最全BIM技术在水利工程中的应用

1、-摘要BIM 是一个设施(建立工程)物理和功能特性的数字表达；是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个 设施的信息，为该设施从建立到撤除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在工程的不同阶段， 不同利益相关方通过在 BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。本文 简单介绍了 BIM 及 BIM 在水利水电工程建立中的应用及其展望。关键词： BIM ，水利工程第 1 章绪论1.1 BIM 的概述BIM 的全拼是 Building Information Modeling ，即 :建筑信息模型。 BIM 是以三维数字 技术为根底，集成了建筑工程工程各种相关信息的

2、工程数据模型， BIM 是对工程工程设施实 体与功能特性的数字化表达。 一个完善的信息模型， 能够连接建筑工程生命期不同阶段的数据、 过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建立工程各参与方普遍使用。 BIM 具有单一工 程数据源， 可解决分布式、 异构工程数据之间的一致性和全局共享问题， 支持建立工程生命期 中动态的工程信息创立、管理和共享。建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的 数字化方法， 这种方法支持建筑工程的集成管理环境， 可以使建筑工程在其整个进程中显著提 高效率和大量减少风险。1.2BIM 的来源1975 年， “BIM 之父 乔治亚理工大学的 Chunk Eastma

3、n 教授创立了 BIM 理念至今， BIM 技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、 产生阶段和开展阶段。 BIM 理念的启蒙，受到了 1973 年全球石油危机的影响， 美国全行业需要考虑提高行业效益的问题， 1975 年“BIM 之父. z.-Eastman 教授在其研究的课题“Building Description System中提出“a puter-based description of-abuilding，以便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建立效率1.3 BIM 的特点1 可视化2 协调性3 模拟性4 优化性5可出图性1 、基于 BIM 的工程设计实现三维设计。能够根据 3

4、D 模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关， 当模型发生变化时， 与之关联的图形和文档将自动更新； 设计过程中所创立的对象存在着建的 逻辑关联关系，当*个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。实现不同专业设计之间的信息共享。 各专业 CAD 系统可从信息模型中获取所需的设计参数和 相关信息，不需要重复录入数据，防止数据冗余、歧义和错误。实现各专业之间的协同设计。 *个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更 新。实现虚拟设计和智能设计。实现设计碰撞检测、能耗分析、本钱预测等。2 、基于 BIM 的施工及管理实现集成工程交付 IPDIntegrated Project

5、Delivery 管理。把工程主要参与方在设计阶段 就集合在一起，着眼于工程的全生命期，利用 BIM 技术进展虚拟设计、建造、维护及管理。. z.-实现动态、集成和可视化的 4D 施工管理。将建筑物及施工现场 3D 模型与施工进度相， 并与施工资源和场地布置信息集成一体， 建立 4D 施工信息模型。 实现建立工程施工阶段工程 进度、人力、材料、设备、本钱和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。实现工程各参与方协同工作。工程各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的 提交、审核、审批及利用。工程各参与方通过网络协同工作，进展工程洽商、协调，实现施工 质量、平安、本钱和进度的管理和监

6、控。实现虚拟施工。 在计算机上执行建造过程， 虚拟模型可在实际建造之前对工程工程的功能 及可建造性等潜在问题进展预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。第 2 章 BIM 在水利工程中的应用2.1 BIM 在水电工程施工总布置设计中的应用BIM 是一个设施(建立工程)物理和功能特性的数字表达；是一个共享的知识资源，是一个 分享有关这个设施的信息， 为该设施从建立到撤除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的 过程；在工程的不同阶段，不同利益相关方通过在 BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以 支持和反映其各自职责的协同作业。1. 总体规划AutoCAD Civil 3D 强大地形

7、处理功能， 可帮助实现工程三维枢纽方案布置以及立体施工规 划，结合 AIM 快速直观的建模和分析功能，则可轻松、快速帮助布设施工场地规划，有效传 递设计意图，并进展多方案比选。2. 枢纽布置建模枢纽布置、 厂房机电等需由水工、 机电、 金属构造等专业按照相关规定建立根本模型与施 工总布置进展联合布置。. z.-2.1 根底开挖处理结合 AutoCAD Civil 3D 建立的三角网数字地面模型， 在坝基开挖中建立开挖设计曲面， 可 帮助生成准确施工图和工程量。2.2 土建构造水工专业利用 Autodesk Revit Architecture 进展大坝及厂房三维体型建模，实现坝体参数化 设计，

