BIM技術(shù)在港區(qū)陸域電氣設(shè)計(jì)中的探索及應(yīng)用

汪洋

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430071）

BIM技術(shù)在港區(qū)陸域電氣設(shè)計(jì)中的探索及應(yīng)用

汪洋

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430071）

介紹了BIM技術(shù)的基本概念和特點(diǎn)，闡述了運(yùn)用BIM技術(shù)完成港區(qū)陸域電氣設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。通過(guò)電氣族的優(yōu)化提高了電纜敷設(shè)路徑的精準(zhǔn)度并提出電纜線管族的敷設(shè)問(wèn)題。總結(jié)了BIM技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)和未來(lái)的發(fā)展方向。

BIM；電氣設(shè)計(jì)；電氣族

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.043

1 引言

隨著工程建設(shè)行業(yè)的要求越來(lái)越精細(xì)以及BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型技術(shù)的快速發(fā)展，利用BIM技術(shù)完成工程設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)行業(yè)中也應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。BIM技術(shù)在工程規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、建造施工的項(xiàng)目全生命周期信息管理正逐漸體現(xiàn)出其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。這種新技術(shù)不僅僅給設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)新的生命力，也給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

2 概述

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型技術(shù)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)來(lái)建立建筑模型的，通過(guò)數(shù)字信息的集成來(lái)模擬建筑物所具有的真實(shí)信息[1]。BIM技術(shù)不僅是二維變作三維這樣簡(jiǎn)單的模型升維，它的精髓在于模型的信息集成及傳遞；它不是將三維模型簡(jiǎn)單地堆砌，每個(gè)模型中都包含著大量的信息，這些信息也會(huì)一直貫穿在整個(gè)工程設(shè)計(jì)施工流程中。BIM技術(shù)是服務(wù)于整個(gè)工程項(xiàng)目全生命周期和所有項(xiàng)目參與方的。它可以在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中減少項(xiàng)目的不確定性和不可預(yù)見(jiàn)性。對(duì)于設(shè)計(jì)方來(lái)說(shuō)，利用BIM技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)可以提高精確度和設(shè)計(jì)效率，使設(shè)計(jì)成果變得可視化，實(shí)時(shí)的協(xié)同設(shè)計(jì)和豐富的碰撞檢查功能也讓專業(yè)間的溝通更為順暢[2]。

3 電氣設(shè)備及管線設(shè)計(jì)的BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

鎮(zhèn)江港高資港區(qū)華電句容煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)碼頭工程是《江蘇省“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃》布局和建設(shè)的6個(gè)煤炭中轉(zhuǎn)儲(chǔ)備基地之一。建設(shè)規(guī)模包括2個(gè)5萬(wàn)t級(jí)卸船泊位和1個(gè)1萬(wàn)t級(jí)裝船泊位，碼頭作業(yè)區(qū)配置有關(guān)卸船設(shè)備和煤炭運(yùn)輸設(shè)備并建設(shè)陸域堆場(chǎng)及對(duì)應(yīng)的輸煤廊道、轉(zhuǎn)運(yùn)站等配套設(shè)施。

論文以此項(xiàng)目為依托，研究BIM技術(shù)在港區(qū)陸域電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

3.2 前期準(zhǔn)備

工程選用Revit為軟件平臺(tái)來(lái)開(kāi)展。在進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)之前需要準(zhǔn)備項(xiàng)目中所需要的族，在Revit中，族是最基本也是最為重要的元素。Revit 2014中對(duì)于電氣族庫(kù)的支持較弱，需要自行制作較多的電氣族。族的制作不僅要在三維屬性上符合設(shè)備的各項(xiàng)尺寸，更要賦予族各類特性參數(shù)，這也就是BIM中的信息[2]。同時(shí)，制作的族最好能夠?qū)⒏黜?xiàng)特征都參數(shù)化，并與實(shí)際外形相鏈接，并按照一定的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)化，以便在其他項(xiàng)目中再次應(yīng)用。在本項(xiàng)目中，需要自行制作和完善的電氣族有：變壓器、高、低壓配電柜、室外配電箱、高桿燈、電纜溝、電纜井等。

4 港區(qū)陸域電氣BIM設(shè)計(jì)

4.1 變電所設(shè)計(jì)

在工程可行性研究階段，電氣專業(yè)需要建立變電所中心文件，并在中心文件中完成各配電房間體量族分隔和配電設(shè)備體量族布置以及建筑結(jié)構(gòu)控制尺度的設(shè)計(jì)工作。

進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段，在建筑結(jié)構(gòu)按照房間分隔和控制尺度完成變電所實(shí)體設(shè)計(jì)之后（見(jiàn)圖1），經(jīng)復(fù)核，電氣專業(yè)就可以進(jìn)行變電所室內(nèi)配電設(shè)備的布置。整合各專業(yè)用電負(fù)荷，經(jīng)計(jì)算，選用合適的變壓器和高、低壓配電柜布置在變電所各配電間的合適位置，生成二維平面布置圖并添加標(biāo)注。

4.2 電氣室外設(shè)計(jì)

在工程可行性研究階段，電氣專業(yè)在總圖中心文件中，利用體量族和部分實(shí)體管線族、燈具設(shè)備族來(lái)表達(dá)室外電纜的大致走向與設(shè)備布置。

