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          Bentley三維軟件在模型出圖中的應用

          2020-10-19 來源:上海市機電設計研究院有限公司 作者:劉玉平,惠文博,雍士瑋
          本文摘要:介紹了軟件BOPM(BentleyOpenPlantModeler)在垃圾發電廠中的工程應用。通過對全廠建筑、管線模型出圖,對垃圾發電廠模型精細化程度進行了分析。
            [摘要]
           
            結合實際工程項目,介紹了軟件BOPM(BentleyOpenPlantModeler)在垃圾發電廠中的工程應用。通過對全廠建筑、管線模型出圖,對垃圾發電廠模型精細化程度進行了分析。結果表明,在能滿足設計和工程需要的建模精度下,應該盡可能的簡化模型,以提高工作效率。對于工藝復雜的電廠設計起到了巨大的借鑒作用。
           
            [關鍵詞]
           
            BIM;簡化模型;模型出圖
           
            ApplicationofBentley3Dsoftwareinmodeldrawing
           
            LIUYu-ping,HUIWen-bo,YONGShi-wei
           
            Abstract:Combinedwithactualengineeringprojects,theengineeringapplicationofsoftwareBOPM(BentleyOpenPlantModeler)inwastepowerplantsisintroduced.Throughdrawingthewholeplantbuildingandpipelinemodel,therefinementdegreeofthegarbagepowerplantmodelwasanalyzed.Theresultsshowthat,withtheaccuracyofmodelingthatcanmeettheneedsofdesignandengineering,themodelshouldbesimplifiedasmuchaspossibletoimproveworkefficiency.Ithasplayedahugeroleinthedesignofpowerplantswithcomplexprocesses.
           
            1引言
           
            隨著人們生活水平得提高,“垃圾圍城”的現象日趨嚴重。因此,國家對“減量化、無害化、資源化”的垃圾發電廠通過處理垃圾進行發電的方式越來越重視[1]。但是,垃圾發電廠房設計中涉及多個專業,管線眾多、排列復雜,設備布置要求相對集中,采用傳統設計方式,存在著圖形表達和專業協同等諸多缺陷,一定程度上影響了整體工程的設計質量。BIM技術強調工程建設項目的全面信息化,強調信息模型和管理流程在工程建設全生命周期中的應用。其中,在工程設計方面,其三維建模、協同設計、數字化交付、節能分析、碰撞檢測等優勢顯露無遺。作為一種新型的設計手段,它正在引領這一場工程設計模式的變革[2]。
           
            本文旨在基于上海電氣環保集團上海市機電設計研究院有限公司(簡稱機電院)承接的南通如皋2250t/d垃圾焚燒電廠技擴改項目,介紹和分享運用Bentley軟件在自動出圖中的應用和經驗。
           
            2項目介紹
           
            上海電氣南通環保熱電公司垃圾處理量為2250t/d。工程范圍包括:主廠房、綜合水泵房、辦公宿舍樓、110KV配電所、冷卻循環水泵房、取水泵房、滲濾液處理車間、煙囪、水處理車間、污水處理站等建筑和廠區范圍內的道路、電纜溝以及綜合管網。通過運用BIM技術,開展了全專業的三維建模、碰撞檢查、設計復核、模型渲染、工程漫游等工作,形成南通垃圾焚燒電廠三維模型、施工圖紙、設備及材料清冊等三維交付所需要的技術資料。圖2.1是該項目全場模型展示。以下我們著重分享Bentley軟件公司的OpenPlantModeler軟件在BIM項目實施過程中模型出圖的應用。

