BIM技術在火力發電廠設計中的應用研究

弭肖肖

摘要∶近20年來，我國的電力工業發展迅猛，其中火電在新增裝機中所占比例最大。火電項目具有投資金額大、參與專業面多、建設周期長以及工藝系統復雜等特點，在建設過程中經常會出現一些問題，比如溝通不到位、信息不對稱等，進而影響電力建設的順利進行。本文對BIM技術在火力發電廠設計中的應用進行研究。

關鍵詞∶BIM 技術：火力發電廠：應用

1B1M 技術特點

與傳統設計技術相比，BIM 技術在火電工程設計中具有以下幾點應用優勢：

1.1可視化

采用傳統設計手段，各專業一般都采用平面三視圖方式進行設計意圖 的表達，但是設計成果需要看圖的人員在大腦里對三視圖圖紙進行綜合構 圖。反之，BIM 具有立體可視化的特點，可以用三維模型將項目的特性和功能形象地展示出來，即使非專業出身的人員也能較容易理解設計者意圖。 此外，在三維模型空間下，設計者能夠更加充分靈活地利用空間，使得建筑內工藝設備布置更加合理緊湊。

1.2協調性

火電項目是一個系統復雜的工程，涉及專業多，工序復雜，參建單位多，信息溝通頻繁。在項目設計過程中，由于各專業間交流與溝通不充分導致管線、設備、構架等碰撞，在施工前很難發現。在項目實施的各階段、各環節，無論是作為施工方或者是業主、設計單位等，在成本、進度、質量等方面需要做好協調配合工作。在傳統的項目實施中，由于各參與方對 項目信息的掌握和理解程度不同，出現認識偏差，再加上溝通不充分，常常導致一些不可預知的差錯，需要通過后期補救措施來減少損失，導致設計成本增加、工期延誤等。BIM 技術可以使得不同專業在同一模型空間進行協同設計，在設計階段就可以發現問題并及時解決，做到事前控制，對節省工期和節約成本起到重要作用。

1.3模擬性

BIM 模型是工程建設項目的真實體現，模型由帶有設計信息的構件和設備組成。除此之外，BIM 模型還可以模擬用傳統設計方式難以開展的工作，如方案模擬、施工模擬、節能分析等。對各種方案進行模擬，可直觀 地發現設計方案中的缺點和問題，對設計成果的合理性進行檢查，減少設 計差錯;通過將施工技術、流程進行模擬，來制定施工方案，指導施工。

2B1M 技術在設計中的應用

2.1協同設計

火電廠設計中一般工藝專業多采用 PDMs 進行工藝管道數字化設計，土建相關專業采用 Autodesk 的 Revit 作為 BIM 技術進行設計。協同設計一方面需要考慮土建設計平臺 Revit 與工藝管道設計平臺PDMs 的協同設計; 另一方面需要考慮土建設計平臺 Revit 內結構、建筑、暖通和供水等專業間的協同設計。在土建各專業進行協同設計時，Revit 主要提供兩種協同工作方式。一是工作集模式，各設計師在同一個存儲在網絡服務器上的中心 文件的各本地副本上工作，最后將成果統一更新至中心文件，中心文件作為最后的交付物;二是鏈接模式，各設計師獨立創建各自的模型，彼此之間通過鏈接（類似于 AutoCAD 的外部參照）方式進行協作，最后將一個包含所有鏈接的整合文件和每一個鏈接文件一起打包交付。工作集模式相較于鏈接模式是一種較為先進的協同工作方式，但是對于操作標準化的要求 程度較高。現階段，建議采用的方式為：同專業內采用工作集協同模式，不同專業間采用模型鏈接協同模式。

