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Bentley三维软件在模型出图中的应用

2020-10-19 来源:上海市机电设计研究院有限公司 作者:刘玉平,惠文博,雍士玮
本文摘要:介绍了软件BOPM(BentleyOpenPlantModeler)在垃圾发电厂中的工程应用。通过对全厂建筑、管线模型出图,对垃圾发电厂模型精细化程度进行了分析。
  [摘要]
 
  结合实际工程项目,介绍了软件BOPM(BentleyOpenPlantModeler)在垃圾发电厂中的工程应用。通过对全厂建筑、管线模型出图,对垃圾发电厂模型精细化程度进行了分析。结果表明,在能满足设计和工程需要的建模精度下,应该尽可能的简化模型,以提高工作效率。对于工艺复杂的电厂设计起到了巨大的借鉴作用。
 
  [关键词]
 
  BIM;简化模型;模型出图
 
  ApplicationofBentley3Dsoftwareinmodeldrawing
 
  LIUYu-ping,HUIWen-bo,YONGShi-wei
 
  Abstract:Combinedwithactualengineeringprojects,theengineeringapplicationofsoftwareBOPM(BentleyOpenPlantModeler)inwastepowerplantsisintroduced.Throughdrawingthewholeplantbuildingandpipelinemodel,therefinementdegreeofthegarbagepowerplantmodelwasanalyzed.Theresultsshowthat,withtheaccuracyofmodelingthatcanmeettheneedsofdesignandengineering,themodelshouldbesimplifiedasmuchaspossibletoimproveworkefficiency.Ithasplayedahugeroleinthedesignofpowerplantswithcomplexprocesses.
 
  1引言
 
  随着人们生活水平得提高,“垃圾围城”的现象日趋严重。因此,国家对“减量化、无害化、资源化”的垃圾发电厂通过处理垃圾进行发电的方式越来越重视[1]。但是,垃圾发电厂房设计中涉及多个专业,管线众多、排列复杂,设备布置要求相对集中,采用传统设计方式,存在着图形表达和专业协同等诸多缺陷,一定程度上影响了整体工程的设计质量。BIM技术强调工程建设项目的全面信息化,强调信息模型和管理流程在工程建设全生命周期中的应用。其中,在工程设计方面,其三维建模、协同设计、数字化交付、节能分析、碰撞检测等优势显露无遗。作为一种新型的设计手段,它正在引领这一场工程设计模式的变革[2]。
 
  本文旨在基于上海电气环保集团上海市机电设计研究院有限公司(简称机电院)承接的南通如皋2250t/d垃圾焚烧电厂技扩改项目,介绍和分享运用Bentley软件在自动出图中的应用和经验。
 
  2项目介绍
 
  上海电气南通环保热电公司垃圾处理量为2250t/d。工程范围包括:主厂房、综合水泵房、办公宿舍楼、110KV配电所、冷却循环水泵房、取水泵房、渗滤液处理车间、烟囱、水处理车间、污水处理站等建筑和厂区范围内的道路、电缆沟以及综合管网。通过运用BIM技术,开展了全专业的三维建模、碰撞检查、设计复核、模型渲染、工程漫游等工作,形成南通垃圾焚烧电厂三维模型、施工图纸、设备及材料清册等三维交付所需要的技术资料。图2.1是该项目全场模型展示。以下我们着重分享Bentley软件公司的OpenPlantModeler软件在BIM项目实施过程中模型出图的应用。

  图2.1上海电气某垃圾焚烧发电项目效果图
 
  典型建筑物三维模型如图2.2~图2.10所示。

  图2.2主厂房建筑结构

  图2.3主厂房办公楼建筑模型图                   2.4渗沥液车间建筑模型

  图2.5水处理车间设备模型图                          2.6水处理车间总装模型

  图2.7厂房管道局部 图                     2.8主厂房管道模型总装
 


图2.9主厂房内部设备管道模型
  
  
  图2.10垃圾厂站全景图
 
  在项目进行初期,三维模型设计团队根据专业,依次分为建筑、暖通、电气、水工、热机等小组,初期各专业小组根据图纸分别各自独立进行三维模型的设计工作。主厂房轴网的搭建是项目建模的第一步,主厂房的轴网是各专业建模定位标高的基准,为后续模型的总装提供了极大的便利。
 
  热机专业设计内容主要包括主蒸汽管道、主给水管道、锅炉上水、疏水、排汽等管道,以热机专业模型为例,使用OpenPlantModeler软件进行热机管道的搭建,可以实时查看管道属性,包括管径、壁厚、保温层厚度、材质等信息,这一系列管道信息的录入也为厂区后期数字化运维提供了便捷。
 