            圖2.1上海電氣某垃圾焚燒發電項目效果圖
           
            典型建筑物三維模型如圖2.2~圖2.10所示。

            圖2.2主廠房建筑結構

            圖2.3主廠房辦公樓建筑模型圖                   2.4滲瀝液車間建筑模型

            圖2.5水處理車間設備模型圖                          2.6水處理車間總裝模型

            圖2.7廠房管道局部 圖                     2.8主廠房管道模型總裝
           


          圖2.9主廠房內部設備管道模型
            
            
            圖2.10垃圾廠站全景圖
           
            在項目進行初期,三維模型設計團隊根據專業,依次分為建筑、暖通、電氣、水工、熱機等小組,初期各專業小組根據圖紙分別各自獨立進行三維模型的設計工作。主廠房軸網的搭建是項目建模的第一步,主廠房的軸網是各專業建模定位標高的基準,為后續模型的總裝提供了極大的便利。
           
            熱機專業設計內容主要包括主蒸汽管道、主給水管道、鍋爐上水、疏水、排汽等管道,以熱機專業模型為例,使用OpenPlantModeler軟件進行熱機管道的搭建,可以實時查看管道屬性,包括管徑、壁厚、保溫層厚度、材質等信息,這一系列管道信息的錄入也為廠區后期數字化運維提供了便捷。
           

            圖2.11主蒸汽管道的相關屬性
           
            由于前期建模工作的定位、標高準確,因此,在進行管道、設備整合時更加方便,也為后續的碰撞檢測工作提供了很大的便利,提高了小組成員的工作效率。
           
            圖2.12主廠房設備、管道相關模型的初步整合
           
            3自動出圖
           
            完成電廠三維模型之后,利用MicroStation的動態視圖功能,可方便的實現二維圖紙自動出圖。三維模型修改后,二維模型能實現動態更新,想要出取理想的二維圖紙,對三維建模也存在一些要求。
           
            3.1建模精細化程度
           
            建模是三維設計的一項重要的工作,三維建模精細化程度的選取是至關重要的一個方面,模型過于精細,后續模型組織,出圖將消耗更多的時間成本,模型過于簡單,則無法達到設計的深度,無法體現設計者意圖。針對目前軟件硬件環境及實踐經驗,主廠房專業建?;疽笕缦拢喊?、梁、柱、墻、大體積混凝土、樓梯、門等各系統應按照設計要求詳細建模,而對于孔洞、窗、欄桿等則可以根據設計需要進行適當的取舍。比如大孔洞(樓梯孔等)必須在模型中體現,而管路開孔、橋架開孔則不必體現或視不同階段出圖要求酌情體現。又比如,樓梯應該按照設計要求建模,而欄桿則可根據設計深度要求進行簡化或者不做處理,以減小模型的體積,又能反映設計意圖。再比如,設備應根據圖紙尺寸建模,但是設備中的螺栓、螺母不作處理。建模過程中,如果將全場模型螺母都加入建模文件中,電腦運行負荷將多大,不利于工作。簡化前后的模型如下圖所示。
           
            圖3.1簡化模型圖3.2實際模型
           
            隨著軟件硬件水平的發展,可以適當提高建模精度,但并不意味著只要有處理效率高的軟件,硬件配置高就盡可能提高建模精度,因為建模精度越高,消耗的各種成本就越高,在滿足能滿足設計和工程需要的建模精度下,應該盡可能的簡化模型,以提高工作效率。
           
            3.2精選出圖模型
           
            精選出圖模型,剔除不必要的元素,是提高效率的前提?;谀P偷膹碗s性及時間成本的考慮,無法將整個完整模型進行出圖,也沒有必要選取整個完整的模型進行出圖。因此,出圖模型選取是出圖質量高低,出圖能否成功至關重要的一步。主廠房各專業管道布置圖,其中大部分是各層平面圖,因此篩選模型的時候可以按照分層原則,只選取跟出圖模型有關的各層模型,可以極大的減小模型容量,保證出圖的完整性和質量。
           
            3.3分層次建模
           
            主廠房建模應分層次建模,應用參考關系組裝模型,分層次建模雖然會適當增加模型的復雜性,但可以使各建模保持獨立性,條理層次清晰,不同人可以同時對各層進行操作,提高工作效率;分層次建模是后期出圖模型篩選的前提條件,可以提高后期出圖效率。但層次不宜過多,參考關系不宜過于復雜,否則會加大模型的復雜程度,影響工作效率。本次項目,各個專業都采用分層次建模的思路,每層模型包括每個專業所有的管線模型、設備模型,總裝模型參考各專業模型層,組合合成。
           