8、协同施工组织实现总体方案布置。2.3 机电及金属构造机电及金属构造专业在土建 BIM 模型的根底上，利用Autodesk Revit MEP 和 Autodesk Revit Architecture 同时进展设计工作， 完成各自专业的设计， 在三维施工总布置中则可以起到细化应 用的目的。3. 施工导流导流建筑物如围堰、 导流隧洞及闸阀设施等及相关布置由导截流专业按照规定进展三维建 模设计， AutoCAD Civil 3D 帮助建立准确的导流设计方案， AIM 利用 AutoCAD Civil 3D 数据进 展可视化布置设计，可实现数据关联与信息管理。4. 场交通在 AutoCAD Civi

9、l 3D 强大的地形处理能力以及道路、 边坡等设计功能的支撑下， 通过装配 模型可快速动态生成道路挖填曲面，可准确计算道路工程量，通过 AIM 可进展概念化直观表 达。5. 渣场与料场布置在 AutoCAD Civil 3D 中，以数字地面模型为参照， 可快速实现渣场、 料场三维设计，并准 确计算工程量，且通过 AIM 实现直观表达及智能信息管理。6. 施工工厂. z.-施工工厂模型包含场地模型和工厂三维模型， Autodesk Inventor 帮助参数化定义造型复杂 施工机械设备，联合 AutoCAD Civil 3D 可实现准确的施工设施部署， AIM 则帮助三维布置与 信息表达。7.

10、营地布置施工营地布置主要包含营地场地模型和营地建筑模型，其中营地建筑模型可通过 AutoCAD Civil 3D 进展二维规划，然后导入 AIM 进展三维信息化和可视化建模，可快速实现 施工生产区、生活区等的布置，有效传递设计意图。8. 施工总布置设计集成BIM 信息化建模过程中将设计信息与设计文件进展同步关联， 可实现整体设计模型的碰撞 检查、综合校审、漫游浏览与动画输出。其中， AIM 将信息化与可视化进展完美整合，可以 不仅提高了设计效率和设计质量，而且大大减少的不同专业之间协同和交流的本钱。9. 施工总布置面貌在进展施工总布置三维一体信息化设计中，通过 BIM 模型的信息化集成，可实现

11、工程整 体模型的全面信息化和可视化，而且通过 AIM 的漫游功能可从坝体到整个施工区，快速全面 了解工程建立的整体和细部面貌，并可输出高清效果展示图片及漫游制作视频文件。2.2 BIM 技术在水利工程造价中的应用水利工程牵扯面广，投资大，专业性强，建筑构造形式复杂多样，尤其是水库、水电站、 泵站工程，水工构造复杂、机电设备多、管线密集，传统的二维图纸设计方法，无法直观的从 图纸上展示设计的实际效果，造成各专业之间打架碰撞，导致设计变更、工程量漏记或重计、 投资浪费等现象出现。采用基于 BIM 技术的三维设计和协同设计技术为有效的解决上述问题提供了机遇。通过. z.-基于 BIM 技术的设计软件

12、，建立设计、施工、造价人员的协同工作平台，设计人员可以在不 改变原来设计习惯的情况下， 通过二维方法绘图， 自动生成三维建筑模型， 并为下游各专业提 供含有 BIM 信息的布置条件图，增加专业沟通，实现了工程信息的严密连接。由于水利工程造价具有大额性、个别性、动态性、层次性、兼容性的特点，BIM 技术在水 利建立工程造价管理信息化方面有着传统技术不可比较的优势： 一是大大提高了造价工作的效 率和准确性，通过 BIM 技术建立三维模型自动识别各类构件，快速抽调计算工程量，及时捕 捉动态变化的构造设计，有效防止漏项和错算，提高清单计价工作的准确性；二是利用 BIM 技术的模型碰撞检查工具优化方案、

13、 消除工艺管线冲突，造价工程师可以与设计人员协同工作， 从造价控制的角度对工艺和方案进展比选优化，可有效控制设计变更，降低工程投资。BIM 技术的出现， 使工程造价管理与信息技术高度融合， 必将引发工程造价的一次革命性 变革。目前，国局部水利水电勘测设计单位已引进三维设计平台，并利用 BIM 技术实现了协 同设计，在提高水利工程造价的准确性和及时性方面进展了有益探索，值得借鉴。2.3 BIM 在水利建立中应用实例2.3.1 在南水北调工程中，长江勘测规划设计研究院简称长江*将建筑信息模型 BIM 的理念引入其承建的南水北调中线工程的勘察设计工作中，并且由于 AutoCAD Civil 3D 良

