吳 旭 猛

[同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團(tuán))有限公司， 上海 200092]

0 引 言

隨著城市現(xiàn)代化的不斷發(fā)展,城市建筑業(yè)也在不斷地更新迭代,BIM技術(shù)在建筑數(shù)字信息化中起著不可替代的作用,BIM技術(shù)的應(yīng)用也在項目中扮演著舉足輕重的角色。在BIM模型中,電氣專業(yè)的系統(tǒng)圖的生成往往會被忽略,系統(tǒng)配電箱的計算也就不再被重視,考慮的往往只是電纜橋架的占位空間,設(shè)計過程中很少利用Revit本身的功能來創(chuàng)建電氣系統(tǒng)圖。本文對Revit自身攜帶的功能進(jìn)行研究,利用詳圖項目的功能來創(chuàng)建電氣系統(tǒng)圖,并利用參數(shù)化的設(shè)置對系統(tǒng)圖進(jìn)行計算。

1 BIM技術(shù)的背景

隨著國家政策和城市信息化的需求,BIM技術(shù)扮演著越來越重要的角色,BIM技術(shù)是一種多維模型信息集成技術(shù),可以使建設(shè)項目各參與方從概念產(chǎn)生到完全拆除的整個生命周期內(nèi)在模型中操作信息或在信息中操作模型,實現(xiàn)在建設(shè)項目全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量,減少錯誤和風(fēng)險的目標(biāo)。在BIM技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中,BIM正向設(shè)計應(yīng)運而生。BIM正向設(shè)計是設(shè)計信息整合后將設(shè)計思路直接通過BIM三維空間進(jìn)行設(shè)計,通過三維模型直接出圖,保證了圖紙與模型的一致性,減少傳統(tǒng)BIM技術(shù)的工作環(huán)節(jié)。與此同時,國內(nèi)建筑工程通過BIM技術(shù),利用模型的可視化,結(jié)合圖面圖形來促進(jìn)設(shè)計的準(zhǔn)確性,從而對設(shè)計提出更高的要求。

BIM技術(shù)的特點包括可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性、協(xié)調(diào)性?？梢暬傅氖窃陧椖坎煌A段(如設(shè)計、施工和運維階段)所有的建筑構(gòu)件以三維方式直觀地呈現(xiàn)出來,不同階段的工程師可利用三維模型做出相關(guān)的決策。一體化指的是基于BIM技術(shù)貫穿工程項目的全生命周期的一體化管理。參數(shù)化是指通過參數(shù)或者變量的輸入進(jìn)行模型搭建,改變模型中的參數(shù)值進(jìn)而得到新的模型,參數(shù)化設(shè)計的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下,系統(tǒng)能夠自動維護(hù)所有的不變參數(shù),因此參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系,體現(xiàn)了相關(guān)工程師的實施意圖,從而提高模型的生成與修改速度。仿真性則是基于工程項目實施過程中所創(chuàng)建的虛擬建筑模型大量的信息,包括幾何信息,構(gòu)件屬性等,再通過相關(guān)的分析軟件得到相應(yīng)的分析結(jié)果。協(xié)調(diào)性一直是工程項目中的重點內(nèi)容,可利用BMI技術(shù)相互協(xié)調(diào)各個工程條線,保持信息統(tǒng)一,提高溝通效率[1-2]。

電氣設(shè)計過程中的BIM應(yīng)用往往只是簡單地停留在單專業(yè)的橋架繪制或者配電箱的放置,根據(jù)機電管線調(diào)整橋架的位置及高度,從而得出電氣平面圖。但在電氣設(shè)計環(huán)節(jié)中,電氣系統(tǒng)圖的繪制與生成則提及少之又少,傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)圖設(shè)計,也是根據(jù)以往的樣板或者經(jīng)驗繪制出來的,在不同項目中用的樣板或風(fēng)格不同,導(dǎo)致出圖時顯得雜亂,不統(tǒng)一。在三維電氣設(shè)計中,系統(tǒng)圖的痛點往往是多線段且修改起來繁瑣,效率低下,所以采用Revit單單繪制電氣系統(tǒng)圖顯得多此一舉。不同繪圖工具帶來的效率及質(zhì)量上都有所不同,而且繪圖工作與設(shè)計工作分離,系統(tǒng)構(gòu)件、開關(guān)選型、導(dǎo)線選型等各類參數(shù)均為手動輸入,選型、計算一般在另外的設(shè)計師總結(jié)的各類表格中進(jìn)行,導(dǎo)致電氣系統(tǒng)圖的生成、繪制與電氣系統(tǒng)的選型、設(shè)計工序分離,繪制效率低,不能滿足標(biāo)準(zhǔn)化繪圖的要求。隨著電氣設(shè)計過程中對設(shè)計要求的不斷提升,對電氣系統(tǒng)圖的生成也提出了更高的要求,研究基于Revit軟件平臺,利用參數(shù)化創(chuàng)建不同類型的參數(shù)生成電氣系統(tǒng)圖就顯得格外重要。

