文｜劉玉平 惠文博

在進(jìn)行三維模型出圖過(guò)程中經(jīng)常遇到各種問(wèn)題，結(jié)合BIM 技術(shù)在南通如皋垃圾發(fā)電廠項(xiàng)目中的工程應(yīng)用，給出了一些模型輕量化的工程經(jīng)驗(yàn)。BIM 技術(shù)的應(yīng)用加快了項(xiàng)目的進(jìn)度，控制了項(xiàng)目的成本，應(yīng)盡快推廣到更多環(huán)保項(xiàng)目中。

圖1 上海電氣某垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目效果圖

隨著人們生活水平的提高，“垃圾圍城”的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。國(guó)家對(duì)“減量化、無(wú)害化、資源化”的垃圾發(fā)電廠通過(guò)處理垃圾進(jìn)行發(fā)電的方式越來(lái)越重視。但是，垃圾發(fā)電廠房設(shè)計(jì)中涉及多個(gè)專(zhuān)業(yè)，管線眾多、排列復(fù)雜，設(shè)備布置要求相對(duì)集中，采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，存在著圖形表達(dá)和專(zhuān)業(yè)協(xié)同等諸多缺陷，一定程度上影響了整體工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM 技術(shù)強(qiáng)調(diào)工程建設(shè)項(xiàng)目的全面信息化，強(qiáng)調(diào)信息模型和管理流程在工程建設(shè)全生命周期中的應(yīng)用。其中，在工程設(shè)計(jì)方面，其三維建模、協(xié)同設(shè)計(jì)、數(shù)字化交付、節(jié)能分析、碰撞檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)顯露無(wú)遺。作為一種新型的設(shè)計(jì)手段，它正在引領(lǐng)這一場(chǎng)工程設(shè)計(jì)模式的變革。

信息匯集支撐項(xiàng)目數(shù)字化運(yùn)維

圖2 主廠房建筑結(jié)構(gòu)

圖3 主廠房辦公樓建筑模型

圖4 滲瀝液車(chē)間建筑模型

圖5 水處理車(chē)間總裝模型

圖6 主廠房?jī)?nèi)部設(shè)備管道模型

圖7 垃圾廠站全景圖

以上海電氣環(huán)保集團(tuán)上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)電院）承接的南通如皋2250t/d 垃圾焚燒電廠技擴(kuò)改項(xiàng)目為例，上海電氣南通環(huán)保熱電公司垃圾處理量為2250t/d，工程范圍包括：主廠房、綜合水泵房、辦公宿舍樓、110KV 配電所、冷卻循環(huán)水泵房、取水泵房、滲濾液處理車(chē)間、煙囪、水處理車(chē)間、污水處理站等建筑和廠區(qū)范圍內(nèi)的道路、電纜溝以及綜合管網(wǎng)。通過(guò)運(yùn)用BIM 技術(shù)，開(kāi)展了全專(zhuān)業(yè)的三維建模、碰撞檢查、設(shè)計(jì)復(fù)核、模型渲染、工程漫游等工作，形成南通垃圾焚燒電廠三維模型、施工圖紙、設(shè)備及材料清冊(cè)等三維交付所需要的技術(shù)資料。典型建筑物三維模型如圖2～圖7 所示。

在項(xiàng)目進(jìn)行初期，三維模型設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)專(zhuān)業(yè)，依次分為建筑、暖通、電氣、水工、熱機(jī)等小組，初期各專(zhuān)業(yè)小組根據(jù)圖紙分別各自獨(dú)立進(jìn)行三維模型的設(shè)計(jì)工作。主廠房軸網(wǎng)的搭建是項(xiàng)目建模的第一步，主廠房的軸網(wǎng)是各專(zhuān)業(yè)建模定位標(biāo)高的基準(zhǔn)，為后續(xù)模型的總裝提供了極大的便利。

熱機(jī)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括主蒸汽管道、主給水管道、鍋爐上水、疏水、排汽等管道。以熱機(jī)專(zhuān)業(yè)模型為例，使用Open Plant Modeler軟件進(jìn)行熱機(jī)管道的搭建，可以實(shí)時(shí)查看管道屬性，包括管徑、壁厚、保溫層厚度、材質(zhì)等信息，這一系列管道信息的錄入也為廠區(qū)后期數(shù)字化運(yùn)維提供了便捷。

由于前期建模工作的定位、標(biāo)高準(zhǔn)確，因此，在進(jìn)行管道、設(shè)備整合時(shí)更加方便，也為后續(xù)的碰撞檢測(cè)工作提供了很大的便利，提高了小組成員的工作效率。

自動(dòng)出圖提高工作效率

完成電廠三維模型之后，利用MicroStation的動(dòng)態(tài)視圖功能，可方便的實(shí)現(xiàn)二維圖紙自動(dòng)出圖。三維模型修改后，二維模型能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新，想要出取理想的二維圖紙，對(duì)三維建模也存在一些要求。