2.2提資管理

在火電廠設計中，各專業間的溝通以提資的形式完成，工藝專業和 土建專業間相互提資量巨大，主要包括所有設備和管道的荷載點、管道穿墻穿樓板的開孔和以及安裝預埋件等資料。采用傳統設計時，工藝專業在 PDMs 完成布置設計后，將荷載資料以 CAD 形式提供給結構專業，結構專業完成結構分析后，將結構布置及截面尺寸以 CAD 形式返給工藝專業進行后續設計。在實際施工圖設計中，由于資料變更、方案優化等，工 藝和結構專業往往需要多次配合方能完成，整個過程涉及 PDMs、CAD 及分析軟件等多個軟件，數據量大，傳輸環節多，人工處理易出錯，效率不高。為改善傳統設計流程、提高提資效率，可開發提資管理軟件。該軟件應具備以下一些功能，比如在墻、樓板上自動開孔，并判斷開孔位置、大 小是否合適;自動計算各種情況荷載需要的埋件規格;自動判斷主廠房開 孔、埋件是否遺漏或者多出;自動根據工藝專業支吊架型式完成埋件或荷載點的布置;自動將工藝、土建專業在三維中的荷載數據傳遞到 PKPM 和sTADPR0軟件等結構計算軟件中，可以完成雙向交互式結構設計、計算工作。該軟件可以大幅度減少在工藝和土建專業間的配合工作量，大幅提高資料傳遞的質量和效率。

2.3標準體系

火電廠設計中土建 BIM 設計涉及專業多、建構筑物種類多、設計內容和深度差異大，采用 Revit 軟件進行 BIM 設計時根據 Revit 軟件特點，有必要制定 Revit 標準體系，對土建 BIM 設計各專業的設計內容、深度、成果等進行統一要求，規范設計，提高設計成品質量。Revit 土建數字化設計平臺涉及的專業主要包括結構、建筑、暖通、總圖、供水、電氣等。Revit 標準體系應包括以下內容：1）設計資源標準：設計軟件、系統及硬件配置要求、人力資源架構;2）設計行為標準：設計流程、數據傳遞、設計深度、協同設計、模型拆分、模型整合、碰撞檢查;3）設計內容標準：文件管理夾結構及命名規則、樣板文件、顏色方案、材質庫、填充圖案及貼圖庫、出圖標準、明細表、材料報表;4）專業實施標準：以本專業具有代表性的、重要性的建構筑物以及施工圖卷冊為例，編寫本專業的標準設計流程、方法。成果應提交模型、圖紙、報表以及標準設計流程、方法等;5）族標準及管理：族的分類、命名原則、族文件標準、族文件管理;6）交付標準：交付內容、交付深度、交付要求、交付物數據格式。

2.4族庫管理

族是項目的最基本構建單元，族的設計應滿足工程設計要求。在項目進行過程中，族文件一般由設計人員制作，由于設計人員的技術背景及專業知識水平各不相同，導致族文件的質量千差萬別。利用 Revit 開展 BIM設計的專業多，族文件種類龐雜，對族文件的管理要求較高。族文件的標 準化制作，族庫資源的合理管理和有效利用，可大大提高 BIM 設計的質量和效率，降低 BIM 實施成本，減少 BIM 設計技術推動的阻力。在設計與創建族文件時，應綜合考慮以下關鍵因素。

1）族文件能夠滿足行業習慣的分類體系和模型的最小顆粒度;2）應選擇合適的族樣板文件進行族文件制作;3）族文件的插人點應符合工程 師習慣，例如柱的插人點應為柱中心;4）不同的視圖及詳細程度應滿足出圖表達的需要;5）在滿足需求的情況下，族文件應越簡單越好，應盡量避免過多的嵌套（一般不宜超過3層），盡量避免采用緩和曲線建模、盡量避免過多數學運算、盡量創建一些子類別，便于在項目中通過視圖可見性控制等。族的收集和上傳的過程，也是對族進行標準化和規范化的過程。在族的收集上傳過程中，主要需要進行以下幾方面的工作：1）族模型文件的收集;2）二維圖例的指定及關聯;3）元數據的指定、三維輕量化瀏覽模型的生成（方便在使用時不用加載模型即可瀏覽，以方便使用和 查找）、族預覽圖的生成;4）族參數名稱檢查及規范化;5）族規格數據 的整理及規范化。

結束語

總而言之，在火力發電廠設計中充分利用 BIM 技術，可以提高工程項目施工圖設計的精確性，提高設計成果的信息化水平，豐富設計成果的多 樣性，極大地提高設計成果的質量。

參考文獻 ：

[1]夏敏瑩 .BIM 在電力建設工程中的應用[J].科技與新，2018，13：152-153.

[2]徐啟航.電建項目 BI 應用前景分析 [C]. 第三屆全國 BIM 學術會議論文集.上海，2017：49-52.