基于BIMSpace的换流站工程建筑给排水三维设计研究

吴 丹，李越茂，姚 枫

(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)

0 引言

直流输电工程的大规模建设突破了能源输送瓶颈，解决了我国能源分布和电力负荷严重不匹配等问题。而换流站是直流输电的核心，在信息化迅速发展的大环境下，对换流站的三维设计也提出了更高要求。目前，因为三维设计软件普遍存在建模效率低、出图功能不齐全以及协同设计功能不完善等问题，大部分设计院仍然沿用传统的二维设计手段，导致建筑给排水三维设计的推广进展缓慢。针对这些难点，笔者对BIMSpace的功能及操作技巧进行研究，并将其应用于实际工程的三维设计中，提高了建筑给排水三维设计的效率，并使专业间的协同设计更加深入、细致。

1 软件简介

Revit是面向建筑、结构和机电设计的一体化建筑信息模型 (building information modeling，BIM)设计软件。使用Revit进行建筑给排水三维设计，不仅可以实现智能建模，还能实现参数化变更管理。但单纯采用Revit进行建筑物室内给排水三维设计存在设备管道布置效率低、图面标注命令不全、协同设计功能不完善等缺点[1]。

BIMSpace是针对建筑设计行业、基于Revit平台的二次开发软件，内置符合中国标准规范的设计样板和本地化族库，并提供设备快速布置、管道智能连接、批量注释等高效的建模辅助工具。通过在换流站工程建筑给排水三维设计中使用BIMSpace，可弥补Revit的不足，大大提高建模和出图的效率。

2 换流站工程建筑给排水三维设计应用实例

以某换流站工程中的综合楼为建筑实例，采用Revit软件结合BIMSpace插件，对它的建筑给排水系统进行三维设计，并根据模型抽取相关图纸，解决管道的碰撞交叉问题及用量统计问题。

2.1 项目定制

2.1.1 项目模板定制

在设计开始之初，根据该工程特点定制相应的图纸和报表模板[2]，以便在出图过程中直接调用。通过模板定制，可减少重复性的载入工作，且图纸和表格表达形式统一，能有效减少后期校审工作量。定制过程中，可直接调改BIMSpace自带的给排水设计模板，该模板已依据给排水工程的设计规范和设计习惯开展了大量基础性的定制工作，使用起来快捷方便。

2.1.2 工程基础库定制

在采用Revit进行建模时，各种管道、管件、设备族的配置和调入工作[3]会花费较多的时间。提前梳理本工程材料概算表，从已建企业族库中选择所需工程族载入到项目文件中等待设计人员建模使用，可以节省大量重复性工作。定制模板中加载的族库如图1所示。

图1 工程族库

2.2 布置设计

2.2.1 方案布置图

建模前由专业主设人制定出室内上下水系统图纸的设计原则并绘制出室内上下水布置方案图用于指导建模工作。图纸应对本卷册涉及到的卫生器具和消防器材进行选型和布置，并确定主要管道和管件的尺寸和材料，对主要管道进行布置、定位。通过制定方案布置图可避免后期校审过程中出现颠覆性的模型重建工作，有利于在设定的工期内保质保量完成设计成品。

2.2.2 三维布置模型

在模型布置工作中，主要使用BIMSpace集成的一些快捷工具来提高建模速度。在链接的建筑项目图中，利用设备快速布置命令将卫生器具族放置在相应的位置上。大便器、地漏等在地坪平面上安装，壁式小便器、洗脸盆等在距离地面一定高度的墙壁上安装[4]。如放置的卫生器具没有连接件，则需要为其添加相应的连接件或者替换为指定的MEP 族。

借助布置好的设备模型，采用自动连接命令进行管线智能连接。连接前需要对管道进行参数化设置，包括管材、管径、标高及坡度等。管道连接后，建筑物室内的给水系统、污水系统、热水系统及消防系统模型就基本完成了。等各专业间协同设计后，再具体完成细致化的管道设计和设备模型的调整，并在管道和设备模型中加载相关的技术属性信息[5]。某换流站工程综合楼给排水系统布置模型如图2所示。