建模精細(xì)化程度。建模是三維設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作，三維建模精細(xì)化程度的選取是至關(guān)重要的一個(gè)方面。模型過(guò)于精細(xì)，后續(xù)模型組織，出圖將消耗更多的時(shí)間成本；模型過(guò)于簡(jiǎn)單，則無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的深度，無(wú)法體現(xiàn)設(shè)計(jì)者意圖。針對(duì)目前軟件硬件環(huán)境及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主廠房專(zhuān)業(yè)建模基本要求如下：板、梁、柱、墻、大體積混凝土、樓梯、門(mén)等各系統(tǒng)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求詳細(xì)建模，而對(duì)于孔洞、窗、欄桿等則可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩?。比如大孔洞（樓梯孔等）必須在模型中體現(xiàn)，而管路開(kāi)孔、橋架開(kāi)孔則不必體現(xiàn)或視不同階段出圖要求酌情體現(xiàn)。又比如，樓梯應(yīng)該按照設(shè)計(jì)要求建模，而欄桿則可根據(jù)設(shè)計(jì)深度要求進(jìn)行簡(jiǎn)化或者不做處理，以減小模型的體積，又能反映設(shè)計(jì)意圖。再比如，設(shè)備應(yīng)根據(jù)圖紙尺寸建模，但是設(shè)備中的螺栓、螺母不作處理。建模過(guò)程中，如果將全場(chǎng)模型螺母都加入建模文件中，電腦運(yùn)行負(fù)荷將多大，不利于工作。簡(jiǎn)化前后的模型如圖9-圖10 所示。

隨著軟件硬件水平的發(fā)展，可以適當(dāng)提高建模精度，但并不意味著只要有處理效率高的軟件和硬件配置高就盡可能提高建模精度，因?yàn)榻＞仍礁?，消耗的各種成本就越高，在能滿足設(shè)計(jì)和工程需要的建模精度下，應(yīng)該盡可能的簡(jiǎn)化模型，以提高工作效率。

精選出圖模型，剔除不必要的元素，是提高效率的前提?；谀Ｐ偷膹?fù)雜性及時(shí)間成本的考慮，無(wú)法將整個(gè)完整模型進(jìn)行出圖，也沒(méi)有必要選取整個(gè)完整的模型進(jìn)行出圖。因此，出圖模型選取是出圖質(zhì)量高低，出圖能否成功至關(guān)重要的一步。主廠房各專(zhuān)業(yè)管道布置圖，其中大部分是各層平面圖，因此篩選模型的時(shí)候可以按照分層原則，只選取跟出圖模型有關(guān)的各層模型，可以極大的減小模型容量，保證出圖的完整性和質(zhì)量。

圖9 簡(jiǎn)化模型

圖10 實(shí)際模型

圖11 材料報(bào)表

分層次建模。主廠房建模應(yīng)分層次建模，應(yīng)用參考關(guān)系組裝模型，分層次建模雖然會(huì)適當(dāng)增加模型的復(fù)雜性，但可以使各建模保持獨(dú)立性，條理層次清晰，不同人可以同時(shí)對(duì)各層進(jìn)行操作，提高工作效率；分層次建模是后期出圖模型篩選的前提條件，可以提高后期出圖效率。但層次不宜過(guò)多，參考關(guān)系不宜過(guò)于復(fù)雜，否則會(huì)加大模型的復(fù)雜程度，影響工作效率。本次項(xiàng)目，各個(gè)專(zhuān)業(yè)都采用分層次建模的思路，每層模型包括每個(gè)專(zhuān)業(yè)所有的管線模型、設(shè)備模型，總裝模型參考各專(zhuān)業(yè)模型層，組合合成。

模型精細(xì)化程度直接影響模型的復(fù)雜程度，建模精確程度將直接影響到出圖質(zhì)量。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)需要考慮建模精細(xì)化程度，提高建模精度，可以使三維模型滿足設(shè)計(jì)需要，提高工作效率。

工程量計(jì)量。三維信息模型承載著整場(chǎng)全部的數(shù)據(jù)，利用OPM 對(duì)經(jīng)過(guò)碰撞檢查及輕量化處理后的模型進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行更精準(zhǔn)的工程量計(jì)量。而準(zhǔn)確的工程量計(jì)量是工程成本計(jì)算的基礎(chǔ)，控制了實(shí)際材料的支出，從源頭把住了設(shè)計(jì)成本。圖11 是該項(xiàng)目構(gòu)件、管道的材料報(bào)表。

結(jié)合BIM 技術(shù)在南通如皋垃圾垃圾發(fā)電廠項(xiàng)目中的工程應(yīng)用，通過(guò)對(duì)全廠建筑、管線模型出圖，對(duì)垃圾發(fā)電廠模型精細(xì)化程度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在能滿足設(shè)計(jì)和工程需要的建模精度下，應(yīng)該盡可能的簡(jiǎn)化模型，以提高工作效率；BIM 技術(shù)的應(yīng)用加快了項(xiàng)目的進(jìn)度，控制了項(xiàng)目的成本，應(yīng)盡快推廣到更多環(huán)保項(xiàng)目中，這對(duì)于工藝復(fù)雜的電廠設(shè)計(jì)起到了巨大的借鑒作用。