BIM技术在某核电站给排水管道轴测图成图中的应用研究

摘要  

建筑信息模型（BIM）是近年来建筑领域信息技术研究的热点，近年来BIM技术在输出平面图、立面图以及剖面图方面的研究层出不穷，而在轴测图方面的研究少之又少。同时，目前国内使用率最高的BIM软件如Revit、广联达、鲁班、斯维尔等，均只能查看轴测图，却无直接输出轴测图的功能。本文以某核电站项目为案例，选用鲁班BIM软件，通过分析BIM技术和多次试验，深入探析BIM技术在给排水工程管道轴测图成图中的应用，并发现了BIM迂回输出轴测图的方法。

关键词：BIM；轴测图；给排水管道

                                                 Liu Bo

(Shaanxi Hua Chun network Polytron Technologies Inc, Xi'an, Shaanxi 710055)

Abstract:

Building Infor ** tion Model (BIM) is a hotspot of infor ** tion technology research in the field of architecture in recent years. In recent years, the research of BIM technology in the output of plane, elevation and section drawings has emerged in endlessly, but the research of Axonometric drawings is very few. At the same time, the most frequently used BIM software in China, such as Revit, Glodon , Luban and Swell, can only view axonometric  ** ps, but can not output axonometric  ** ps directly. This paper takes a nuclear power plant project as an example, chooses Luban BIM software,  ** yzes the application of BIM technology in pipeline axonometric  ** pping of water supply and drainage engineering by  ** yzing BIM technology and  ** ny tests, and finds out the method of BIM circuitous output axonometric  ** pping.

Key words: BIM; axonometric drawing; water supply and drainage pipeline

引言

随着信息技术的深入发展，BIM（建筑信息模型，building infor ** tion model）已经成为建筑领域信息技术研究的热点，BIM技术已经得到业界的普遍认可。建筑的给水排水工程作为建筑工程的重要组成部分，不可避免地面临着如何实现BIM理念的问题。虽然一般来说，给水排水工程占整个项目投资的10%左右，但是管道种类多、数量多且较为复杂，决定了建筑给水排水工程的重要地位。因此，对BIM技术在建筑给水排水工程中的应用具有很高的研究价值和现实意义。

1 工程概况

本项目为某核电基地放射性废物处理中心和废液管沟安装工程，迷宫式房间多，管道复杂，利用厂房坐标定位三维有困难。因设计院仅给出管道系统系统图、管道平面布置图，需施工单位根据《Q-CNPE.J105.6-2010 核电站标准支吊架手册》二次设计支吊架，并绘制支吊架位置图、管道轴测图、管道材料清单、支吊架材料清单。

图1  某核电基地放射性废物处理中心

2  管道轴测图

2.1  轴测图简介

轴测图是反映物体三维形状的二维图形，它作为一种辅助图样，具有较强的立体感，与人类视觉效果较为接近，能准确地表达形体的表面形状和相对位置，具有良好的度量性，有助于快速地掌握物体结构。尤其在结构较复杂时，想象出形体的空间结构不仅需要极强的空间想象能力，而且耗费时间，如果有轴测图，那么理解起来就容易多了，因此工程设计中广泛使用轴测图来传达设计思想。

2.2 管道轴测图简介

管道轴测图是按照轴侧投影的绘制方法画成的、以单线表示管道的管道空视图[1]。管道轴测图是建设期管道设计、施工数据信息的重要载体， ** 了图形、工程数据和材料清单等信息，形象直观地将平面、立面中的管道走向同时反映出来，具有简单明了、易于识别、追溯性强的特点[2]。

2.3 管道轴测图成图方法回顾

2.3.1手工绘图

传统的手工绘制轴测图方法是建立在一套投影理论基础上的。国际中为了简化轴测图的画法，只推荐3种较易画的轴测图：正等测、标准正二测、斜二测。对于不宜采用这3种画法的轴测图，往往需要专业人员才能绘制[3]。

绘图者只需掌握投影理论即可进行绘制,比较容易掌握，但是手工绘图速度慢，需要较强的空间想象能力，因此即使是对于专业人员也很费时费力。

2.3.2 利用绘图软件绘制

（1）利用二维绘图软件AUTOCAD绘制

根据平面图、三视图以及剖面图，在二维绘图软件AUTOCAD中手动绘制管道轴测图，原理与传统的手工绘图一样，建立在一套投影理论基础上。AUTOCAD以其强大的二维图形处理能力，绘图速度较传统的手工绘图快很多，但对于复杂的管道轴测图，仍需要较强的空间想象能力，绘图速度往往很慢，且对其中一处修改，需要返回其相关部位进行修改，容易造成错漏。

（2）用AUTOCAD创建三维模型，利用图纸空间的浮动窗口或者VBA编程转换成轴测图。

利用AUTOCAD的三维建模功能创建三维模型，再通过一系列现成命令操作或者编写程序语言，使之转换成轴测图。该方法较为快捷，但是三维建模速度较慢，且不便修改，模型空间和图纸空间多次切换，操作步骤较多；使用者需要有一定的VBA语言基础，致使此方法较难推广。

