羅春艷 孫惠 盧志偉

1.吉林農(nóng)業(yè)科技學院 2.吉林省航道管理局

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是建筑學、工程學及土木工程的新工具。它以建筑工程項目的各項相關(guān)信息為基礎，通過先進的信息化建模手段，創(chuàng)建建筑物各方面完整的三維數(shù)字模型[1]。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)應用已經(jīng)比較成熟，但由于水工建筑物體積龐大、結(jié)構(gòu)復雜、地形地貌也沒有規(guī)律，很多BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的研究成果并不完全適用于水利工程設計[2]。不過目前國內(nèi)涌現(xiàn)出許多水利行業(yè)BIM應用的成功案例，且應用的范圍和深度也在逐步擴展，可以說，對于越是結(jié)構(gòu)復雜、多專業(yè)協(xié)調(diào)性弱、施工難度大的工程建設中應用BIM技術(shù)，越是能體現(xiàn)BIM的價值。本文應用REVIT 軟件創(chuàng)建了水閘的建筑模型，為REVIT 在水工建筑物的應用研究提供參考。

1 BIM 技術(shù)在水利工程應用的特點

1.1 可視化性

水利工程在施工過程中需要有設計圖和施工圖，目前繪制圖紙都是二維圖紙，不同工作人員的三維想象能力差異可能在一定程度上會影響圖紙識讀。通過BIM技術(shù)可以構(gòu)建三維模型，工作人員可依據(jù)三維模型更直觀地分析工程，發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題并及時處理。

1.2 協(xié)調(diào)性

一個水利工程的順利完成需要設計、施工、監(jiān)理單位等各單位的共同參與，不同單位在合作過程中會遇到各種問題，協(xié)調(diào)工作量很大。通過BIM技術(shù)可以保證參建各方及時掌握工程信息，減少設計、施工過程中溝通不及時產(chǎn)生的問題。

1.3 優(yōu)化性與模擬性

與建筑工程相比，水利工程選址地形一般更為復雜，且地質(zhì)條件更為多變，通過合理使用BIM技術(shù)，可以構(gòu)建水利工程三維模型，利用模型數(shù)據(jù)的動態(tài)關(guān)聯(lián)，可以實時調(diào)整更新數(shù)據(jù)，并以三維模型體現(xiàn)。通過統(tǒng)計分析功能，可以完成不同方案的分析比較，選擇最優(yōu)設計、施工方案。此外，可以針對工程進行施工模擬，根據(jù)模擬反饋數(shù)據(jù)，采取相應措施，減少實際施工過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合造價控制，實現(xiàn)成本控制。

1.4 參數(shù)化建模

雖然水利工程與建筑工程相比，結(jié)構(gòu)更為不規(guī)則，但都可以通過REVIT 軟件構(gòu)建各部分模型?？梢酝ㄟ^構(gòu)建族庫的方法加快模型創(chuàng)建速度。應用時，只需要修改“族”的尺寸參數(shù)，就可以快速生成模型，如擋土墻、護坡等。

1.5 快速計算工程量

BIM技術(shù)可以快速分類計算不同構(gòu)件的工程量，并且精準度高，不存在重復計算、漏算的現(xiàn)象[3]。計算機可以根據(jù)構(gòu)件自身參數(shù)化數(shù)據(jù)信息、幾何數(shù)據(jù)信息、物理數(shù)據(jù)信息識別構(gòu)件種類，統(tǒng)計工程量信息。如不同標號混凝土工程量、鋼筋工程量等。同時，可以將不同的設計方案成本反饋給設計單位，方便控制工程造價。若已構(gòu)建三維模型，發(fā)生設計修改、變更時，更改部分的構(gòu)件工程量隨之變化，有利于設計、施工人員及時掌握變更信息。

2 水閘族庫創(chuàng)建

水閘由上游連接段、閘室、下游連接段組成。上游連接段主要作用是引導水流平順進入閘室，同時具有防沖、防滲的作用，下游連接段的主要作用是消能并將水流與下游河床相連，避免發(fā)生不利沖刷[4]。基于REVIT 軟件自帶族樣板，運用拉伸、旋轉(zhuǎn)、融合、放樣、空心形狀等命令，創(chuàng)建上游護底、護坡、翼墻、閘底板、閘墩、下游翼墻、護底、護坡、護坦、海漫、防沖槽族，創(chuàng)建水閘族庫。

