吳 旭 猛

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司， 上海 200092]

0 引 言

隨著城市現(xiàn)代化的不斷發(fā)展,城市建筑業(yè)也在不斷地更新迭代,BIM技術(shù)在建筑數(shù)字信息化中起著不可替代的作用,BIM技術(shù)的應(yīng)用也在項(xiàng)目中扮演著舉足輕重的角色。在BIM模型中,電氣專業(yè)的系統(tǒng)圖的生成往往會被忽略,系統(tǒng)配電箱的計(jì)算也就不再被重視,考慮的往往只是電纜橋架的占位空間,設(shè)計(jì)過程中很少利用Revit本身的功能來創(chuàng)建電氣系統(tǒng)圖。本文對Revit自身攜帶的功能進(jìn)行研究,利用詳圖項(xiàng)目的功能來創(chuàng)建電氣系統(tǒng)圖,并利用參數(shù)化的設(shè)置對系統(tǒng)圖進(jìn)行計(jì)算。

1 BIM技術(shù)的背景

隨著國家政策和城市信息化的需求,BIM技術(shù)扮演著越來越重要的角色,BIM技術(shù)是一種多維模型信息集成技術(shù),可以使建設(shè)項(xiàng)目各參與方從概念產(chǎn)生到完全拆除的整個(gè)生命周期內(nèi)在模型中操作信息或在信息中操作模型,實(shí)現(xiàn)在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量,減少錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。在BIM技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中,BIM正向設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。BIM正向設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)信息整合后將設(shè)計(jì)思路直接通過BIM三維空間進(jìn)行設(shè)計(jì),通過三維模型直接出圖,保證了圖紙與模型的一致性,減少傳統(tǒng)BIM技術(shù)的工作環(huán)節(jié)。與此同時(shí),國內(nèi)建筑工程通過BIM技術(shù),利用模型的可視化,結(jié)合圖面圖形來促進(jìn)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,從而對設(shè)計(jì)提出更高的要求。

BIM技術(shù)的特點(diǎn)包括可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性、協(xié)調(diào)性?？梢暬傅氖窃陧?xiàng)目不同階段(如設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維階段)所有的建筑構(gòu)件以三維方式直觀地呈現(xiàn)出來,不同階段的工程師可利用三維模型做出相關(guān)的決策。一體化指的是基于BIM技術(shù)貫穿工程項(xiàng)目的全生命周期的一體化管理。參數(shù)化是指通過參數(shù)或者變量的輸入進(jìn)行模型搭建,改變模型中的參數(shù)值進(jìn)而得到新的模型,參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下,系統(tǒng)能夠自動維護(hù)所有的不變參數(shù),因此參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系,體現(xiàn)了相關(guān)工程師的實(shí)施意圖,從而提高模型的生成與修改速度。仿真性則是基于工程項(xiàng)目實(shí)施過程中所創(chuàng)建的虛擬建筑模型大量的信息,包括幾何信息,構(gòu)件屬性等,再通過相關(guān)的分析軟件得到相應(yīng)的分析結(jié)果。協(xié)調(diào)性一直是工程項(xiàng)目中的重點(diǎn)內(nèi)容,可利用BMI技術(shù)相互協(xié)調(diào)各個(gè)工程條線,保持信息統(tǒng)一,提高溝通效率[1-2]。

