基于BIM技术水处理构筑物建模研究

摘 要：城市化进程不断向前推进，污水和饮用水的处理要求不断提高。市政水处理工程类型多、精度高、施工与管理困难。BIM技术克服了以往二维设计的缺陷，具备直观、精准的优点，实现对施工过程中人力、材料、成本等环节的可视化模拟，让市政水处理工程的施工效率和施工质量得到提高。

关键词：BIM；水处理构筑物；建模

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.016

0 引言

建筑行业持续发展，建筑物构造日趋复杂，水处理构筑物施工难度逐渐增加，二维设计已经无法满足发展需求。因此，需要运用Revit平台体现BIM理念，加快建模速度，为水处理构筑物提供精确、可视化模型。

1 BIM技术介绍

BIM指的是建筑信息模型，在三维数字技术的支持下，集成建筑工程各阶段数据，实现对建筑工程全生命周期的数字化展示。此技术在使用过程中具备可视化、模拟性等特点，包含了以往二维设计等技术内容。其不仅可提高设计精度、提高效率，还能节约成本，功能较为强大。当前的发达国家，此项技术的应用已达到成熟阶段，我国某些设计院也开始将这项技术应用在设计之中。但我国应用时间尚短，一些问题仍需深入研究。

2 水处理构筑物设计的拆分建模

水处理构筑物重复使用率较高，在各个水处理工程中，功能大同小异，但具体尺寸差异明显。在建模时，如遇构造复杂的构筑物，拆分成几部分单体，然后拼装建模。在利用Revit建模时，先对构筑物内部构造进行分析，根据实际情况选定拆分顺序。通常情况下，按照从下向上的顺序开展拆分，将一个复杂模型拆分成多个小模型。具体而言，可横向分为三个部分：第一部分包括专业、功能单元、构造单元等层次；第二部分第一层是建筑、结构，第二层絮凝区、出水区等，第三层是梁、板、柱等，第四层是立方体、球体等；第三部分第一层包括工艺、电气、机械等，第二层有各种管道、线路等，第三层是管道及构件、电缆等，最后一层是立方体、球体等[1]。在判定基础图元时，需先查看拆分建模具体到何种层次，将对应层次的构件作为此次建模的基础图元，具体还要视其重复利用的要求，不需提前制作重复利用率极低的构件。比如，建筑物的门、窗等构件重复使用频率较高，在不同工程中当中均需使用，这些构件应受到重视，Revit平台也对此有深刻认知，系统着重创建此类构件库[2]。但水处理构筑物与房屋建筑存在明显差异，构筑物会反复使用，各水处理工程中的构筑物构造基本无差异，仅有某些功能单元和构架尺寸存在差别。在分析构筑物单体时，要注重研究功能单元，如此才可以合理建模。由此分析，可根据功能单元开发构件。在构造子部件的同时，也要处理好构造单元问题。电气等设备、管线布置等方面的问题处理时限制较少[3]。

3 水处理构筑物参数化建模

此种建模方式也可以实现快速建模。具体而言，首先拆分单体参数化，随后实施整体参数化。在Revit平台中，仅可在族中设置参数，无法在项目中实现。可根据工程实际要求调整参数，创建出符合实际要求的模型。在设置族参数时，分为实例和类两种参数，通常情况下选择实例参数。为实现参数管理的便利，达到统一管理的目的，要创建共享参数文件。对经常使用的变量进行统一命名，如此能在以后的统计中起到积极意义。在参数化过程中，控制参数相对较多，建模受到的限制增大。因而此种方式在水处理工程中并未得到较多应用，仅在某些构造较为简单的阀门井、顶管井等中发挥一定作用。经过参数化处理后，加强了对设计的控制。在实际设计中，要从构件库当中选择符合要求的构件，经过调整后，以“搭积木”的方式实施拼装。

4 水处理构筑物的协同建模

在每个水处理工程中，包含的构筑物相对较多，每个构筑物都具有较强的独立性，在管网的支持下，实现各个构筑物之间的连接，共同组成一个系统。对每个构筑物的专业而言，其中的工艺、建筑和结构等专业彼此联系较为密切。工艺负责限定尺寸，然后由工作人员绘制成草图转交到建筑和结构专业。建筑专业负责创建上部建筑物对应的模型，下部建筑部分的模型则由结构专业全程处理。在创建BIM模型时，工艺专业专攻管理系统。

5 水处理构筑物拆分建模实例分析

此次研究的对象是均质滤料滤池，其属于构造较为复杂的构造物。如使用传统的二维设计方法，由于其中包含的平面和剖面较繁复，需要处理的问题较多。对此种类型的单体构筑物而言，在创建模型时，要依据实际情况对其内部实施划分。其中，上层建筑部分的建模需在Revit的支持下实现，剩余部分的建模需要依靠Revit的族完成。由于滤池池体部分较为复杂，需要继续细分，对底板、滤板、进水总渠等实施全面研究，结合功能单元判断尺寸参数，此部分的建模速度较快、精度较高。

6 水处理构筑物测算

可将模型导入Robot实施计算，随后整理计算结果，录入到Revit structure之中实现出图。Revit structure模型利用Robot进行计算的适用范围如下：（1）材料及其参数，与材料有关的全部参数都可在Revit structure处理之后开展计算。（2）轴线、楼板、洞口等。（3）地震、点荷载以及风荷载等类型荷载。

此过程中需要注意：（1）在创建力学分析模型的过程中，不可纳入墙、柱、梁等部分，自建族与内建模型也在禁止之列，应使用符合要求的模型，否则就会造成模型存在缺失。（2）创建模型时，要应用Revit的连接功能实现连接，否则模型的精确程度就会受到负面影响。（3）实际上，Revit structure的分析模块没有达到完善的地步，一切结构结算应先经过Robot处理，然后再开展模型的测算。

7 总结

由于BIM软件在我国出现时间较短，需要在理论与实践方面加强研究。BIM在设计领域颠覆了以往的设计方式，实现了设计-建设-管理的有效协调，使设计人员在设计初期就可兼顾到用户体验等问题。此外，BIM技术还让参与设计的工作人员的理念能得到充分展示。

参考文献：

[1]张晓菲，李嘉军，王凯等.基于BIM的复杂项目群体设计协调管理方式研究——后世博B片区项目群体为例[J].土木建筑工程信息技术，2014，24（05）：81-88.

[2]韦巍.BIM技术在市政给排水构筑物设计中的应用[J].中国市政工程，2014，17（05）：42-43.

[3]王新刚，陈芳艳，唐玉斌.《水处理构筑物设计》课程教学方法改革[J].科技创新导报，2014，16（29）：181.

作者简介：刘键敏（1986-），男，福建宁德人，工学硕士，工程师，主要从事水处理、工程管理研究。