摘要：以重庆小南海水电站为研究背景, 介绍BIM在水利水电工程施工组织设计中的应用。针对BIM系列软件在小南海水电站施工组织设计中的应用情况, 分别介绍了CAD软件三维建模、Civil 3D软件处理地形、Revit软件结构建模、AIM软件快速建模及全景展示、Navisworks软件实时动态仿真以及3ds Max软件渲染、制作动画。研究证明BIM在水利水电工程施工组织设计中应用效果良好, 能够使工程人员更容易领会施工组织设计意图, 直观地了解各种因素的相互联系和制约关系, 迅速把握关键项目控制点以及分析资源配置合理性。
关键词：BIM；水利水电工程；施工组织设计
1 概述
本文以目前尚未开工建设的重庆小南海水电站作为研究对象, 将BIM引入该工程施工组织设计中, 对水利水电行业信息化发展具有一定的意义和参考价值。
2 BIM辅助施工组织设计
2.1 BIM软件简介
BIM的定义为:创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程。
目前BIM软件的应用基本处于各企业自行摸索、自行提高的阶段。如何应对越来越激烈的行业竞争, 提升企业形象和核心竞争能力, 迅速打开国内、国际市场, 做好三维数字化研究无疑将是一个突破口。经过认真比选, 并借鉴了房建工程和市政工程应用BIM软件的经验, 我们选择了目前技术比较成熟、能适用于水利水电行业的软件产品-欧特克基础设施设计套件2013旗舰版。
该套件主要包含以下几款软件:CAD、简称Civil 3D、Revit、AIM、Navisworks、3ds Max等。这些软件在水利水电行业中的应用方案如图1所示, 下面将针对这几款主要软件在小南海水电站施工组织设计中的应用情况进行展开介绍。
图1 水利水电工程施工组织设计BIM应用方案
2.2 BIM软件应用研究
施工组织设计是水利水电工程设计文件的重要组成部分, 是编制工程投资概 (估) 算的主要依据和编制招、投标文件的主要参考, 是工程建设和施工管理的指导性文件。传统施工组织设计一般采用文字和二维图纸相结合, 对工程概况、施工总体方案、施工总布置、进度计划等进行介绍, 仅技术类文件和图纸就要印制成若干套书册。工程人员通常要阅读海量文字, 反复翻阅对比大量图纸来理解施工组织设计文件, 极耗时间和精力。因此, 如何将BIM软件功能应用在小南海水电站施工组织设计方案中, 让工程人员在短时间内迅速领会设计意图, 提高工作效率, 是有待研究的问题, 下文将详细阐述。
2.2.1 CAD软件三维建模
CAD软件三维建模功能十分强大, 利用它来对小南海水电站大坝主体工程进行1∶1三维建模, 可以查询模型结构的所有信息, 如长、宽、高、面积和体积等, 或对模型任意截面进行剖切, 展示其内部情况, 既直观又准确, 有助于工程人员充分了解实体结构的所有特征。使用CAD软件建立的部分坝体结构三维模型如图2所示。
图2 小南海水电站右岸厂房三维模型
2.2.2 Civil 3D软件处理地形
Civil 3D软件可以创建三维地形曲面, 在曲面上做基坑开挖、放坡、渠道设计, 以及道路平纵横设计, 并进行土方计算与调配平衡、生成土方施工图。Civil 3D软件在土石方工程施工方案中应用较多, 简要介绍如下。
(1)开挖导流明渠。将DWG格式小南海坝址区地形点文件导入Civil 3D软件, 生成地形曲面;然后利用放坡创建工具在原始地形曲面上导流明渠设计边坡部位进行放坡和场平, 完成导流明渠开挖 。
(2)创建施工道路。使用路线创建工具在地形曲面上创建路线, 生成路线纵断面图, 如图2所示;选择“放坡体积工具”对基坑开挖和场地平整进行土方计算, 而施工道路的挖填方计算, 可以通过自动创建多个道路横断面图, 最后生成总体积表。
2.2.3 AIM软件快速建模及全景展示
