基于BIM技术的电站厂房多维参数模型管理研究

摘要： BIM技术作为一种三维数字化建模技术，可以对建筑物所包括的建筑信息进行集成处理，建筑信息模型的数据可以彼此关联、彼此协调。作为一种管理工具时，BIM技术在信息利用率、设计施工效率的提高、资源浪费率的控制、建设工期的缩短、进度的优化、各参与方效益的提高这些方面都有一定的体现

关键词：BIM技术；多维参数；三维模型

0 引言

近年来，随着计算机技术的不断进步发展和水利行业对项目设计质量、精度的要求越来越高。与传统模式相比而言，BIM技术所建模型的数据基于建筑信息模型中各种数字技术，即数字信息模型和信息可以作为每个项目的基础，以便所有相关的工作都能顺利进行。在项目整个施工过程中，BIM技术贯穿整个施工过程可以有效促进各专业之间的协.调和顺利进行，同时也加强了项目的可行性分析。通过利用BIM技术对项目信息的整合，有效防止各阶段数据信息的流失。

1 BIM技术性质

BIM是以建筑工程各阶段项目信息数据为基础，进行三维模型的设计，并通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

以设计阶段多维参数模型为基础理论（nD parametric model），3D模型可以替换繁琐的2D图纸；而在此基础上加上时间维度，形成4D管理，可以优化项目的进度安排与资源分配，提高项目的可施工性，保证工期；5D应用主要体现投资控制，实现概预算在整个项目生命周期的可操作性；6D即为质量控制，通过碰撞检测、技术交底、动画漫游、PDCA循环等方式提高施工质量。nD应用将满足项目对业主以及整个社会的需求，例如环境、舒适度、节能和可持续发展等方面。

2 电站厂房

相比于其他建筑物来说，水电站施工难度较大。地基开挖较深，施工道路布置和基坑排水困难，并且厂房下部结构的尾水管、蜗壳等形状复杂，预埋件和预留孔洞较多，模板安装精度要求高，支撑工程量大，二期混凝土工程量大，施工干扰严重。传统的二维设计无法对其充分表达，因此，在实际的施工过程中，图纸变更问题层出不穷。

利用BIM技术的可视化性，使厂房设计理念显而易见，对整体和细节的把握更完善。通过其协同性，参建各方的信息交流更加畅通，提高工作效率，减少质量安全问题。

3 多维参数管理研究

3.1 3D建模

基于Revit的技术特点，建模功能十分强大，尤其对于建筑工程中常见的墙梁板柱，操作简单，参数化设置容易。通过大量的参数化积累，将会逐渐形成基于水利水电工程的Revit族库，大大缩减模型构建所需的时间，提高效率。

但综合来说，Revit其实并不擅长进行参数化建模，对于复杂曲面或者大型机械设备的参数化并不能完全拟合。水电站厂房中的蜗壳、尾水管、水轮机、起重设备、机电设备等都属于复杂构件，依靠Revit的族编辑器，可以实现模型构建，但是要想实现完全的参数化并不容易，往往需要复杂的结构约東和尺寸约束。一个结构简单的构件就可能需要大量的数学方法来定义参数公式，复杂程度甚至超过了建模本身。

3.2 4D进度控制

基于上述3D参数化模型，本节与进度相结合，形成具备时间参数的4DBIM模型。结合P6项目管理软件，对计划进行优化调整，使资源分配更加合理，实现进度计划与施工模拟的结合，通过进度过程模拟，提前发现施工过程中会出现的问题，并提出解决方案，最终实现4D BIM模型的最优化。

其中关键环节在于施工资源分配与优化调整，

资源有限，工期最短的优化，该优化过程适用于资源用量受到一定限制的情况下，为了解决资源冲突而重新安排有关工作项目的优化，其主要目的在于使工期增加最少。在优化过程中，不改变任务之间的逻辑关系，通过施工经验或直观推理对初始方案进行调整。

我们知道P6也可以通过数学方法，帮助计划人员对资源的需求分配进行削峰平谷，使资源需求不会出现太大的波动。如果不进行任务施工顺序和搭接关系的调整，直接的资源平衡计算就适用于该种优化类型；工期固定，资源均衡的优化，保证工期的前提下，进行资源平衡更符合实际情况。若想在P6软件中实现该类型的优化，基本只能依靠计划人员的专业判断，对任务的时长、逻辑关系、资源强度进行调整。基于本项目厂房工程涉及任务繁多，逻辑关系复杂，本节通过“最小平方和法”对简化的厂房基线进度计划进行人工资源的优化。

3.3 5D造价控制

目前，我国工程造价管理停留在阶段性管理，并没有实现项目全过程造价管理，整个过程存在信息沟通不及时、多次重复计价、造价数据难以共享等问题回。基于BIM5D造价管理应从各阶段进行全方位管控，保证信息数据传递的及时性和准确性，并且最重要的是实现模型构件与造价文件的参数关联，达到模型变链接工程量变，工程量变链接造价数额变的效果。以设计阶段为例，BIM5D模型的应用价值主要体现在两个方面，一是对项目方案各专业工程量的提取并计价，进行方案优选；二是实现经济技术指标和造价指标的限额设计。

3.4 6D质量控制

基于BIM技术的6D质量控制主要集中在设计阶段的事前控制和施工阶段的事中控制，主要应用点包括可视化技术交底、碰撞检测图纸优化等几个方面。

可视化技术交底：水电站厂房工程施工复杂，涉及很多质量控制点，例如：止水、压力钢管安装、机组安装、闸门安装、异形模板、水力机械辅助设备安装等工程，都需要严格的技术交底。通过BIM6D模型，能够实现厂房建设关键节点的施工模拟以及内部整体结构的动画漫游，通过这种方式行技术交底，可以直观感受三维空间，方便基层施工人员的理解。

碰撞检测图纸优化：项目涉及土建、机电、金结、暖通等多专业，各专业模型在进行整合时，会出现很多错漏碰撞的问题。运用Navisworks软件中Clash Detective 功能板块可以识别模型中存在的碰撞点，并且可以根据水电站相关的规范标准，设置软碰撞的间距，识别模型中不符合规范要求的部位。通过导出的碰撞报告，深化Revit模型设计，进而导出优化图纸，避免了后期施工过程中预埋件、预留洞口、管线高程等变更问题，提高效率，保证质量。

4 研究难点

三维模型的建立并没有完全实现参数化，相当一部分的构件是通过图纸翻模建造的；电站厂房进度计划复杂，逻辑关系不清晰，整个计划很难看出明确的关键路线，对计划的优化和调整只是局部进行；运用P6进行资源优化时，未进行逻辑关系的调整，只运用了其“资源平衡计算的功能，平衡了资源分布却推迟了工期。

5 总结

本研究基本主要针对于厂房的设计阶段的优化过程，部分涉及施工阶段。而水电站的BIM运维管理在国内乃至世界都没有重大的突破，没有形成项目全生命周期的管控。结合BIM技术和物联网技术在后期运维管理方面做出协助与调整，将会是未来研究的重点方向。

参考文献：

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