以護坡族為例，講解族繪制方法。（1）族文件創(chuàng)建：首先在應用程序菜單中→新建→族→基于線的公制常規(guī)模型→打開。（2）單擊快捷菜單保存→選擇保存位置→新建文件夾，水閘族庫→雙擊水閘族庫→輸入文件名：護坡族→打開“選項”→設置最大備份數(shù)→確定→保存→返回族編輯界面。（3）幾何圖形繪制：工作平面創(chuàng)建。創(chuàng)建→“工作平面：設置”→“指定新的各種平面：參照平面左：左”→確定→“轉(zhuǎn)到視圖：立面”：左→打開視圖。在視圖建立相應參照平面及參照線。參數(shù)設置。單擊“注釋→尺寸標注：對齊”，給各標注賦予參數(shù)：選擇一個標注→“選項欄：標簽”→添加參數(shù)，給標注命名，如坡肩寬度。創(chuàng)建護坡斷面形狀：拉伸→“繪制：直線”→繪制。注意繪制完成后要將各線段與相應參照對齊鎖定。（4）調(diào)試。修改→屬性→族類型，調(diào)整尺寸參數(shù)數(shù)值，如各參數(shù)均能驅(qū)動幾何圖形變化，說明創(chuàng)建成功，如彈出錯誤對話框，則按提示進行修改。（5）長度關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)到參照標高視圖，將繪制的幾何圖形左右兩側(cè)分別與左右參照平面對齊鎖定。（6）創(chuàng)建墊層形狀。為避免創(chuàng)建的幾何體對后續(xù)操作產(chǎn)生影響，可以將繪制護坡體隱藏。墊層形狀創(chuàng)建步驟與護坡形狀創(chuàng)建步驟類似，在此不再贅述。（7）材質(zhì)設定。選擇護坡圖形，屬性→材質(zhì)→添加參數(shù)→選擇材質(zhì)→確定。（8）墊層可見性設置。屬性→“圖形：可見”→“右側(cè)按鈕：關(guān)聯(lián)參數(shù)”→添加參數(shù)→確定→“參數(shù)數(shù)據(jù)：名稱輸入墊層是否可見”→確定。（9）建立族類型。單擊修改→屬性→族類型，彈出族類型對話框，單擊“新建”，輸入有墊層護坡，點擊“確定”，注意，此時族類型對話框中“其他”選項中“墊層是否可見”為可選擇狀態(tài)，單擊應用，即完成一個族類型的創(chuàng)建。其他構(gòu)建的族創(chuàng)建過程與護坡族類似，完成所有構(gòu)建族的繪制，即完成水閘族庫創(chuàng)建。

3 BIM 水閘三維模型構(gòu)建

水閘三維模型構(gòu)建需要將各構(gòu)件有序拼接成為一個整體，以閘墩為例，講解閘墩構(gòu)建參數(shù)化模型方法。（1）新建項目。應用程序菜單中→新建→項目，選擇適用樣板文件，進入項目編輯頁面。（2）繪制標高、軸網(wǎng)。由于水閘結(jié)構(gòu)組成多，為方便定位，還需要繪制參照平面。（3）載入族文件。選擇視圖，繪制參照平面所在平面名稱，如，水0.00→插入選項卡，載入族→選擇水閘族庫文件夾中相應的族文件，如閘墩→打開。（4）創(chuàng)建閘墩參數(shù)化模型。在項目瀏覽器，常規(guī)模型中，選中插入的閘墩族，右鍵→創(chuàng)建實例→修改/放置構(gòu)件，放置在面上，選擇放置的面，根據(jù)具體要求選擇是否放置后旋轉(zhuǎn)以及旋轉(zhuǎn)角度，結(jié)合平面圖紙中參照面位置，鎖定閘墩放置的位置。創(chuàng)建實體時，一定要注意放置構(gòu)件在平面和立面的位置，可以結(jié)合二維圖紙和三維圖形共同判斷。其他構(gòu)建參數(shù)化建模過程與閘墩類似，如涉及需要修改構(gòu)建尺寸時，根據(jù)標高、軸網(wǎng)、參照平面的定位，在項目中載入族，并拉伸至要求尺寸?？梢赃\用對齊、偏移、鏡像、移動、復制、修改、旋轉(zhuǎn)、陣列等命令完成水閘三維模型構(gòu)建。若涉及不同構(gòu)件連接處的修剪問題，可以通過創(chuàng)建零件、排除零件的方式進行修改，最終完成水閘三維模型構(gòu)建。

4 結(jié)語

利用BIM技術(shù)可以構(gòu)建三維模型，并通過模型可以查詢參數(shù)信息。在設計過程中，涉及不同專業(yè)設計時，能夠發(fā)現(xiàn)設計中的問題，且通過工程量清單可以有效控制造價。在施工過程中，可以幫助確定合理施工方案，優(yōu)化施工組織設計，控制施工成本，保證工程按時高質(zhì)量完成。通過建立水閘族庫，可以加快水閘的信息化模型創(chuàng)建，推進我國水利工程的信息化應用進程。