BIM理念及其在给排水工程设计中的应用

1、对BIM理念认识
　　BIM是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。这个模型在建筑全生命周期内,是整个团队共同工作的对象,可供不同参与方从不同角度反复利用,提升各参与方在各个阶段的工作效率和数据一致性。
　 　 BIM三大特征:三维化、参数化、智能化。其中三维化是形式,参数化是关键技术,智能化是结果。在BIM理念中,三维化是基础,开始接触BIM时,把三维化作为结果,把BIM模型只使用在效果图和动画中,感觉到开展BIM研究没有意义,实际效果还不如3DMAX,对提高设计效率作用不大。
　　通过Revit系列软件在几个工程试用,对Revit系列软件有了深入了解,重新认识了BIM理念。上海市政总院对BIM理念进行通俗化描述,即要求BIM模型做到 “能看”、“能用”、还“能吃”。
　　“能看”,要求BIM模型能够完成效果图、动画、实时漫游。
　　“能用”,要求BIM模型能够完成性能分析、施工模拟、运行控制。
　　“能吃”,要求BIM模型能够完成二维图纸形成和材料统计。由于这部分内容是设计院最主要内容,如果这部分功能没有,对设计院内部质量和效率提高没有意义。也就是说一个物品只能“看”和“用”,不能“吃”,对人的生存没有作用,它的价值体现不能长久。设计院要生存,提高设计内部质量和效率是首要的。
　　要实现三维模型和形成的二维图形联动,三维模型动态更新,参数化是关键技术。
　　要满足工程设计需要,BIM软件需要有智能,根据不同专业提供不同功能。智能是体现在各个BIM专业软件中,不可能一个软件实现全部功能,这需要软件之间接口标准化,BIM模型在各个BIM专业软件中进行无缝转换。

2、根据给排水工程设计特点,对BIM协同模式进行探索
　　给排水工程主要有水厂、污水厂、泵站、城市管网。
　 　 特点之一: 在一个工程中构筑物多,每个构筑物都是一个完整独立体,各个专业配套齐全,在构筑物之间通过厂区管网连接,形成一个大系统；
　　 特点之二: 构筑物重复利用率高,每个水厂、污水厂、泵站等构筑物类型基本相同,只是大小不同；
　　 特点之三: 设备、管配件、连接件等尺寸比较大,没有现成族可以利用；
　　 特点之四: 工艺专业作为设计主导,所有尺寸有工艺确定,但工艺专业不建模型,上部建筑由建筑专业建模,下部构筑物由结构专业建模,工艺专业对模型需要进行反复调整,这种协同模式流程比较复杂。
　　上述特点,反映了给排水行业与建筑行业不同,Revit软件按照建筑行业进行设置,建筑行业应用可以使用大部分软件系统设置功能。给排水工
　　程应用Revit软件,需要进行协同模式确定,视图管理树确定,系统过滤器设置、设备族全部重新定义。
　　根据给排水工程特点,对Revit软件提供的二种协同模式进行探索,链接模式和工作集模式使用下来效果都不理想。
　　链接模式独立性比较强,但形成整个厂区管网系统比较困难,整个项目转换到Naviswork,链接文件不能一次性导入,采用DWF格式可以一次性导入,但要损失许多信息。链接模式对构筑物重复利用比较有利,对参数化设计、构筑物材料独立统计、图纸形成也比较有利。
　　工作集模式,由于在同一个项目中,比较容易形成整个厂区管网系统,统一修改构筑物信息比较方便,但是工作集模式的权限管理问题,构件ID冲突问题,影响了整个建摸效率。在某个水厂建模中,有14个人员同时进行,经常发生权限冲突问题,只能反复重新形成中心文件。
　　根据二种模式优缺点,在进行第三个水厂BIM研究中,采用二种模式相结合,取得一些效果,但是还不是最理想,主要问题二种模式界限如何划分,尝试了几个方案,最终确定如下方案,按照建筑、结构、工艺建立工作集,对于场地、一期建筑等采用链接。经过实际试用,项目文件超过200M,运行速度降低,对这个方案再进行改进,把建筑作为链接,这样项目文件大小可以减少很多,在布置厂区管网系统时,运行速度得到满足。


3、应用实例
　　某水厂深度处理,共有后臭氧活性炭滤池、臭氧制备车间下叠回用水池、臭氧制备车间、污泥处理池、污泥脱水机房5个构筑物。BIM应用内容有三维剖面图、室内效果图、工艺图纸、碰撞检查、施工模拟。协同工作采用链接模式,在完成构筑物链接后,进行厂区总管布置。



4、REVIT软件存在问题
　　在BIM应用过程中,发现REVIT软件存在如下问题:
4.1 缺少符合中国建设标准的构件
　　市政工程常用的管道、管件类型、机械设备族库;
4.2 Revit软件应用于市政工程领域,与建筑工程有较大的差异性
　　专业分工不同、设计流程不同、图元属性要求不同
4.3 Revit精确绘制管道、管件与管件直接连接的问题
　　在项目初设、施工图阶段,Revit管道模型的精确度达不到要求,管件之间管道长度很难精确绘制。RevitMEP2010中管件和管件直接相连比较困难,管件、阀门、设备之间直接相连不太方便。
4.4 Revit的管路系统类型和计算问题
　　构筑物内的管路不一定直接连接成封闭系统,导致管路系统计算功能不易使用。复杂管网系统的水力计算。系统类型无重力管路系统,无法自动计算。
4.5 BIM模型的重复利用的问题
　　在项目中建成的单体构筑物二次利用难度较高,不能在项目中设置变量,现有的模型复制和移动时经常出现管路连接断开、不能随意移动等问题。
4.6出图存在的问题
　　Revit的统计表只能将管道、管件、设备等按类别分类统计,如需合并,则要后期导出后手动修改。注释类型较少,与实际使用差距较大。Revit二维功能比较弱,无法满足出图要求。图象输出分辨率不能满足要求。
4.7协同设计的问题
　　工作集的权限管理。采用链接模式的协同设计,管路系统连接问题。

5、结束语
　　虽然目前Revit软件不是很成熟,但已经把BIM理念和技术完全体现出来。经过上海市政总院近半年时间探索,已经取得一些成果,针对给排水工程,制定了协同模式和流程,在Revit软件中建立了适合给排水工程标准模板。同时上海市政总院还在考虑满足BIM理念其他平台,适应道路、桥梁、水工、固废处理、隧道、地下工程、轨道交通等专业开展BIM项目研究。