圖1 變電所實(shí)體模型

在初步設(shè)計(jì)階段，室外供電設(shè)備、場(chǎng)地?zé)艟摺㈦娎|溝、電纜井，以及電纜布管就需要通過(guò)實(shí)體族來(lái)完善。首先利用前期準(zhǔn)備好的電氣設(shè)備族、燈具族完成室外供電設(shè)備和場(chǎng)地?zé)艟叩牟贾茫瑢⒏黝悓?shí)體族放置在合適的平面位置，選擇合適的高程偏移量再進(jìn)入立面或剖面圖中進(jìn)行調(diào)整來(lái)完善設(shè)備、燈具的具體布置。要注意的是在制作族的時(shí)候應(yīng)當(dāng)選擇好恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面板，這樣能較大程度地提高設(shè)計(jì)效率。

利用制作的參數(shù)化電纜溝實(shí)體族在室外布置時(shí)，除了需要選取合適的敷設(shè)路徑還要注意室外場(chǎng)地高程的變化，尤其是一些坡度變化。在有坡度的場(chǎng)地中，電纜溝需要跟隨場(chǎng)地一起定義起終點(diǎn)的高程。這種可延展、可定義起終點(diǎn)高程的電纜溝實(shí)體族，很好地反應(yīng)了實(shí)際電纜溝的走向和坡度，比以往通過(guò)體量族表達(dá)電纜溝路徑更為準(zhǔn)確和精細(xì)。同時(shí)結(jié)合給排水專業(yè)的排水管和排水溝布置之后，可以很有效地指導(dǎo)實(shí)際施工，解決實(shí)際工程中電纜溝的積水問(wèn)題。

電纜溝按照設(shè)計(jì)思路敷設(shè)完成之后，在其中布置管線就是目前BIM電氣設(shè)計(jì)的難點(diǎn)了。由于Revit自身沒(méi)有電纜實(shí)體族，只能以線管族代替，同樣在電纜橋架里面敷設(shè)的電纜也只能暫由線管族代替。但是線管族連接件的系統(tǒng)默認(rèn)邏輯無(wú)法模擬實(shí)際電纜敷設(shè)的真實(shí)情況，很多默認(rèn)邏輯與電纜溝、電纜橋架的敷設(shè)狀況沖突，這就導(dǎo)致了很多線管的細(xì)節(jié)部分需要一根根不斷地去調(diào)整，增加了較為繁重的設(shè)計(jì)工作量，這也是目前電氣BIM設(shè)計(jì)中最大的難點(diǎn)之一。在目前這種情況下，就需要設(shè)計(jì)人員較為熟練地利用多個(gè)剖面視圖來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在場(chǎng)地中建立合適的剖面，通過(guò)平面結(jié)合剖面的橫縱定位與連接，完善電纜線管敷設(shè)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖2）。

圖2 室外電纜布置圖

雖然在BIM電氣設(shè)計(jì)中，電氣專業(yè)電纜管線布置依舊是一個(gè)難點(diǎn)，但是從總圖中可以看出，通過(guò)BIM技術(shù)完成室外電氣設(shè)計(jì)可以大大提高管線綜合的效率（見(jiàn)圖3）。

圖3 總體室外布置圖

5 BIM技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)

利用BIM技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)可以提高電氣設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，省去了與相關(guān)專業(yè)互提資料的繁瑣流程，很大程度上提高了室外布置、管線綜合設(shè)計(jì)的效率。每個(gè)電氣模型中都帶有自身的屬性參數(shù)，在不同設(shè)計(jì)階段中信息的傳遞有很強(qiáng)的一致性，多人同步進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)也能通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)很好地在模型中讀取彼此的設(shè)計(jì)信息。對(duì)于碰撞的檢查效果也比傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方式更高效。而且在Revit2014版中已經(jīng)自帶有一定數(shù)量的基本電氣族，經(jīng)過(guò)適當(dāng)修改還是有較高的實(shí)用價(jià)值。

不過(guò)在BIM設(shè)計(jì)中，電氣管線也是一個(gè)急需解決的難題。在Revit中，電纜是沒(méi)有實(shí)體族的，只能暫時(shí)借用線管替代，并且線管、電纜橋架的連接件有它自身的連接邏輯，尤其是在一些轉(zhuǎn)角和末端不能完全按照實(shí)際情況來(lái)敷設(shè)，需要不斷地細(xì)化調(diào)整才能滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)Revit對(duì)于模型直接生成圖紙的支持還不夠，大部分的電氣族都沒(méi)有合適的二維族在圖紙中表達(dá)。

隨著更多的設(shè)計(jì)人員、軟件開(kāi)發(fā)人員投入到BIM技術(shù)的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)中，BIM技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟，將會(huì)在全工程領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，給設(shè)計(jì)和施工及其相關(guān)行業(yè)帶來(lái)一次新的技術(shù)革新，使工程設(shè)計(jì)與建設(shè)行業(yè)煥發(fā)新的活力。

【1】遲珊.BIM電氣設(shè)計(jì)案例［J］.建筑電氣，2014(2):28-34.

【2】歐特克軟件（中國(guó)）有限公司構(gòu)件開(kāi)發(fā)組.Autodesk Revit 2013族達(dá)人速成[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2013.

The Exploration and Application of BIM Technology in Electrical Design of Docklands

WANG Yang
(CCCC Second Harbor Consultants Co.Ltd.,Wuhan430071,China)

Atfirst,this paper introduces the basic concepts and characteristics of BIM(building information modeling).Then the difficulties and the advantages in completing electrical design of docklands in using BIM technology are detailed.The optimization of electrical clans helps to improve the accuracy of cable path while the problems of cable clans laying still trouble us.The advantages and disadvantages of BIM technology and the development direction of BIM are summarized in the last part.

BIM;electrical design;electrical clan

U463.6

A

1007-9467（2016）08-0081-02

2016-07-30

汪洋（1988～），男，湖北武漢人，助理工程師，從事電氣設(shè)計(jì)研究。