            模型精細化程度直接影響模型的復雜程度,建模精確程度將直接影響到出圖質量。因此,根據設計需要考慮建模精細化程度,提高建模精度,可以使三維模型滿足設計需要,提高工作效率。由三維模型得到的二維圖紙如圖4.3-4.7所示。
           
            圖4.3主廠房設備布置圖

            圖4.4水處理車間平面圖

            圖4.5水處理車間前視圖

            圖4.6ISO圖示例

            圖4.7管道布置平面圖
           
            3.3工程量計量
           
            三維信息模型承載著整場全部的數據,利用OPM對經過碰撞檢查及輕量化處理后的模型進行材料統計,可以對項目進行更準備的工程量計量。而準確的工程量計量是工程成本計算的基礎,控制了實際材料的支出,從源頭把住了設計成本。下圖是該項目構件、管道的材料報表[3]。
           
            圖3.6材料報表
           
            4結論
           
            本文結合南通如皋垃圾電廠項目介紹了BIM軟件在垃圾發電廠中的工程應用,展示了項目部分建筑和設備的布置圖以及管道和構件的材料報表,提出了在進行三維模型出圖過程中經常遇到的問題,并給出了一些進性模型輕量化的工程經驗。BIM技術的應用加快了項目的進度,控制了項目的成本,應盡快推廣到更多環保項目中。
           
            參考文獻
           
            [1]吳佳.垃圾焚燒發電廠BIM應用探索[J].建筑技術.2019,50(7):839-841.
           
            [2]敖凌云,敖雪.電廠主廠房BIM初探[J].電力勘測設計.2014(1):38-41.
           
            [3]左琦.BIM技術在垃圾焚燒發電廠工程項目中的應用概述[J].中文科技期刊數據庫(全文版)工程技術.2016(61):257.
           

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          市場周刊
          2020-11
          出刊日期:2020-11
          出刊周期:每月
          總481期
          出刊日期:(2014 07 08)
          出刊周期:每周
           
           
           
           

          Bentley三維軟件在模型出圖中的應用

          上海市機電設計研究院有限公司

            [摘要]

           
            結合實際工程項目,介紹了軟件BOPM(BentleyOpenPlantModeler)在垃圾發電廠中的工程應用。通過對全廠建筑、管線模型出圖,對垃圾發電廠模型精細化程度進行了分析。結果表明,在能滿足設計和工程需要的建模精度下,應該盡可能的簡化模型,以提高工作效率。對于工藝復雜的電廠設計起到了巨大的借鑒作用。
           
            [關鍵詞]
           
            BIM;簡化模型;模型出圖
           
            ApplicationofBentley3Dsoftwareinmodeldrawing
           
            LIUYu-ping,HUIWen-bo,YONGShi-wei
           
            Abstract:Combinedwithactualengineeringprojects,theengineeringapplicationofsoftwareBOPM(BentleyOpenPlantModeler)inwastepowerplantsisintroduced.Throughdrawingthewholeplantbuildingandpipelinemodel,therefinementdegreeofthegarbagepowerplantmodelwasanalyzed.Theresultsshowthat,withtheaccuracyofmodelingthatcanmeettheneedsofdesignandengineering,themodelshouldbesimplifiedasmuchaspossibletoimproveworkefficiency.Ithasplayedahugeroleinthedesignofpowerplantswithcomplexprocesses.
           
