據(jù)定位基準(zhǔn)先建立基礎(chǔ)模型供設(shè)備專業(yè)定位參考使用。利用ABD的類別樣式模塊，建模過程中自動賦予模型企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的屬性，包括模型的配色、貼圖、切圖樣式及工程量屬性等，既提升了效率又保證了設(shè)計產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和合規(guī)性。

2.4 切圖模型篩選

三維切圖不應(yīng)在設(shè)計模型文件中進(jìn)行，因為三維動態(tài)切圖消耗計算機(jī)資源，還會使圖面出現(xiàn)多余的線符，因此需要建立新的文件篩選并參考參與切圖的模型，還可以通過圖層開關(guān)控制局部模型的顯示，以對出圖細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)模型體量較大時，在圖紙定稿前暫不把相關(guān)專業(yè)模型參考進(jìn)切圖模型以節(jié)省計算機(jī)資源，圖紙定稿后再將相關(guān)專業(yè)模型參考進(jìn)圖紙模型空間以形成最終圖紙。以泵站站身結(jié)構(gòu)圖紙為例，篩選參與切圖的模型如圖2所示。

圖2 ABD站身切圖模型篩選

2.5 動態(tài)切圖

三維動態(tài)切圖可以切二維剖面圖及詳圖大樣圖，也可以切出三維線框圖和三維立體彩圖等新型圖紙表達(dá)方式，如圖3所示，二者結(jié)合出圖方式可以提高圖紙的可讀性。通過剪切立方體(Clip Volume)控制剖面位置及視圖深度，如圖4所示，通過視圖控制顯示樣式。站身分別剖切縱、橫剖面及各層平面圖，并使用命名邊界(NameBoundry)剖切局部大樣圖，ABD軟件自動對剖面線型線寬及填充圖案進(jìn)行處理。

2.6 標(biāo)注及組圖

切圖時通過ABD定制的切圖種子自動形成帶有標(biāo)準(zhǔn)圖框的圖紙模型，并將繪圖模型參考到圖紙模型中。在繪圖模型中提取三維模型的幾何尺寸及高程信息對切圖進(jìn)行快速標(biāo)注成圖，完成圖紙標(biāo)注后再對圖紙模型進(jìn)行組圖調(diào)整，將半平面圖、局部大樣圖或其他比例尺繪圖模型在同一張圖紙模型中進(jìn)行組圖，如圖5所示，再加入必要的其他專業(yè)模型后完成最終的圖紙。

圖3 站身縱剖面切圖及三維透視切圖比較

圖4 站身各層切圖位置動態(tài)調(diào)整對比

2.7 批量打印

利用ABD的打印管理器，如圖6所示，可以批量添加多個DGN文件進(jìn)行批量打印。打印管理器可以自動識別文件中圖紙圖幅大小、比例、打印樣式等設(shè)置，無需打開文件即可完成設(shè)置。批量打印設(shè)置可以保存為文件供下次打印時使用，對于擁有大量圖紙的圖冊打印效率得到了極大的提高。泵站的部分圖紙的批量打印成果如圖7所示。

3 結(jié)語

如何高效解決三維設(shè)計正向出圖問題是影響三維設(shè)計技術(shù)在設(shè)計單位推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題。本文基于Bentley平臺的ABD軟件介紹水工結(jié)構(gòu)專業(yè)三維設(shè)計出圖的技術(shù)路線，并在生產(chǎn)實踐過程中加以應(yīng)用和驗證。對比傳統(tǒng)二維設(shè)計，三維設(shè)計不僅提高了設(shè)計精度和質(zhì)量，也提高了設(shè)計效率，使設(shè)計工程師可以專注于模型的設(shè)計和推敲。三維設(shè)計增加了建模環(huán)節(jié)的工作量，但大大減少了二維圖紙繪制的工作量，同時利用三維信息模型自動提取工程量報表，輔助進(jìn)行建筑物穩(wěn)定分析和結(jié)構(gòu)分析，又節(jié)省了大量的時間。能否提高設(shè)計效率的關(guān)鍵在于兩點：一是需要組織人員定制企業(yè)級的ABD工作空間，設(shè)計人員無需關(guān)注復(fù)雜的程序設(shè)置；二是需要通過軟件快捷鍵應(yīng)用和大量實踐提高設(shè)計人員的建模效率。在各專業(yè)都提高設(shè)計效率的條件下才能形成三維協(xié)同設(shè)計應(yīng)用的良性循環(huán)，為BIM技術(shù)在工程全生命周期應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

圖5 標(biāo)注組圖成果

圖6 批量打印

圖7 三維設(shè)計出圖部分成果