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BIM技术在水利工程设计中的应用黎文海

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：黎文海

[导读] 摘要：BIM技术是水利工程行业近几年来兴起的先进技术，带领整个建筑工程行业向着一个更加光明的方向前进。

        新疆瑞泉水利建筑工程有限公司新疆 835000
        摘要：BIM技术是水利工程行业近几年来兴起的先进技术，带领整个建筑工程行业向着一个更加光明的方向前进。由于水利工程中存在着地形复杂，设计图纸繁琐，设计范围牵涉广泛，本文通过对BIM技术的介绍以及目前状况的分析，接着以实际成果的展示与后期维护为推进目标，以达到全面了解BIM技术在水利工程设计中的应用。
        关键词：BIM技术、水利工程、设计、应用
        一．BIM技术概述
        依托于计算机辅助设计（CAD）技术，建筑信息模型（Building Information Modeling）技术，即BIM技术是仪中多维建筑模型信息集成管理技术。BIM技术的出现对绿色建筑的发展、建筑产业信息化水平的提高和智慧城市建设具有极大的促进作用，是发展过程的基础性技术，也是二维设计建造技术向三维数字化设计建造方式转变的关键。BIM技术在可视化、虚拟化、成本管理等方面具有极大优势。BIM技术的推广对工程决策、规划设计和施工水平的提高具有重大的提升，并且其可以减少浪费缩短工期，在工程的治疗和收益方面具有重要作用。之前国内大多设计师对BIM技术比较陌生，但随着国家的重视，BIM 技术被写入“十二五”规划中并且对建筑行业提出了新的要求。BIM发源于建筑行业并逐步延伸至其他行业，随着其优势的逐步体现，受到越来越多人的认同和欢迎
        二．BIM技术在水利工程设计中应用优势
        主要包括以下几点：第一，充分发挥信息化功能。BIM技术自身具有信息化功能，最核心的原因就是BIM技术可以为设计人员提供所需的信息和数据；BIM技术的安全性和真实性，为建筑工程设计效率的提升做出巨大贡献，一旦出现数据层面的失误，BIM技术能够自主的进行修改。通过BIM技术得到的数据和信息都具有较高的真实性、准确性，为建筑工程的设计工作开展提供了基础性支持。第二，针对图纸进行修改。设计工作是水利工程建设必不可少的内容。不论是任何工程的设计过程中，都会出现图纸修改完善的情况，这是设计工作必然会经历的，采用BIM技术，可以减少设计图纸的修改次数。采用BIM技术将设计图纸展示在计算机之中，对于设计图纸部分进行修改，其余的部分内容可以自动的完成修改。这样不仅减少了设计人员的工作量，还进一步的提升了设计工作的效率。BIM技术的运用可以简化设计工作，同时对于提升水利工程质量有着重要价值。第三，能够降低施工风险。借助BIM技术可以对水利工程进行全方位的分析，及时发现潜在的风险隐患，采取针对性的改善及解决对策，并且还能对施工过程进行动态模拟，找出可能出现的安全问题，制订针对性的防范对策，避免发生安全事故。这些都是BIM技术在水利工程中体现出来的优势，值得推广应用。
        三．在水利工程设计中BIM技术应用现状
        就目前BIM技术使用的状况来看，我国还只处于BIM技术的初期阶段，因为BIM技术主要被一些设计单位或者企业应用，而且他们使用BIM技术的深度与广度达不到标准。可以说在我国 BIM 技术还处于摸索阶段，未来还有很大的发展空间。目前BIM技术主要在北京和天津工业或民用建筑企业应用，北京涉及的层面会比天津广泛一些。BIM技术在某种程度上会刺激房地产的发展，因为它会直接运用到建筑工程中。总之，BIM技术涵盖丰富的信息为建筑行业的应用奠定了坚实的基础。
        四．在水利工程设计中BIM 技术的具体应用
        1.土方量的计算
        水利工程设计中，土方量的测量与计算是施工过程中的难题，主要原因就是是施工过程中挖填土方量特别大而且土方量的精确度的测量有待进一步精确。