2.3.3 采用AUTOCAD开发工具编写程序辅助成图

目前大多数建筑给排水设计人员在设计中都采用AUTOCAD软件或是基于AUTOCAD平台开发的各种CAD软件进行计算机辅助设计，显著提高了工作效率和图纸质量，但在实际工作中，经常出现一些上述软件的现成命令无法解决的。于是就有人采用AUTOCAD开发工具AUTOLISP语言编写了一个程序，用于在CAD中自动将管道平面图转化为轴测图，此程序不仅可转换直线管道，而且解决了弧线管道的转换问题上[4]。

3 采用BIM技术二次设计绘制给排水管道轴测图

BIM是指在建筑工程项目中利用三维数字技术，集成各种相关信息的工程数据模型[5]。使用者通过建立包含管道完整信息的BIM模型，可以从各个角度直观地观察管道空间走向、管件及设备的空间位置、阀门及管道支吊架等信息，并实现输出三视图和轴测图。

3.1  采用BIM技术二次设计绘制给排水管道轴测图的优势

（1）自动生成实时精确的材料清单

过去大多依靠在CAD图纸中进行测量或者统计来完成材料表，这种方法费时费力且出错几率大。而BIM作为一个工程的集成信息库，可以实时生成精确的材料清单。

（2）通过管道综合，保证二次设计输出轴测图的质量

在BIM模式下，三维直观的管道系统地反映了管道真实的空间状态，有助于在根据原图纸建模的过程中直观观察到模型中的碰撞冲突，尤其对于一些管线较多、复杂的吊顶区域。使用者还能在建模完成后，利用其他辅助软件来进行硬碰撞或软碰撞的检测，及时地进行调整和修改，保证二次设计的质量及其轴测图的准确度。

(3) 轴测图图纸与模型联动

模型与图纸关联，模型修改，全部图纸同步更新，杜绝二维设计中由于图纸变更带来的错漏[6]。

(4) 高效地可以生成多个方向的轴测图

二维绘图软件中，如果投影方向改变，就必须重新绘制。但对于BIM，只需改变视图方向，即可输出管道轴测图，便捷高效。

3.2  采用BIM技术二次设计绘制给排水管道轴测图的实现过程

因该工程较大，在此选用2.15-8.15米层KPM10系统作为介绍对象。

3.2.1  模型的建立

本项目选用鲁班土建和鲁班安装软件，利用鲁班土建软件根据建筑施工图和结构施工图建立土建模型，利用鲁班安装软件根据原有的管道布置图和流程图建立安装模型，鲁班安装具有强大的三维建模和计算功能，操作界面友好，易学易会。在此不再赘述，2.15-8.15米层KPM10系统东南等轴侧视图如图2。

3.2.2  二次设计

土建模型和安装模型分别建好之后，将鲁班土建模型导入鲁班安装软件中，实现两专业模型的组合。因设计院仅给出管道系统系统图、管道平面布置图，需根据《Q-CNPE.J105.6-2010 核电站标准支吊架手册》二次设计支吊架，并绘制支吊架位置图、管道轴测图、管道材料清单、支吊架材料清单。二次设计阶段主要的工作：一是检查出原设计中不合理之处及未留洞口，并予以改正。二是根据标准选定并布置支吊架。二次设计之后模型如图3。

    3.2.3  输出管道图形

目前国内上使用率最高的BIM软件如Revit、广联达、鲁班、斯维尔等，均只能查看轴测图，缺少直接输出轴测图的功能。本项目采用迂回的方式，首先在鲁班安装软件在通过“打印”按钮输出管道的PDF格式图纸，此时如直接在PDF图纸上进行修改完善也是可行的，但是由于该方法操作较为费时费力，我们继续进行了探索。

市面上存在PDF转为DWG格式的插件，我们利用该插件将PDF转为DWG格式，利用二维绘图软件AUTOCAD打开图纸发现图纸未失真，仅需进行适当比例的缩放即可。如图4。

从图纸我们看出仅有管道、阀门、支吊架等图形，缺失了管道名称、标高等信息，一方面是因三维立体显示时，构件名称过于密集，出于图纸清晰度的考虑，我们在输出图纸时，未显示构件名称、标高信息及几何尺寸等信息。另一方面是因为软件所出图纸在很多地方无法满足现行制图标准要求，致使模型生成图纸的效率比预期有所降低[7]。

3.2.3  在二维绘图软件中手动添加所需文字信息

按照轴测图文本倾斜角度的要求进行文字绘制和尺寸的标注，并添加支吊架定位尺寸和型号、管道穿墙位置、图例、指北针和图框等信息。最终出图如下。

   4 采用BIM技术二次设计绘制给排水管道轴测图的不足

BIM技术有诸多优点，但是在现阶段绘制给排水管道轴测图方面仍有不足：

结束语

虽然现阶段BIM软件在二次设计绘制给排水管道轴测图的实现过程中仍有很多不足，但是它代表了先进技术水平。随着科学技术的不断发展，国家也在大力支持BIM技术的发展，BIM技术将逐步发展成为建筑工程给排水专业的出图和指导施工的重要工具，势必有力地推动给排水工程的发展。