電氣設(shè)計(jì)過程中的BIM應(yīng)用往往只是簡單地停留在單專業(yè)的橋架繪制或者配電箱的放置,根據(jù)機(jī)電管線調(diào)整橋架的位置及高度,從而得出電氣平面圖。但在電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,電氣系統(tǒng)圖的繪制與生成則提及少之又少,傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)圖設(shè)計(jì),也是根據(jù)以往的樣板或者經(jīng)驗(yàn)繪制出來的,在不同項(xiàng)目中用的樣板或風(fēng)格不同,導(dǎo)致出圖時(shí)顯得雜亂,不統(tǒng)一。在三維電氣設(shè)計(jì)中,系統(tǒng)圖的痛點(diǎn)往往是多線段且修改起來繁瑣,效率低下,所以采用Revit單單繪制電氣系統(tǒng)圖顯得多此一舉。不同繪圖工具帶來的效率及質(zhì)量上都有所不同,而且繪圖工作與設(shè)計(jì)工作分離,系統(tǒng)構(gòu)件、開關(guān)選型、導(dǎo)線選型等各類參數(shù)均為手動輸入,選型、計(jì)算一般在另外的設(shè)計(jì)師總結(jié)的各類表格中進(jìn)行,導(dǎo)致電氣系統(tǒng)圖的生成、繪制與電氣系統(tǒng)的選型、設(shè)計(jì)工序分離,繪制效率低,不能滿足標(biāo)準(zhǔn)化繪圖的要求。隨著電氣設(shè)計(jì)過程中對設(shè)計(jì)要求的不斷提升,對電氣系統(tǒng)圖的生成也提出了更高的要求,研究基于Revit軟件平臺,利用參數(shù)化創(chuàng)建不同類型的參數(shù)生成電氣系統(tǒng)圖就顯得格外重要。

2 基于Revit電氣參數(shù)化生成系統(tǒng)圖

隨著工程項(xiàng)目復(fù)雜程度的不斷增加,傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計(jì)主要存在如下幾個(gè)不足:① 二維表達(dá)已經(jīng)無法完整呈現(xiàn)和滿足復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求;② 圖形與數(shù)據(jù)間信息脫節(jié)無關(guān)聯(lián)性,容易造成信息丟失與不匹配;③ 圖形缺少聯(lián)動性,往往造成修改了一處、遺漏另外幾處,或者相同的調(diào)整需要重復(fù)修改多處,降低了工作效率和圖紙的正確率。

為了克服現(xiàn)有三維技術(shù)存在的缺陷,本文使用Revit2018中的詳圖項(xiàng)目族添加電氣系統(tǒng)參數(shù)的方式來制作電氣系統(tǒng)圖。

詳圖項(xiàng)目在Revit中是一種常見的族,常用于專業(yè)局部節(jié)點(diǎn)詳圖中,為了方便實(shí)用,經(jīng)常采用嵌套族的方式使得詳圖更加清楚,其主要的特點(diǎn)有:① 可在平面視圖中直接繪制;② 可添加相應(yīng)的參數(shù)及可見性來呈現(xiàn)想要的視圖;③ 不會因調(diào)整視圖比例時(shí)而變大變小。

在創(chuàng)建族時(shí),選擇詳圖項(xiàng)目,對應(yīng)的族類別與族參數(shù)中只會顯示詳圖項(xiàng)目子項(xiàng),在繪制所需系統(tǒng)圖功能模塊的同時(shí),對族類型中參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,所有創(chuàng)建的參數(shù)類型使用實(shí)例參數(shù),方便對每一個(gè)族進(jìn)行實(shí)時(shí)修改,族類型參數(shù)設(shè)定如圖1所示。

圖1 族類型參數(shù)設(shè)定

每個(gè)詳圖項(xiàng)目均采用了嵌套的方式讓每一個(gè)族使用起來更加方便快捷,可以看到嵌套族中使用了注釋符號及詳圖項(xiàng)目,最終呈現(xiàn)在項(xiàng)目中的系統(tǒng)圖組織是由一個(gè)一個(gè)族拼湊起來的,嵌套族目錄如圖2所示。

為了電氣系統(tǒng)圖能夠出圖順利,將系統(tǒng)圖劃分成若干個(gè)功能模塊,包括8回路模塊、干線模塊、KB0模塊等,詳圖項(xiàng)目如圖3所示。

通過以下技術(shù)方案進(jìn)行研究,具體步驟如下:

(1) 對電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行區(qū)塊劃分,確認(rèn)繪制內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化模塊劃分;

(2) 建立標(biāo)準(zhǔn)化模塊,確認(rèn)各標(biāo)準(zhǔn)化模塊中的子模塊和子模塊參數(shù);