            1引言
           
            隨著人們生活水平得提高,“垃圾圍城”的現象日趨嚴重。因此,國家對“減量化、無害化、資源化”的垃圾發電廠通過處理垃圾進行發電的方式越來越重視[1]。但是,垃圾發電廠房設計中涉及多個專業,管線眾多、排列復雜,設備布置要求相對集中,采用傳統設計方式,存在著圖形表達和專業協同等諸多缺陷,一定程度上影響了整體工程的設計質量。BIM技術強調工程建設項目的全面信息化,強調信息模型和管理流程在工程建設全生命周期中的應用。其中,在工程設計方面,其三維建模、協同設計、數字化交付、節能分析、碰撞檢測等優勢顯露無遺。作為一種新型的設計手段,它正在引領這一場工程設計模式的變革[2]。
           
            本文旨在基于上海電氣環保集團上海市機電設計研究院有限公司(簡稱機電院)承接的南通如皋2250t/d垃圾焚燒電廠技擴改項目,介紹和分享運用Bentley軟件在自動出圖中的應用和經驗。
           
            2項目介紹
           
            上海電氣南通環保熱電公司垃圾處理量為2250t/d。工程范圍包括:主廠房、綜合水泵房、辦公宿舍樓、110KV配電所、冷卻循環水泵房、取水泵房、滲濾液處理車間、煙囪、水處理車間、污水處理站等建筑和廠區范圍內的道路、電纜溝以及綜合管網。通過運用BIM技術,開展了全專業的三維建模、碰撞檢查、設計復核、模型渲染、工程漫游等工作,形成南通垃圾焚燒電廠三維模型、施工圖紙、設備及材料清冊等三維交付所需要的技術資料。圖2.1是該項目全場模型展示。以下我們著重分享Bentley軟件公司的OpenPlantModeler軟件在BIM項目實施過程中模型出圖的應用。

            圖2.1上海電氣某垃圾焚燒發電項目效果圖
           
            典型建筑物三維模型如圖2.2~圖2.10所示。

            圖2.2主廠房建筑結構

            圖2.3主廠房辦公樓建筑模型圖                   2.4滲瀝液車間建筑模型

            圖2.5水處理車間設備模型圖                          2.6水處理車間總裝模型

            圖2.7廠房管道局部 圖                     2.8主廠房管道模型總裝
           


          圖2.9主廠房內部設備管道模型
            
            
            圖2.10垃圾廠站全景圖
           
            在項目進行初期,三維模型設計團隊根據專業,依次分為建筑、暖通、電氣、水工、熱機等小組,初期各專業小組根據圖紙分別各自獨立進行三維模型的設計工作。主廠房軸網的搭建是項目建模的第一步,主廠房的軸網是各專業建模定位標高的基準,為后續模型的總裝提供了極大的便利。
           
            熱機專業設計內容主要包括主蒸汽管道、主給水管道、鍋爐上水、疏水、排汽等管道,以熱機專業模型為例,使用OpenPlantModeler軟件進行熱機管道的搭建,可以實時查看管道屬性,包括管徑、壁厚、保溫層厚度、材質等信息,這一系列管道信息的錄入也為廠區后期數字化運維提供了便捷。
           

            圖2.11主蒸汽管道的相關屬性
           
            由于前期建模工作的定位、標高準確,因此,在進行管道、設備整合時更加方便,也為后續的碰撞檢測工作提供了很大的便利,提高了小組成員的工作效率。
           
            圖2.12主廠房設備、管道相關模型的初步整合
           
            3自動出圖
           
            完成電廠三維模型之后,利用MicroStation的動態視圖功能,可方便的實現二維圖紙自動出圖。三維模型修改后,二維模型能實現動態更新,想要出取理想的二維圖紙,對三維建模也存在一些要求。
           