图2 某换流站工程综合楼给排水系统布置模型

2.3 碰撞检查

在Revit中将建筑、结构、机电的模型整合在一起，利用BIMSPace的碰撞检查功能进行专业间碰撞检查，找出复杂的交叉位置，发现各专业在设计上存在的矛盾，对管线布置及走向不合理的地方提出调整、协调意见，完成管线综合。供水管线检查综合原则如下：大管优先，小管让大管；有压管让无压管 ；低压管避让高压管；常温管让高温、低温管；可弯管线让不可弯管线、分支管线让主干管线；附件少的管线避让附件多的管线。

给水管线在上，排水管线在下。保温管道在上，不保温管道在下，小口径管路应尽量支撑在大口径管路上方或吊挂在大管路下方。

BIMSpace支持碰撞报告以文本形式导出，方便检查。

2.4 专业协同

各专业协同文件的参考关系，可通过PW平台依存关系查看器进行浏览，结构清晰、层级明确，有利于各专业协同设计工作顺利开展。同时，基于BIMSpace的一键开孔功能，土建各专业还可通过在PW平台上链接相关专业模型，自动生成开孔提资文件(格式为xml)，发布在设计协同平台上。资料接收专业导入开孔提资文件后，就可在软件中自动完成楼板及天花板协同开孔，实现接口数据在不同专业间的传递，大大提高专业协同的质量和效率。

2.5 详图设计

模型冻结后，通过Revit可从布置模型中抽取所需的各种图纸，包括室内给排水管道安装图、系统图及透视图等。BIMSpace集成的自动批量标注功能可对管道、卫生器具和消防器材等快速添加必要的文字说明和尺寸标注，比单纯应用Revit软件出图至少节约30%的时间。利用BIMSpace抽取的某换流站工程综合楼给排水系统平面布置图如图3所示。

图3 某换流站工程综合楼给排水系统平面布置图

同时， BIMSpace可快速准确地自动生成给排水材料设备清单，并依靠设置过滤条件，有选择地输出水工元素属性，大大弥补了Revit在材料统计方面的不足之处。材料清单信息与模型是相互关联的，添加或删除元素图形，材料清单中会自动添加或删除相应数据。

3 设计难点总结

3.1 单位和坐标

建筑给排水三维设计中，经常会因为各专业单位和坐标的不统一而对最终的模型整合造成影响。建议项目长度单位为毫米，标高使用相对标高，±0.000即为坐标原点Z轴坐标点；建筑专业确定建筑物的相对坐标原点，给排水专业的坐标体系与建筑保持一致，使用建筑坐标原点、轴网和标高。

3.2 自动布线

在绘制管道时，经常会在绘图区域右下角区域出现对话框，提示找不到自动布线解决方案。出现上述情况后，可以在布管系统设置对话框中显示管道构件的配置。如果里面已经配置了必须的构件，出现“找不到自动布线解决方案”的原因就可能是平面空间不足。由于空间不足以成管道及其构件，因此系统会出现提示对话框。假如是这种情况，就可以创建一个尺寸更小的管道或构件来节省空间，以达到顺利创建管道的目的。

3.3 协同开洞

BIMSpace一键开洞功能识别洞口信息后可自动生成统计表，提供给建筑、结构专业。但目前这个辅助功能还不能完全实现全自动智能筛选，对部分墙壁上的洞口还不能进行识别，比如消火栓洞口。所以，需要专业人员结合模型进行核对，否则容易遗漏。

3.4 模型输出格式

在设计过程中，模型以“.rvt格式”可以满足绝大部分需求。在最终模型的交付过程中，需要把模型导出为其他格式，以供电气专业进行全站模型整合。在尝试多种格式后发现，“.ifc格式”基本可以完整保留供水各管道系统的属性设置，不会发生颜色丢失的情况。所以，最终交付建议采用“.ifc格式”。

4 结论

本文应用数字化设计软件完成了某换流站工程综合楼给排水系统的三维设计。相较传统的Revit软件建模，通过使用BIMSpace插件，有如下优点：

1)自带基础性给排水模板，方便了工程特色模板的定制。

2)集成快捷建模工具，管道绘制和设备布置时间较原来节省三分之一。

3)图面标注功能增强，让标注更加快捷、美观。

4)自动开洞功能大大提高了供水专业与建筑、结构的配合效率。

因此，Revit软件结合BIMSpace插件在建筑物室内给排水设计中具有突出优势，能够更好地满足目前施工图阶段的建模和出图要求，可广泛应用于换流站工程建筑给排水三维设计中。