2 基于Revit電氣參數(shù)化生成系統(tǒng)圖

隨著工程項目復(fù)雜程度的不斷增加,傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計主要存在如下幾個不足:① 二維表達(dá)已經(jīng)無法完整呈現(xiàn)和滿足復(fù)雜的設(shè)計要求;② 圖形與數(shù)據(jù)間信息脫節(jié)無關(guān)聯(lián)性,容易造成信息丟失與不匹配;③ 圖形缺少聯(lián)動性,往往造成修改了一處、遺漏另外幾處,或者相同的調(diào)整需要重復(fù)修改多處,降低了工作效率和圖紙的正確率。

為了克服現(xiàn)有三維技術(shù)存在的缺陷,本文使用Revit2018中的詳圖項目族添加電氣系統(tǒng)參數(shù)的方式來制作電氣系統(tǒng)圖。

詳圖項目在Revit中是一種常見的族,常用于專業(yè)局部節(jié)點詳圖中,為了方便實用,經(jīng)常采用嵌套族的方式使得詳圖更加清楚,其主要的特點有:① 可在平面視圖中直接繪制;② 可添加相應(yīng)的參數(shù)及可見性來呈現(xiàn)想要的視圖;③ 不會因調(diào)整視圖比例時而變大變小。

在創(chuàng)建族時,選擇詳圖項目,對應(yīng)的族類別與族參數(shù)中只會顯示詳圖項目子項,在繪制所需系統(tǒng)圖功能模塊的同時,對族類型中參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,所有創(chuàng)建的參數(shù)類型使用實例參數(shù),方便對每一個族進(jìn)行實時修改,族類型參數(shù)設(shè)定如圖1所示。

圖1 族類型參數(shù)設(shè)定

每個詳圖項目均采用了嵌套的方式讓每一個族使用起來更加方便快捷,可以看到嵌套族中使用了注釋符號及詳圖項目,最終呈現(xiàn)在項目中的系統(tǒng)圖組織是由一個一個族拼湊起來的,嵌套族目錄如圖2所示。

為了電氣系統(tǒng)圖能夠出圖順利,將系統(tǒng)圖劃分成若干個功能模塊,包括8回路模塊、干線模塊、KB0模塊等,詳圖項目如圖3所示。

通過以下技術(shù)方案進(jìn)行研究,具體步驟如下:

(1) 對電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行區(qū)塊劃分,確認(rèn)繪制內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化模塊劃分;

(2) 建立標(biāo)準(zhǔn)化模塊,確認(rèn)各標(biāo)準(zhǔn)化模塊中的子模塊和子模塊參數(shù);

(3) 根據(jù)要繪制的電氣系統(tǒng)圖選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊進(jìn)行可見性拼合,形成初步電氣系統(tǒng)圖;

(4) 對初步電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行參數(shù)化計算,獲取參數(shù)結(jié)果;

圖2 嵌套族目錄

圖3 詳圖項目

(5) 根據(jù)參數(shù)結(jié)果對初步電氣系統(tǒng)圖中的子模塊參數(shù)進(jìn)行修改;

(6) 完善電氣系統(tǒng)圖的標(biāo)注信息,生成電氣系統(tǒng)圖。

標(biāo)準(zhǔn)化模塊包括單進(jìn)線母線側(cè)模塊、雙進(jìn)線母線側(cè)模塊、回路側(cè)模塊、應(yīng)急照明集中電源模塊、電表箱模塊、箱體接地模塊等。技術(shù)方法步驟如圖4所示。

圖4 技術(shù)方法步驟

在該項目的詳圖項目族中使用到的族參數(shù)有文字、電氣、尺寸標(biāo)注和其他,其中文字參數(shù)部分包括回路編號、線纜型號等信息,電氣參數(shù)部分包括功率因數(shù)cosφ、在進(jìn)行設(shè)備計算時可添加需要系數(shù)Kc、設(shè)備安裝功率Pe,相對應(yīng)的單相或者三相的計算電流軟件通過計算公式的設(shè)定自動算出。尺寸標(biāo)注參數(shù)部分根據(jù)進(jìn)線開關(guān)及回路數(shù)量確定的箱體大小;其他參數(shù)中,對一些需要的模塊(如電氣火災(zāi)監(jiān)控、浪涌保護(hù)器等)進(jìn)行設(shè)定,利用設(shè)定實例或者類型參數(shù)中是與否來達(dá)到系統(tǒng)相關(guān)模塊的可見性。單進(jìn)線母線側(cè)模塊如圖5所示。

在該項目的詳圖項目族中使用到的族參數(shù)有文字、電氣、尺寸標(biāo)注和其他。其中在文字參數(shù)增加了常用回路編號及備用回路編號,電氣參數(shù)部分包括功率因數(shù)cosφ、在進(jìn)行設(shè)備計算時可添加需要系數(shù)Kc、設(shè)備安裝功率Pe,相對應(yīng)的單相或者三相的計算電流軟件通過計算公式的設(shè)定自動算出。尺寸標(biāo)注參數(shù)部分根據(jù)進(jìn)線開關(guān)及回路數(shù)量確定的箱體大小。其他參數(shù)中對一些需要的模塊(如電氣火災(zāi)監(jiān)控、浪涌保護(hù)器等)進(jìn)行設(shè)定,利用設(shè)定實例或者類型參數(shù)中是與否來達(dá)到系統(tǒng)相關(guān)模塊的可見性。雙進(jìn)線母線側(cè)模塊如圖6所示。