  图2.11主蒸汽管道的相关属性
 
  由于前期建模工作的定位、标高准确,因此,在进行管道、设备整合时更加方便,也为后续的碰撞检测工作提供了很大的便利,提高了小组成员的工作效率。
 
  图2.12主厂房设备、管道相关模型的初步整合
 
  3自动出图
 
  完成电厂三维模型之后,利用MicroStation的动态视图功能,可方便的实现二维图纸自动出图。三维模型修改后,二维模型能实现动态更新,想要出取理想的二维图纸,对三维建模也存在一些要求。
 
  3.1建模精细化程度
 
  建模是三维设计的一项重要的工作,三维建模精细化程度的选取是至关重要的一个方面,模型过于精细,后续模型组织,出图将消耗更多的时间成本,模型过于简单,则无法达到设计的深度,无法体现设计者意图。针对目前软件硬件环境及实践经验,主厂房专业建模基本要求如下:板、梁、柱、墙、大体积混凝土、楼梯、门等各系统应按照设计要求详细建模,而对于孔洞、窗、栏杆等则可以根据设计需要进行适当的取舍。比如大孔洞(楼梯孔等)必须在模型中体现,而管路开孔、桥架开孔则不必体现或视不同阶段出图要求酌情体现。又比如,楼梯应该按照设计要求建模,而栏杆则可根据设计深度要求进行简化或者不做处理,以减小模型的体积,又能反映设计意图。再比如,设备应根据图纸尺寸建模,但是设备中的螺栓、螺母不作处理。建模过程中,如果将全场模型螺母都加入建模文件中,电脑运行负荷将多大,不利于工作。简化前后的模型如下图所示。
 
  图3.1简化模型图3.2实际模型
 
  随着软件硬件水平的发展,可以适当提高建模精度,但并不意味着只要有处理效率高的软件,硬件配置高就尽可能提高建模精度,因为建模精度越高,消耗的各种成本就越高,在满足能满足设计和工程需要的建模精度下,应该尽可能的简化模型,以提高工作效率。
 
  3.2精选出图模型
 
  精选出图模型,剔除不必要的元素,是提高效率的前提。基于模型的复杂性及时间成本的考虑,无法将整个完整模型进行出图,也没有必要选取整个完整的模型进行出图。因此,出图模型选取是出图质量高低,出图能否成功至关重要的一步。主厂房各专业管道布置图,其中大部分是各层平面图,因此筛选模型的时候可以按照分层原则,只选取跟出图模型有关的各层模型,可以极大的减小模型容量,保证出图的完整性和质量。
 
  3.3分层次建模
 
  主厂房建模应分层次建模,应用参考关系组装模型,分层次建模虽然会适当增加模型的复杂性,但可以使各建模保持独立性,条理层次清晰,不同人可以同时对各层进行操作,提高工作效率;分层次建模是后期出图模型筛选的前提条件,可以提高后期出图效率。但层次不宜过多,参考关系不宜过于复杂,否则会加大模型的复杂程度,影响工作效率。本次项目,各个专业都采用分层次建模的思路,每层模型包括每个专业所有的管线模型、设备模型,总装模型参考各专业模型层,组合合成。
 
  模型精细化程度直接影响模型的复杂程度,建模精确程度将直接影响到出图质量。因此,根据设计需要考虑建模精细化程度,提高建模精度,可以使三维模型满足设计需要,提高工作效率。由三维模型得到的二维图纸如图4.3-4.7所示。
 
  图4.3主厂房设备布置图

  图4.4水处理车间平面图

  图4.5水处理车间前视图

  图4.6ISO图示例

  图4.7管道布置平面图
 
  3.3工程量计量
 
  三维信息模型承载着整场全部的数据,利用OPM对经过碰撞检查及轻量化处理后的模型进行材料统计,可以对项目进行更准备的工程量计量。而准确的工程量计量是工程成本计算的基础,控制了实际材料的支出,从源头把住了设计成本。下图是该项目构件、管道的材料报表[3]。
 
  图3.6材料报表
 
  4结论
 
  本文结合南通如皋垃圾电厂项目介绍了BIM软件在垃圾发电厂中的工程应用,展示了项目部分建筑和设备的布置图以及管道和构件的材料报表,提出了在进行三维模型出图过程中经常遇到的问题,并给出了一些进性模型轻量化的工程经验。BIM技术的应用加快了项目的进度,控制了项目的成本,应尽快推广到更多环保项目中。
 
  参考文献
 
  [1]吴佳.垃圾焚烧发电厂BIM应用探索[J].建筑技术.2019,50(7):839-841.
 
  [2]敖凌云,敖雪.电厂主厂房BIM初探[J].电力勘测设计.2014(1):38-41.
 
  [3]左琦.BIM技术在垃圾焚烧发电厂工程项目中的应用概述[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术.2016(61):257.
 