(3) 根據(jù)要繪制的電氣系統(tǒng)圖選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊進(jìn)行可見性拼合,形成初步電氣系統(tǒng)圖;

(4) 對初步電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算,獲取參數(shù)結(jié)果;

圖2 嵌套族目錄

圖3 詳圖項(xiàng)目

(5) 根據(jù)參數(shù)結(jié)果對初步電氣系統(tǒng)圖中的子模塊參數(shù)進(jìn)行修改;

(6) 完善電氣系統(tǒng)圖的標(biāo)注信息,生成電氣系統(tǒng)圖。

標(biāo)準(zhǔn)化模塊包括單進(jìn)線母線側(cè)模塊、雙進(jìn)線母線側(cè)模塊、回路側(cè)模塊、應(yīng)急照明集中電源模塊、電表箱模塊、箱體接地模塊等。技術(shù)方法步驟如圖4所示。

圖4 技術(shù)方法步驟

在該項(xiàng)目的詳圖項(xiàng)目族中使用到的族參數(shù)有文字、電氣、尺寸標(biāo)注和其他,其中文字參數(shù)部分包括回路編號、線纜型號等信息,電氣參數(shù)部分包括功率因數(shù)cosφ、在進(jìn)行設(shè)備計(jì)算時(shí)可添加需要系數(shù)Kc、設(shè)備安裝功率Pe,相對應(yīng)的單相或者三相的計(jì)算電流軟件通過計(jì)算公式的設(shè)定自動算出。尺寸標(biāo)注參數(shù)部分根據(jù)進(jìn)線開關(guān)及回路數(shù)量確定的箱體大小;其他參數(shù)中,對一些需要的模塊(如電氣火災(zāi)監(jiān)控、浪涌保護(hù)器等)進(jìn)行設(shè)定,利用設(shè)定實(shí)例或者類型參數(shù)中是與否來達(dá)到系統(tǒng)相關(guān)模塊的可見性。單進(jìn)線母線側(cè)模塊如圖5所示。

在該項(xiàng)目的詳圖項(xiàng)目族中使用到的族參數(shù)有文字、電氣、尺寸標(biāo)注和其他。其中在文字參數(shù)增加了常用回路編號及備用回路編號,電氣參數(shù)部分包括功率因數(shù)cosφ、在進(jìn)行設(shè)備計(jì)算時(shí)可添加需要系數(shù)Kc、設(shè)備安裝功率Pe,相對應(yīng)的單相或者三相的計(jì)算電流軟件通過計(jì)算公式的設(shè)定自動算出。尺寸標(biāo)注參數(shù)部分根據(jù)進(jìn)線開關(guān)及回路數(shù)量確定的箱體大小。其他參數(shù)中對一些需要的模塊(如電氣火災(zāi)監(jiān)控、浪涌保護(hù)器等)進(jìn)行設(shè)定,利用設(shè)定實(shí)例或者類型參數(shù)中是與否來達(dá)到系統(tǒng)相關(guān)模塊的可見性。雙進(jìn)線母線側(cè)模塊如圖6所示。

圖5 單進(jìn)線母線側(cè)模塊

圖6 雙進(jìn)線母線側(cè)模塊

通常的電氣系統(tǒng)圖中的回路側(cè)均由多回路組成,回路側(cè)模塊如圖7所示。圖7中展現(xiàn)了其中一種回路方式為開關(guān)選型帶漏電保護(hù)的斷路器,且是三相回路,回路中表達(dá)了回路編號、線纜型號,回路功率大小等參數(shù),該參數(shù)均可在屬性欄中進(jìn)行修改命名;電氣參數(shù)部分包括功率因數(shù)cosφ、在進(jìn)行設(shè)備計(jì)算時(shí)可添加需要系數(shù)Kc、設(shè)備安裝功率Pe,相對應(yīng)的單相或者三相的計(jì)算電流軟件通過計(jì)算公式的設(shè)定自動算出。

