BIM技术在火力发电厂设计中的应用研究

弭肖肖

摘要∶近20年来，我国的电力工业发展迅猛，其中火电在新增装机中所占比例最大。火电项目具有投资金额大、参与专业面多、建设周期长以及工艺系统复杂等特点，在建设过程中经常会出现一些问题，比如沟通不到位、信息不对称等，进而影响电力建设的顺利进行。本文对BIM技术在火力发电厂设计中的应用进行研究。

关键词∶BIM 技术：火力发电厂：应用

1B1M 技术特点

与传统设计技术相比，BIM 技术在火电工程设计中具有以下几点应用优势：

1.1可视化

采用传统设计手段，各专业一般都采用平面三视图方式进行设计意图 的表达，但是设计成果需要看图的人员在大脑里对三视图图纸进行综合构 图。反之，BIM 具有立体可视化的特点，可以用三维模型将项目的特性和功能形象地展示出来，即使非专业出身的人员也能较容易理解设计者意图。 此外，在三维模型空间下，设计者能够更加充分灵活地利用空间，使得建筑内工艺设备布置更加合理紧凑。

1.2协调性

火电项目是一个系统复杂的工程，涉及专业多，工序复杂，参建单位多，信息沟通频繁。在项目设计过程中，由于各专业间交流与沟通不充分导致管线、设备、构架等碰撞，在施工前很难发现。在项目实施的各阶段、各环节，无论是作为施工方或者是业主、设计单位等，在成本、进度、质量等方面需要做好协调配合工作。在传统的项目实施中，由于各参与方对 项目信息的掌握和理解程度不同，出现认识偏差，再加上沟通不充分，常常导致一些不可预知的差错，需要通过后期补救措施来减少损失，导致设计成本增加、工期延误等。BIM 技术可以使得不同专业在同一模型空间进行协同设计，在设计阶段就可以发现问题并及时解决，做到事前控制，对节省工期和节约成本起到重要作用。

1.3模拟性

BIM 模型是工程建设项目的真实体现，模型由带有设计信息的构件和设备组成。除此之外，BIM 模型还可以模拟用传统设计方式难以开展的工作，如方案模拟、施工模拟、节能分析等。对各种方案进行模拟，可直观 地发现设计方案中的缺点和问题，对设计成果的合理性进行检查，减少设 计差错;通过将施工技术、流程进行模拟，来制定施工方案，指导施工。

2B1M 技术在设计中的应用

2.1协同设计

火电厂设计中一般工艺专业多采用 PDMs 进行工艺管道数字化设计，土建相关专业采用 Autodesk 的 Revit 作为 BIM 技术进行设计。协同设计一方面需要考虑土建设计平台 Revit 与工艺管道设计平台PDMs 的协同设计; 另一方面需要考虑土建设计平台 Revit 内结构、建筑、暖通和供水等专业间的协同设计。在土建各专业进行协同设计时，Revit 主要提供两种协同工作方式。一是工作集模式，各设计师在同一个存储在网络服务器上的中心 文件的各本地副本上工作，最后将成果统一更新至中心文件，中心文件作为最后的交付物;二是链接模式，各设计师独立创建各自的模型，彼此之间通过链接（类似于 AutoCAD 的外部参照）方式进行协作，最后将一个包含所有链接的整合文件和每一个链接文件一起打包交付。工作集模式相较于链接模式是一种较为先进的协同工作方式，但是对于操作标准化的要求 程度较高。现阶段，建议采用的方式为：同专业内采用工作集协同模式，不同专业间采用模型链接协同模式。