圖5 單進(jìn)線母線側(cè)模塊

圖6 雙進(jìn)線母線側(cè)模塊

通常的電氣系統(tǒng)圖中的回路側(cè)均由多回路組成,回路側(cè)模塊如圖7所示。圖7中展現(xiàn)了其中一種回路方式為開關(guān)選型帶漏電保護(hù)的斷路器,且是三相回路,回路中表達(dá)了回路編號、線纜型號,回路功率大小等參數(shù),該參數(shù)均可在屬性欄中進(jìn)行修改命名;電氣參數(shù)部分包括功率因數(shù)cosφ、在進(jìn)行設(shè)備計算時可添加需要系數(shù)Kc、設(shè)備安裝功率Pe,相對應(yīng)的單相或者三相的計算電流軟件通過計算公式的設(shè)定自動算出。

圖7 回路側(cè)模塊

3 實際項目實踐

利用上述方法在某學(xué)校項目中進(jìn)行實踐。

項目概況:總建筑面積49 000 m2,建設(shè)教學(xué)行政樓、教學(xué)樓、食堂、宿舍等;本工程用電設(shè)備總裝容量4 320 kVA,采用兩路10 kV進(jìn)線供電。

該項目電氣專業(yè)的強弱電平面圖及強電配電箱系統(tǒng)圖均利用Revit軟件完成,其中電氣系統(tǒng)圖利用上述電氣參數(shù)化的方法進(jìn)行繪制,具體如下:

(1) 在準(zhǔn)備繪制所屬區(qū)域內(nèi)進(jìn)行區(qū)塊劃分,確認(rèn)繪制內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化劃分,對上下級的邏輯關(guān)系進(jìn)行初步的確認(rèn),對進(jìn)出線的屬性進(jìn)行確認(rèn),是否是消防電源等。

(2) 建立上述族列表中的系統(tǒng)圖標(biāo)準(zhǔn)化模塊,再確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)化模塊中的子模塊和子模塊參數(shù),比如確認(rèn)一下是單相電源還是三相電源。

(3) 根據(jù)要繪制的電氣系統(tǒng)圖選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊進(jìn)行可見性拼合,形成初步電氣系統(tǒng)圖,比如電氣火災(zāi)監(jiān)控模塊是否需要,電流互感器模塊是否需要等。

(4) 對初步電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行參數(shù)化計算,獲取參數(shù)結(jié)果;比如暖通與給排水專業(yè)的設(shè)備電量的提資確認(rèn)后,將用電設(shè)備的電量輸入模塊數(shù)量欄中的電氣參數(shù),選擇好對應(yīng)的需要系數(shù)及功率因數(shù),軟件自動會算出計算電流。

(5) 根據(jù)參數(shù)結(jié)果對初步電氣系統(tǒng)圖中的子模塊參數(shù)進(jìn)行修改,比如對照明集中控制的模塊進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

(6) 完善電氣系統(tǒng)圖的標(biāo)注信息,生成電氣系統(tǒng)圖。

在Revit軟件的項目瀏覽器里創(chuàng)建圖紙目錄,方便對系統(tǒng)圖進(jìn)行繪制及修改,而后拖入創(chuàng)建的圖紙目錄中對應(yīng)的圖紙名稱中,即完成一張電氣系統(tǒng)圖的繪制。

以下為實驗樓部分電氣系統(tǒng)圖,系統(tǒng)圖列表如圖8所示,電氣系統(tǒng)圖如圖9所示。

圖8 系統(tǒng)圖列表

4 結(jié) 語

該電氣系統(tǒng)圖生成方法基于對標(biāo)準(zhǔn)化模塊的建立、拼合、計算和調(diào)整,能夠標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、規(guī)范化地生成電氣系統(tǒng)圖,適用范圍廣,繪制效率高,滿足標(biāo)準(zhǔn)化繪圖的需求。在模塊中計算、修改,將這兩部工序合并處理,能夠同時對電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化繪圖和參數(shù)設(shè)計,有效提高繪圖效率和繪圖準(zhǔn)確性。建立標(biāo)準(zhǔn)化模塊,設(shè)計人員能夠根據(jù)設(shè)計電氣系統(tǒng)圖的需求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化模塊的選型、組合,并基于選型組合的初步電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行參數(shù)計算和填寫,極大地降低了設(shè)計難度,提高設(shè)計準(zhǔn)確性和工作效率。通過Revit對族進(jìn)行參數(shù)化設(shè)定大大提高了工作效率并保持出圖的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。在繪圖工作與設(shè)計工作中,系統(tǒng)構(gòu)件、開關(guān)選型、導(dǎo)線選型等各類參數(shù)均輸入,選型、計算均可在屬性欄中完成,從而使電氣系統(tǒng)圖的繪制、生成工序協(xié)調(diào)統(tǒng)一,效率提升。

圖9 電氣系統(tǒng)圖