規劃階段水工結構BIM建模技術研究

劉文超 中國市政工程華北設計研究總院有限公司

1.Revit的特點

1.1 參數化驅動數字模型

參數化驅動數字模型以技術參數的模型手段調控數字模型，使同類型的模型有一致的模型基準，給使用者在查詢、管理、調整等環節帶來了非常大的模型便利性。參數化驅動數字模型的模型優點并不只是在建模制作環節中得到反映，在模型啟用和調整環節中也擁有至關重要的實際意義，還可以共享族文件中的技術參數，而且族中元素的模型技術參數又能做到不相互之間影響。

1.2 信息融合特點

數字模型可以在水利工程不同階段根據實際情況和所需進行更改、調用，在工程項目設計規劃階段、施工作業階段、竣工后使用運行階段起到了舉足輕重的作用，減少了水利工程中不必要的文件，提升了工作效能。同時以數字模型為載體，融合了非幾何信息，減輕了經濟負擔。

2.基于BIM技術對水工結構進行建模

該水利工程為中型水閘，工程等級為Ⅲ級，采用閘門與溢流壩組合布置形式，中孔設閘門，兩側孔設堰，閘墩采用鋼筋混凝土空箱結構。水閘混凝土結構相對于重力壩、拱壩等水工建筑物而言，復雜得多，可以按結構位置從中間到兩側進行網格劃分。

先從CAD設計圖中提取出特征輪廓，文件名以＊.d xf命名保存。然后通過“導入”→“導入幾何圖形”步驟，＊.dxf文件導入Revi。嚴格控制模型中每個結構在網格上面的銜接問題，因此，可以以剖面圖的輪廓線作為控制標準。

以剖面圖的二維網格為基礎，參照閘室CAD圖紙中各部位的實際尺寸，生成三維網格。需要注意的是，翼墻、裙腳等細部結構將使網格連接復雜化，增加了網格調整工作量。另外，曲線的出現往往需要更多的控制點，導致網格的密集化，使得閘墩墻壁和底座的連接更加復雜。

本工程地基較為不平，因此在閘室主體混凝土結構完成后，閘室底板底部應填充至閘室上部結構最低標高。從勘察報告中獲得地基土層資料后，提取地基土層特征剖面，輸入Revi，按實際位置放置。利用tool→projec將同一土層邊界線與土層間的接觸面擬合起來，將接觸面上的網格投影到各接觸面上。在相鄰交錯、間隔較小的界面上，根據每一層土層的厚度生成三維的基礎單元。使用3D→SolidMap命令，對無交錯、間距較大的相鄰界面，使用兩個界面上的網格直接生成三維網格。最終以工程地質剖面為依照，按照各土層的實際高程走向，利用移動地基單元節點完成三維工程地質仿真模擬。

雖然某些水工建筑物模型的構造和制作流程比較復雜，但是基本的建模思路和方法大致相同，因此本文不再贅述，可參考以上方法。其他水工建筑物，除水壩以外的水工建筑物模型，也可以使用Revit進行建模。

3.水利樞紐壩址區地質條件建模

3.1 流域地形條件建模

流域三維地形模型數據量大，地形數據過多易導致計算機崩潰。為了減少不必要的電腦存儲和操作空間，流域地形數據不必過于精確。在抓取地形數據時應當先利用GoogleEarth中的不規則圖形專用工具按順序點擊四個核心界標的所在位置，一直到轉化成一個封閉式的不規則圖形區域。為切實保障抓取流域區域時的精確度，應當先明確水利工程的所在位置，并增加界標。隨后按照地圖坐標信息，在流域的四個核心點增加界標。

在“KML”文件選中Notepad打開模式，可以看到流域坐標范圍已被以文本格式記錄到文件中。由于抓取流域范圍時不具有其他非需要類型的相關文件，因此在順利地抓取流域范圍數據信息之后，不規則圖形域能夠直接另存為kml文件。提取流域范圍之后，需要3DSMa x軟件和 Terrain插件來完成地形模型的生成。

（1）流域地形生成三維模型。在3DSMax軟件中使用import命令導出流域范圍數據。當文件導入到軟件后，在出現的對話框中點擊“確定”，Terrain就會開始從互聯網上在線下載數據信息。當數據下載完成后，流域的地形模型素模就會自動生成。

（2）下載流域紋理圖像。在WOLFMAPMAP中選擇下載流域模型紋理貼圖并將其保存為jpg圖片格式，如圖1所示。

圖1 生成地形模型

在Blinn主要參數中用鼠標單擊漫反射，雙擊鼠標后彈出窗口中的位圖文件選擇項，選取流域紋理jpg格式。操作人員點擊0K鍵。后得到一個“流域紋理貼圖”的材質球。選中這個材質球和流域地形模型，單擊特定給所選擇的物體，隨后點開顯示視口顏色的材質選擇項，就可以自動生成具有紋理特征的流域地形模型。

3.2 樞紐壩址區地質條件建模

在工程地質情況下，鑒于幾何構造的多元性，難以利用簡便的拉伸或放樣操作命令來創建模型結構類型。因此，在建立地質構造模型時，必須將相鄰的兩個地質構造剖面合并起來。先將工程地質CAD圖件進行簡化和優化，調整成正確比例導入Revit族圖件，根據坐標和高度將圖件放入相應位置。

由于地形線的復雜性和Revit曲線繪圖的限制性，需要利用CAD軟件來對地質構造線進行預處理，以導入Revit中進行制圖操作為處理標準。為防止數據信息冗余，在確保數據完整性的前提上，不可給巖石層或斷層添加太多的參數類型，要確保參數實用價值。

重復以上內容，直至全部地質層和斷裂帶的Revit全系列文件完成。在已完成的模型上實行布爾操作，消除模型間的沖突行為。

4.結束語

在水利工程中，BIM在整個生命周期中的運用尚處在探尋時期，但其優越性已被業內所肯定。本文論述了使用BIM技術創建地質條件和水工結構模型的方式，使數字模型既具備形象化的立體式外觀，又能將目標的幾何圖形信息與非幾何圖形信息相結合。就目前而言，多行業領域協作、項目生命周期標準化管理、信息數字化的模式日漸成為水利工程建設未來發展的新趨勢，BIM技術應用為水工結構大數據的采集、優化方案、加工處理帶來了更科學合理有效的實施方案。