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专  题
 
 
 
封面人物
市场周刊
2020-07
出刊日期:2020-07
出刊周期:每月
总481期
出刊日期:(2014 07 08)
出刊周期:每周
 
 
 
 

Bentley三维软件在模型出图中的应用

上海市机电设计研究院有限公司

  [摘要]

 
  结合实际工程项目,介绍了软件BOPM(BentleyOpenPlantModeler)在垃圾发电厂中的工程应用。通过对全厂建筑、管线模型出图,对垃圾发电厂模型精细化程度进行了分析。结果表明,在能满足设计和工程需要的建模精度下,应该尽可能的简化模型,以提高工作效率。对于工艺复杂的电厂设计起到了巨大的借鉴作用。
 
  [关键词]
 
  BIM;简化模型;模型出图
 
  ApplicationofBentley3Dsoftwareinmodeldrawing
 
  LIUYu-ping,HUIWen-bo,YONGShi-wei
 
  Abstract:Combinedwithactualengineeringprojects,theengineeringapplicationofsoftwareBOPM(BentleyOpenPlantModeler)inwastepowerplantsisintroduced.Throughdrawingthewholeplantbuildingandpipelinemodel,therefinementdegreeofthegarbagepowerplantmodelwasanalyzed.Theresultsshowthat,withtheaccuracyofmodelingthatcanmeettheneedsofdesignandengineering,themodelshouldbesimplifiedasmuchaspossibletoimproveworkefficiency.Ithasplayedahugeroleinthedesignofpowerplantswithcomplexprocesses.
 
  1引言
 
  随着人们生活水平得提高,“垃圾围城”的现象日趋严重。因此,国家对“减量化、无害化、资源化”的垃圾发电厂通过处理垃圾进行发电的方式越来越重视[1]。但是,垃圾发电厂房设计中涉及多个专业,管线众多、排列复杂,设备布置要求相对集中,采用传统设计方式,存在着图形表达和专业协同等诸多缺陷,一定程度上影响了整体工程的设计质量。BIM技术强调工程建设项目的全面信息化,强调信息模型和管理流程在工程建设全生命周期中的应用。其中,在工程设计方面,其三维建模、协同设计、数字化交付、节能分析、碰撞检测等优势显露无遗。作为一种新型的设计手段,它正在引领这一场工程设计模式的变革[2]。
 
  本文旨在基于上海电气环保集团上海市机电设计研究院有限公司(简称机电院)承接的南通如皋2250t/d垃圾焚烧电厂技扩改项目,介绍和分享运用Bentley软件在自动出图中的应用和经验。
 
  2项目介绍
 
  上海电气南通环保热电公司垃圾处理量为2250t/d。工程范围包括:主厂房、综合水泵房、办公宿舍楼、110KV配电所、冷却循环水泵房、取水泵房、渗滤液处理车间、烟囱、水处理车间、污水处理站等建筑和厂区范围内的道路、电缆沟以及综合管网。通过运用BIM技术,开展了全专业的三维建模、碰撞检查、设计复核、模型渲染、工程漫游等工作,形成南通垃圾焚烧电厂三维模型、施工图纸、设备及材料清册等三维交付所需要的技术资料。图2.1是该项目全场模型展示。以下我们着重分享Bentley软件公司的OpenPlantModeler软件在BIM项目实施过程中模型出图的应用。

  图2.1上海电气某垃圾焚烧发电项目效果图
 
  典型建筑物三维模型如图2.2~图2.10所示。

  图2.2主厂房建筑结构

  图2.3主厂房办公楼建筑模型图                   2.4渗沥液车间建筑模型

  图2.5水处理车间设备模型图                          2.6水处理车间总装模型

  图2.7厂房管道局部 图                     2.8主厂房管道模型总装
 


图2.9主厂房内部设备管道模型
  
  
  图2.10垃圾厂站全景图
 
  在项目进行初期,三维模型设计团队根据专业,依次分为建筑、暖通、电气、水工、热机等小组,初期各专业小组根据图纸分别各自独立进行三维模型的设计工作。主厂房轴网的搭建是项目建模的第一步,主厂房的轴网是各专业建模定位标高的基准,为后续模型的总装提供了极大的便利。
 
  热机专业设计内容主要包括主蒸汽管道、主给水管道、锅炉上水、疏水、排汽等管道,以热机专业模型为例,使用OpenPlantModeler软件进行热机管道的搭建,可以实时查看管道属性,包括管径、壁厚、保温层厚度、材质等信息,这一系列管道信息的录入也为厂区后期数字化运维提供了便捷。
 