            3.1建模精細化程度
           
            建模是三維設計的一項重要的工作,三維建模精細化程度的選取是至關重要的一個方面,模型過于精細,后續模型組織,出圖將消耗更多的時間成本,模型過于簡單,則無法達到設計的深度,無法體現設計者意圖。針對目前軟件硬件環境及實踐經驗,主廠房專業建?;疽笕缦拢喊?、梁、柱、墻、大體積混凝土、樓梯、門等各系統應按照設計要求詳細建模,而對于孔洞、窗、欄桿等則可以根據設計需要進行適當的取舍。比如大孔洞(樓梯孔等)必須在模型中體現,而管路開孔、橋架開孔則不必體現或視不同階段出圖要求酌情體現。又比如,樓梯應該按照設計要求建模,而欄桿則可根據設計深度要求進行簡化或者不做處理,以減小模型的體積,又能反映設計意圖。再比如,設備應根據圖紙尺寸建模,但是設備中的螺栓、螺母不作處理。建模過程中,如果將全場模型螺母都加入建模文件中,電腦運行負荷將多大,不利于工作。簡化前后的模型如下圖所示。
           
            圖3.1簡化模型圖3.2實際模型
           
            隨著軟件硬件水平的發展,可以適當提高建模精度,但并不意味著只要有處理效率高的軟件,硬件配置高就盡可能提高建模精度,因為建模精度越高,消耗的各種成本就越高,在滿足能滿足設計和工程需要的建模精度下,應該盡可能的簡化模型,以提高工作效率。
           
            3.2精選出圖模型
           
            精選出圖模型,剔除不必要的元素,是提高效率的前提?;谀P偷膹碗s性及時間成本的考慮,無法將整個完整模型進行出圖,也沒有必要選取整個完整的模型進行出圖。因此,出圖模型選取是出圖質量高低,出圖能否成功至關重要的一步。主廠房各專業管道布置圖,其中大部分是各層平面圖,因此篩選模型的時候可以按照分層原則,只選取跟出圖模型有關的各層模型,可以極大的減小模型容量,保證出圖的完整性和質量。
           
            3.3分層次建模
           
            主廠房建模應分層次建模,應用參考關系組裝模型,分層次建模雖然會適當增加模型的復雜性,但可以使各建模保持獨立性,條理層次清晰,不同人可以同時對各層進行操作,提高工作效率;分層次建模是后期出圖模型篩選的前提條件,可以提高后期出圖效率。但層次不宜過多,參考關系不宜過于復雜,否則會加大模型的復雜程度,影響工作效率。本次項目,各個專業都采用分層次建模的思路,每層模型包括每個專業所有的管線模型、設備模型,總裝模型參考各專業模型層,組合合成。
           
            模型精細化程度直接影響模型的復雜程度,建模精確程度將直接影響到出圖質量。因此,根據設計需要考慮建模精細化程度,提高建模精度,可以使三維模型滿足設計需要,提高工作效率。由三維模型得到的二維圖紙如圖4.3-4.7所示。
           
            圖4.3主廠房設備布置圖

            圖4.4水處理車間平面圖

            圖4.5水處理車間前視圖

            圖4.6ISO圖示例

            圖4.7管道布置平面圖
           
            3.3工程量計量
           
            三維信息模型承載著整場全部的數據,利用OPM對經過碰撞檢查及輕量化處理后的模型進行材料統計,可以對項目進行更準備的工程量計量。而準確的工程量計量是工程成本計算的基礎,控制了實際材料的支出,從源頭把住了設計成本。下圖是該項目構件、管道的材料報表[3]。
           
            圖3.6材料報表
           
            4結論
           
            本文結合南通如皋垃圾電廠項目介紹了BIM軟件在垃圾發電廠中的工程應用,展示了項目部分建筑和設備的布置圖以及管道和構件的材料報表,提出了在進行三維模型出圖過程中經常遇到的問題,并給出了一些進性模型輕量化的工程經驗。BIM技術的應用加快了項目的進度,控制了項目的成本,應盡快推廣到更多環保項目中。
           
            參考文獻
           
            [1]吳佳.垃圾焚燒發電廠BIM應用探索[J].建筑技術.2019,50(7):839-841.
           
            [2]敖凌云,敖雪.電廠主廠房BIM初探[J].電力勘測設計.2014(1):38-41.
           
            [3]左琦.BIM技術在垃圾焚燒發電廠工程項目中的應用概述[J].中文科技期刊數據庫(全文版)工程技術.2016(61):257.
           

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