AIM软件侧重于快速方案表现和虚拟漫游效果展示, 可以在虚拟环境中快速布置建筑物、机械设备、道路、水域等, 进行初步规划和方案设计, 快速表达方案效果。AIM软件可以对工程各施工阶段进行全景三维仿真, 对这些阶段的施工布置、项目进展、采取何种施工方案一一进行展示。
(1)施工方案快速表现。从CAD、Civil 3D、Revit等软件中导出的DWG、FBX、XML、IMX以及光栅图像等格式的文件对象, 均可直接导入AIM, 还原成建筑结构、地形曲面和机械设备等三维素材。
将各软件创建的不同施工时段的三维素材导入重组, 可以展现从工程开工到完工所有关键节点施工现场的情况。另外, AIM样式选项板内置有一些常见的三维素材样式 (也可自行添加样式) , 可以结合施工规划来使用它们进行布置, 并根据需要增减素材或调整其尺寸和布局对施工规划进行快速修改。
全景展示。采用AIM软件的Show Motion功能可以创建演示或视频, 视频由多个快照生成。
方案设计数据输出。AIM中的布置方案, 可导入到CAD、Civil 3D、Revit、Navisworks和3ds Max等软件中, 开展施工图设计。这种有效的数据转换方式能避免重复劳动并极大提升工作效率。
2.2.4 Navisworks软件实时动态仿真
Navisworks软件具有虚拟漫游、碰撞检查、施工进度模拟等功能。这里主要介绍如何利用该软件的Timeliner工具制作小南海水电站全过程施工进度4D模拟。
首先用项目管理软件Microsoft Project编制施工进度计划表, 并添加到Timeliner模拟器数据源, 然后在Navisworks中附加Civil 3D、CAD、Revit等软件导出的地形文件、建筑结构模型文件、设备模型文件等, 并分别为这些三维模型赋予材质和灯光。使用Timeliner工具任务选项板对导入的每一项任务赋予任务类型, 并应用相应规则使附加的文件自动附着到对应的任务上。
然后利用模拟选项板播放施工进度模拟, 可以看到随着时间轴的向前推进, Timeliner模拟面板上甘特图工作活动不断变化, 视图中可以演示小南海水电站从开工到完工的全部施工过程。
2.2.5 3ds Max软件渲染、制作动画
3 ds Max软件可以用于三维效果图渲染、制作三维动画, 效果十分逼真, 是一款家喻户晓的常用软件, 此处不再赘述。
2.2.7 BIM软件应用的效果
BIM软件应用将工程人员从海量的文字和二维图纸中解放出来, 采用三维可视化的方式, 让参与者获得更加直观的认识, 让沟通变得更为顺畅;而对施工方BIM应用人员来说, 在施工规划阶段采用协同设计可以极大提高工作效率, 在施工组织设计中合理有效地运用BIM, 可以提高建筑功能识别度, 为工程量的准确计算提供依据, 对指导施工具有实际意义。
结束语
以BIM三维数字技术为基础展开研究工作, 集成了小南海水电站项目相关信息的工程数据模型 (而不是只能用来出效果图的可视化模型) , 可以为设计和施工提供相协调的、内部保持一致的、并可进行初步运算的信息。
将BIM应用于小南海水电站施工组织设计, 在结构三维建模、地形处理、施工方案展示、施工进度模拟等都取得了良好的效果, 不仅极大丰富了施工组织设计的内涵, 彰显了企业的信息化水平和科技研究实力, 更重要的是让工程人员在施工之前, 就能以数字化的方式看到整个施工过程, 对如何优化设计方案、合理组织施工、保证质量、缩短工期、降本增效都有一定的意义。
参考文献
[1]《建筑信息模型》报告编委会.建筑信息模型——设计与施工的革新, 生产与效率的提升[R].北京:麦格劳-希尔建筑信息公司, 2009.
论文作者:黄国杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：软件论文; 南海论文; 施工组织设计论文; 水电站论文; 地形论文; 工程论文; 模型论文; 《基层建设》2018年第22期论文;