  图2.11主蒸汽管道的相关属性
 
  由于前期建模工作的定位、标高准确,因此,在进行管道、设备整合时更加方便,也为后续的碰撞检测工作提供了很大的便利,提高了小组成员的工作效率。
 
  图2.12主厂房设备、管道相关模型的初步整合
 
  3自动出图
 
  完成电厂三维模型之后,利用MicroStation的动态视图功能,可方便的实现二维图纸自动出图。三维模型修改后,二维模型能实现动态更新,想要出取理想的二维图纸,对三维建模也存在一些要求。
 
  3.1建模精细化程度
 
  建模是三维设计的一项重要的工作,三维建模精细化程度的选取是至关重要的一个方面,模型过于精细,后续模型组织,出图将消耗更多的时间成本,模型过于简单,则无法达到设计的深度,无法体现设计者意图。针对目前软件硬件环境及实践经验,主厂房专业建模基本要求如下:板、梁、柱、墙、大体积混凝土、楼梯、门等各系统应按照设计要求详细建模,而对于孔洞、窗、栏杆等则可以根据设计需要进行适当的取舍。比如大孔洞(楼梯孔等)必须在模型中体现,而管路开孔、桥架开孔则不必体现或视不同阶段出图要求酌情体现。又比如,楼梯应该按照设计要求建模,而栏杆则可根据设计深度要求进行简化或者不做处理,以减小模型的体积,又能反映设计意图。再比如,设备应根据图纸尺寸建模,但是设备中的螺栓、螺母不作处理。建模过程中,如果将全场模型螺母都加入建模文件中,电脑运行负荷将多大,不利于工作。简化前后的模型如下图所示。
 
  图3.1简化模型图3.2实际模型
 
  随着软件硬件水平的发展,可以适当提高建模精度,但并不意味着只要有处理效率高的软件,硬件配置高就尽可能提高建模精度,因为建模精度越高,消耗的各种成本就越高,在满足能满足设计和工程需要的建模精度下,应该尽可能的简化模型,以提高工作效率。
 
  3.2精选出图模型
 
  精选出图模型,剔除不必要的元素,是提高效率的前提。基于模型的复杂性及时间成本的考虑,无法将整个完整模型进行出图,也没有必要选取整个完整的模型进行出图。因此,出图模型选取是出图质量高低,出图能否成功至关重要的一步。主厂房各专业管道布置图,其中大部分是各层平面图,因此筛选模型的时候可以按照分层原则,只选取跟出图模型有关的各层模型,可以极大的减小模型容量,保证出图的完整性和质量。
 
  3.3分层次建模
 
  主厂房建模应分层次建模,应用参考关系组装模型,分层次建模虽然会适当增加模型的复杂性,但可以使各建模保持独立性,条理层次清晰,不同人可以同时对各层进行操作,提高工作效率;分层次建模是后期出图模型筛选的前提条件,可以提高后期出图效率。但层次不宜过多,参考关系不宜过于复杂,否则会加大模型的复杂程度,影响工作效率。本次项目,各个专业都采用分层次建模的思路,每层模型包括每个专业所有的管线模型、设备模型,总装模型参考各专业模型层,组合合成。
 
  模型精细化程度直接影响模型的复杂程度,建模精确程度将直接影响到出图质量。因此,根据设计需要考虑建模精细化程度,提高建模精度,可以使三维模型满足设计需要,提高工作效率。由三维模型得到的二维图纸如图4.3-4.7所示。
 
  图4.3主厂房设备布置图

  图4.4水处理车间平面图

  图4.5水处理车间前视图

  图4.6ISO图示例

  图4.7管道布置平面图
 
  3.3工程量计量
 
  三维信息模型承载着整场全部的数据,利用OPM对经过碰撞检查及轻量化处理后的模型进行材料统计,可以对项目进行更准备的工程量计量。而准确的工程量计量是工程成本计算的基础,控制了实际材料的支出,从源头把住了设计成本。下图是该项目构件、管道的材料报表[3]。
 
  图3.6材料报表
 
  4结论
 
  本文结合南通如皋垃圾电厂项目介绍了BIM软件在垃圾发电厂中的工程应用,展示了项目部分建筑和设备的布置图以及管道和构件的材料报表,提出了在进行三维模型出图过程中经常遇到的问题,并给出了一些进性模型轻量化的工程经验。BIM技术的应用加快了项目的进度,控制了项目的成本,应尽快推广到更多环保项目中。
 
  参考文献
 
  [1]吴佳.垃圾焚烧发电厂BIM应用探索[J].建筑技术.2019,50(7):839-841.
 
  [2]敖凌云,敖雪.电厂主厂房BIM初探[J].电力勘测设计.2014(1):38-41.
 
  [3]左琦.BIM技术在垃圾焚烧发电厂工程项目中的应用概述[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术.2016(61):257.