圖7 回路側(cè)模塊

3 實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐

利用上述方法在某學(xué)校項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)踐。

項(xiàng)目概況:總建筑面積49 000 m2,建設(shè)教學(xué)行政樓、教學(xué)樓、食堂、宿舍等;本工程用電設(shè)備總裝容量4 320 kVA,采用兩路10 kV進(jìn)線供電。

該項(xiàng)目電氣專業(yè)的強(qiáng)弱電平面圖及強(qiáng)電配電箱系統(tǒng)圖均利用Revit軟件完成,其中電氣系統(tǒng)圖利用上述電氣參數(shù)化的方法進(jìn)行繪制,具體如下:

(1) 在準(zhǔn)備繪制所屬區(qū)域內(nèi)進(jìn)行區(qū)塊劃分,確認(rèn)繪制內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化劃分,對上下級的邏輯關(guān)系進(jìn)行初步的確認(rèn),對進(jìn)出線的屬性進(jìn)行確認(rèn),是否是消防電源等。

(2) 建立上述族列表中的系統(tǒng)圖標(biāo)準(zhǔn)化模塊,再確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)化模塊中的子模塊和子模塊參數(shù),比如確認(rèn)一下是單相電源還是三相電源。

(3) 根據(jù)要繪制的電氣系統(tǒng)圖選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊進(jìn)行可見性拼合,形成初步電氣系統(tǒng)圖,比如電氣火災(zāi)監(jiān)控模塊是否需要,電流互感器模塊是否需要等。

(4) 對初步電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算,獲取參數(shù)結(jié)果;比如暖通與給排水專業(yè)的設(shè)備電量的提資確認(rèn)后,將用電設(shè)備的電量輸入模塊數(shù)量欄中的電氣參數(shù),選擇好對應(yīng)的需要系數(shù)及功率因數(shù),軟件自動會算出計(jì)算電流。

(5) 根據(jù)參數(shù)結(jié)果對初步電氣系統(tǒng)圖中的子模塊參數(shù)進(jìn)行修改,比如對照明集中控制的模塊進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

(6) 完善電氣系統(tǒng)圖的標(biāo)注信息,生成電氣系統(tǒng)圖。

在Revit軟件的項(xiàng)目瀏覽器里創(chuàng)建圖紙目錄,方便對系統(tǒng)圖進(jìn)行繪制及修改,而后拖入創(chuàng)建的圖紙目錄中對應(yīng)的圖紙名稱中,即完成一張電氣系統(tǒng)圖的繪制。

以下為實(shí)驗(yàn)樓部分電氣系統(tǒng)圖,系統(tǒng)圖列表如圖8所示,電氣系統(tǒng)圖如圖9所示。

圖8 系統(tǒng)圖列表

4 結(jié) 語

該電氣系統(tǒng)圖生成方法基于對標(biāo)準(zhǔn)化模塊的建立、拼合、計(jì)算和調(diào)整,能夠標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、規(guī)范化地生成電氣系統(tǒng)圖,適用范圍廣,繪制效率高,滿足標(biāo)準(zhǔn)化繪圖的需求。在模塊中計(jì)算、修改,將這兩部工序合并處理,能夠同時(shí)對電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化繪圖和參數(shù)設(shè)計(jì),有效提高繪圖效率和繪圖準(zhǔn)確性。建立標(biāo)準(zhǔn)化模塊,設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)圖的需求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化模塊的選型、組合,并基于選型組合的初步電氣系統(tǒng)圖進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和填寫,極大地降低了設(shè)計(jì)難度,提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和工作效率。通過Revit對族進(jìn)行參數(shù)化設(shè)定大大提高了工作效率并保持出圖的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。在繪圖工作與設(shè)計(jì)工作中,系統(tǒng)構(gòu)件、開關(guān)選型、導(dǎo)線選型等各類參數(shù)均輸入,選型、計(jì)算均可在屬性欄中完成,從而使電氣系統(tǒng)圖的繪制、生成工序協(xié)調(diào)統(tǒng)一,效率提升。

圖9 電氣系統(tǒng)圖