14、好 的标准化、一致性和协调性，最终确定该软件为最正确解决方案。利用 Civil 3D 快速的完成 勘察测绘、 土方开挖、 场地规划和道路建立等的三维建模、 设计和分析等工作， 提高设计效率， 简化设计流程。其三维可视化模型细节准确，使工程三维里立围观一目了然。基于 BIM 理念 的解决方案帮助南水北调工程的工程师和施工人员， 在真正的施工之前， 以数字化的方式看到 施工过程，甚至整个使用周期中的各个阶段。该解决方案在工程各参与方之间实现信息共享， 从而有效防止了可能产生的设计与施工、 构造与材料之间的矛盾， 防止了人力、 资本和资源等. z.-不必要的浪费。2.3.2 中国水电参谋集团勘测设计

15、研究院在水电设计中也引入了 BIM 的概念。在金沙 江阿海水电站的设计过程中，其水工专业局部利用 Autodesk Revit Architecture 完成大坝及厂房 的三维形体建模；利用 Autodesk Revit MEP 软件平台，机电专业包括水力机械、通风、电 气一次、 电气二次、 金属构造等 建立完备的机电设备三维族库， 最终完成整个水电站的 BIM 设计工作。 BIM 设计同时提供了多种高质量的施工设计产品，如工程施工图， PDF 三维模型 等。最后利用 Autodesk Navisworks 软件平台制作漫游视频文件。第三章 BIM 的前景展望3.1 协同设计与 BIM 技术的

16、融合目前我们所说的协同设计，很大程度上是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组织 管理形式。而 BIM 建筑信息化模型的出现，则从另一角度带来了设计方法的革命， BIM 技术与协同设 计技术将成为互相依赖、密不可分的整体。协同是 BIM 的核心概念，同一构件元素，只需输入一次，各工 种共享元素数据并于不同的专业角度操作该构件元素。从这个意义上说，协同已经不再是简单的文件参照。 可以说 BIM 技术将为未来协同设计提供底层支撑， 大幅提升协同设计的技术含量。 因此， 未来的协同设计， 将不再是单纯意义上的设计交流、组织及管理手段，它将与 BIM 融合，成为设计手段本身的一局部。借助

17、于 BIM 的技术优势，协同的畴也将从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要设计、施工、运营、维 护等各方的集体参与，因此具备了更广泛的意义，从而带来综合效率的大幅提升。3.2 从二维设计到三维 BIM 设计当前， 2D 图纸是我国建筑设计行业最终交付的设计成果，这是目前的行业惯例。因此，生产流程的组 织与管理均围绕着 2D 图纸的形成来进展客观地说，这是阻碍 BIM 技术广泛应用的一个重要原因。3D 设计能够准确表达建筑的几何特征，相对于2D 绘图， 3D 设计不存在几何表达障碍对任意复杂的 建筑造型均能准确表现。尽管 3D 是 BIM 设计的根底，但不是其全部。通过进一步将非几何信息集成

18、到3D 构件中，如材料特征、物理特征、力学参数、设计属性、价格参数、厂商信息等，使得建筑构件成为智能. z.-实体， 3D 模型升级为BIM 模型。 BIM 模型可以通过图形运算并考虑专业出图规则自动获得 2D 图纸，并可 以提取出其它的文档，如工程量统计表等，还可以将模型用于建筑能耗分析、日照分析、构造分析、照明分析、声学分析、客流物流分析等诸多方面。3.3 BIM 技术在水利水电工程中的强大优势3.3.1 设计方优势(1)可视化交流:依托 BIM 软件进展三维建模, 可以准确生成坝工程各局部剖面图, 减少了传 统二维设计中绘制剖面图的工作量,提高了设计工作效率。(2)联动化设计:传统二维设

19、计时 , 由于工作人员疏忽 , 容易导致错误。 BIM 建模之后, 所有视 图、剖面以及三维图具备联动功能, 一处更改之后, 其他自动更新, 方便设计修改。(3)多专业协调:水电站设计中各专业的最新设计成果实时反映在同一 BIM 上,错误碰撞、 穿 插千扰的问题显而易见。(4)标准化设计:传统的二维设计对工程设计人员空间想象力的要求很高,标准不统一。应用 BIM,可以有效防止一些由于工程设计人员空间想象不正确而导致的错误3.3.2 施工方优势(1)多维施工分析:通过 BM 系列软件建模,进展三维施工工况演示, 与施工进度结合进展四维 模拟建立,通过与概预算结合进展五维本钱核算分析。(2)读图效率辅助:对于读图的施工人员,通过三维 BIM,将大大提高读图效率和准确度。(3)施工现场管理:BIM 可有效支撑施工管理过程,针对技术探讨和简单协同进展可视化操作, 自动计算工程量,有效减少工艺冲突。. z.-3.3.3 运营方优势(1)运营信息集成:BIM 可有效地集成设计、施工各个环节的信息,