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而BIM技术本身最大的特点就是信息集成管理，首先运用BIM技术现有的与实际地形相符的BIM模型，然后绘制相对应的原始地形曲面模型和设计曲面模型，这两个模型产生的交点连接成线，而这个交线就是原始地形曲线与施工设计曲线的交汇线，所包围的体积就是需要填充和挖掘的土方量而生成的体积曲面。建立在BIM模型的基础上和相搭配的软件系统的作用下，就可以快速进行土方的实验。在进行实验时可以发现，验证曲面模型松散系数为1，压实系数为1，二维面积是10000.00㎡，挖方是5405.10立方米，填方是5404.73立方米，净值为（填方）0. 63立方米，总数的二维面积10000.00㎡，挖方是5405.10立方米，填方是5405.73立方米，净值为（填方）0.64立方米。从以上列举的数据可以看出，BIM 技术计算出来开挖和填充的土方量与实际结果相差6.775 立方米，误差为0.125％，这种误差是满足工程要求的，因而 BIM 技术的实施有利于工程单位或者企业相关水利工程事业的发展。
        2.工程量统计
        利用BIM技术创建的建筑信息模型，不仅包含有工程的几何形体信息，还包括部件的规格、型号、材料、造价信息，可很方便地生成工程量信息。在该项目三维建模过程中，对每个工程构件赋予了完整的材料信息，通过Revit工程量统计功能，自动生成材料统计表和工程量清单，也可以通过导入第三方算量软件的方式进行工程量计算。这不仅可以作为设计项目工程造价的参考，也为后续工程施工管理提供重要的借鉴。
        3.三维配筋
        传统的水工设计中，水工结构配筋是一项繁琐的任务。设计人员需要将平面图纸复原为三维空间实体，并进行剖切获得典型剖面，以便绘制二维钢筋图纸，并统计钢筋表。在创建了完整的水工BIM模型之后，可以利用现有的三维配筋软件直接在模型上进行三维配筋，能提高配筋效率，并减少错误。该项目三维配筋采用了笔者单位自主研发的三维配筋技术，该技术可以直接对Revit导出的模型进行交互式配筋，并可将软件中生成的钢筋图纸导出成CAD格式，真正实现了三维配筋、二维出图。
        4.模型及信息创建
        工程的建筑实体和功能特性的数字化表示即BIM模型。建模具有效率高、精确度高、专业性强等特点，同时在通用性上也有不可比拟的优点，因此作为BIM设计中信息的载体出现。二维图纸三维化技术并不难，但在建模的高效性上需要长时间的学习和领悟。本行业适用的建模方法可使BIM设计更加便捷高效。需要特别指出的是，BIM设计的三维效果并非简单的效果图，其在精度方面具有显著差别。BIM设计中模型是具有完整的尺寸面积体积等数据。模型作为模型信息的承载，在BIM实践方面若加强专业性则有助于实践的发展。当前阶段建模工具十分多样，主流平台包括Autodesk、Bendley、Dassault 三家，由于多种因素，三家的建模平台在通用性方面存在问题，选择合适的建模平台并保证三维模型数据的通用性成为了BIM技术建模成功的关键因素和基本保障。
        5.闸室重心获取
        在闸室的稳定性分析中，闸室的重心位置是一个重要的设计参考数据。由于闸室的形体特点，不易通过形体计算获得其重心的准确位置(特别是在各部件材料比重不同时)。可以通过将Revit建好的闸室模型导入到Inventor软件中，利用Inventor软件直接获取重心的准确位置。再通过水闸稳定分析，确保设计方案满足相关设计规范要求。
        结语：
        综上所述，将BIM技术应用于水利工程中，能够有效解决以往工作中的不足，以模型的方式将整个项目情况更加全面、细致地呈现出来，便于制订设计方案及施工计划，同时还能加强工程全过程的管理及控制，以高质量水准完成项目施工，实现水利工程建设效益的最大化。
        参考文献
        [1]刘凯BIM技术在水利水电工程可视化仿真中应用[J] 电子技术与软件工程2017(16) : 68
        [2]张超 BIM技术在水利工程设计中的应用初探[J] 江苏水利2015（4）：14+17