2.2提资管理

在火电厂设计中，各专业间的沟通以提资的形式完成，工艺专业和 土建专业间相互提资量巨大，主要包括所有设备和管道的荷载点、管道穿墙穿楼板的开孔和以及安装预埋件等资料。采用传统设计时，工艺专业在 PDMs 完成布置设计后，将荷载资料以 CAD 形式提供给结构专业，结构专业完成结构分析后，将结构布置及截面尺寸以 CAD 形式返给工艺专业进行后续设计。在实际施工图设计中，由于资料变更、方案优化等，工 艺和结构专业往往需要多次配合方能完成，整个过程涉及 PDMs、CAD 及分析软件等多个软件，数据量大，传输环节多，人工处理易出错，效率不高。为改善传统设计流程、提高提资效率，可开发提资管理软件。该软件应具备以下一些功能，比如在墙、楼板上自动开孔，并判断开孔位置、大 小是否合适;自动计算各种情况荷载需要的埋件规格;自动判断主厂房开 孔、埋件是否遗漏或者多出;自动根据工艺专业支吊架型式完成埋件或荷载点的布置;自动将工艺、土建专业在三维中的荷载数据传递到 PKPM 和sTADPR0软件等结构计算软件中，可以完成双向交互式结构设计、计算工作。该软件可以大幅度减少在工艺和土建专业间的配合工作量，大幅提高资料传递的质量和效率。

2.3标准体系

火电厂设计中土建 BIM 设计涉及专业多、建构筑物种类多、设计内容和深度差异大，采用 Revit 软件进行 BIM 设计时根据 Revit 软件特点，有必要制定 Revit 标准体系，对土建 BIM 设计各专业的设计内容、深度、成果等进行统一要求，规范设计，提高设计成品质量。Revit 土建数字化设计平台涉及的专业主要包括结构、建筑、暖通、总图、供水、电气等。Revit 标准体系应包括以下内容：1）设计资源标准：设计软件、系统及硬件配置要求、人力资源架构;2）设计行为标准：设计流程、数据传递、设计深度、协同设计、模型拆分、模型整合、碰撞检查;3）设计内容标准：文件管理夹结构及命名规则、样板文件、颜色方案、材质库、填充图案及贴图库、出图标准、明细表、材料报表;4）专业实施标准：以本专业具有代表性的、重要性的建构筑物以及施工图卷册为例，编写本专业的标准设计流程、方法。成果应提交模型、图纸、报表以及标准设计流程、方法等;5）族标准及管理：族的分类、命名原则、族文件标准、族文件管理;6）交付标准：交付内容、交付深度、交付要求、交付物数据格式。

2.4族库管理

族是项目的最基本构建单元，族的设计应满足工程设计要求。在项目进行过程中，族文件一般由设计人员制作，由于设计人员的技术背景及专业知识水平各不相同，导致族文件的质量千差万别。利用 Revit 开展 BIM设计的专业多，族文件种类庞杂，对族文件的管理要求较高。族文件的标 准化制作，族库资源的合理管理和有效利用，可大大提高 BIM 设计的质量和效率，降低 BIM 实施成本，减少 BIM 设计技术推动的阻力。在设计与创建族文件时，应综合考虑以下关键因素。

1）族文件能够满足行业习惯的分类体系和模型的最小颗粒度;2）应选择合适的族样板文件进行族文件制作;3）族文件的插人点应符合工程 师习惯，例如柱的插人点应为柱中心;4）不同的视图及详细程度应满足出图表达的需要;5）在满足需求的情况下，族文件应越简单越好，应尽量避免过多的嵌套（一般不宜超过3层），尽量避免采用缓和曲线建模、尽量避免过多数学运算、尽量创建一些子类别，便于在项目中通过视图可见性控制等。族的收集和上传的过程，也是对族进行标准化和规范化的过程。在族的收集上传过程中，主要需要进行以下几方面的工作：1）族模型文件的收集;2）二维图例的指定及关联;3）元数据的指定、三维轻量化浏览模型的生成（方便在使用时不用加载模型即可浏览，以方便使用和 查找）、族预览图的生成;4）族参数名称检查及规范化;5）族规格数据 的整理及規范化。

结束语

总而言之，在火力发电厂设计中充分利用 BIM 技术，可以提高工程项目施工图设计的精确性，提高设计成果的信息化水平，丰富设计成果的多 样性，极大地提高设计成果的质量。

参考文献 ：

[1]夏敏莹 .BIM 在电力建设工程中的应用[J].科技与新，2018，13：152-153.

[2]徐启航.电建项目 BI 应用前景分析 [C]. 第三届全国 BIM 学术会议论文集.上海，2017：49-52.