四川水電站樞紐工程BIM設(shè)計(jì)與應(yīng)用

烏東德水電站樞紐工程BIM設(shè)計(jì)與應(yīng)用1工程概況1.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介烏東德水電站壩址位于四川省會(huì)東縣和云南省祿勸縣交界的金沙江下游河道上。電站上距攀枝花市213.9km、下距白鶴灘水電站182.5km，下距重慶市928km.壩址控制流域面積40.6萬km2，占金沙江流域面積的86%，占長江宜昌以上流域面積40%以上。電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪。烏東德水電站正常蓄水位975m，壩頂高程988m，最大壩高270M(世界第5高拱壩)，總庫容74.08億m3，裝機(jī)容量10200MW(世界第5)，工程靜態(tài)總投資為789億元，為I等大(1)型工程。樞紐工程主體建筑物由混凝土雙曲拱壩、壩身5個(gè)表孔和6個(gè)中孔、右岸2條泄洪洞、兩岸地下電站等組成。烏東德水電站樞紐工程CATIA三維勘測(cè)設(shè)計(jì)模型及效果圖見圖1.圖1烏東德水電站樞紐工程CATIA三維勘測(cè)設(shè)計(jì)模型與效果圖1.2工程特點(diǎn)和難點(diǎn)等烏東德水電站工程規(guī)模大，創(chuàng)造許多世界之最，是目前世界上最薄的300米級(jí)雙曲拱壩，擁有世界最高的地下廠房(89.8米)，大壩單位壩頂弧長泄量世界第一，導(dǎo)流洞開挖斷面世界第一，導(dǎo)流洞高度世界第一;尾水洞調(diào)壓室開挖半徑世界第一，是首個(gè)壩身不設(shè)導(dǎo)流底孔的高拱壩，首個(gè)采用半圓筒型調(diào)壓室的水電站。烏東德水電站工程設(shè)計(jì)深度全面，技術(shù)難度巨大;施工條件復(fù)雜，技術(shù)難度高，建設(shè)工期緊張;參建單位眾多，協(xié)調(diào)工作繁瑣;涉移民、環(huán)保水保等專業(yè)領(lǐng)域，是一項(xiàng)規(guī)模宏大的系統(tǒng)性工程。2BIM組織與應(yīng)用環(huán)境2.1BIM應(yīng)用目標(biāo)烏東德水電站樞紐工程基于我院初步構(gòu)建的集地質(zhì)、水工、橋隧、建筑、機(jī)電、金結(jié)、施工總體等多專業(yè)于一體的三維協(xié)同設(shè)計(jì)集成化平臺(tái)，融合傳統(tǒng)勘測(cè)設(shè)計(jì)模式，建立了多專業(yè)三維勘測(cè)設(shè)計(jì)模型，在工程勘測(cè)設(shè)計(jì)的不同階段開展“方案比選與論證、參數(shù)化精細(xì)設(shè)計(jì)建模、有限元計(jì)算分析、多專業(yè)錯(cuò)漏碰檢查、工程量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、三維配筋、二維出圖、施工組織設(shè)計(jì)仿真、視覺傳達(dá)”等多方位的專業(yè)性工作，助力工程整體設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率的提升，為業(yè)主提供更為優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品與咨詢服務(wù)。2.2實(shí)施方案烏東德水電站樞紐工程三維勘測(cè)設(shè)計(jì)為長江設(shè)計(jì)院BIM設(shè)計(jì)先驅(qū)項(xiàng)目，本項(xiàng)目通過GOCAD讀取工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并在GOCAD中進(jìn)行三維地質(zhì)建模，通過二次開發(fā)插件，將GOCAD三維地質(zhì)模型連同屬性導(dǎo)入CATIA平臺(tái)，作為樞紐布置設(shè)計(jì)上游主要數(shù)據(jù)源之一。并基于CATIA平臺(tái)通過骨架關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)技術(shù)與數(shù)據(jù)接口融合技術(shù)把水電工程多專業(yè)集于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì)與應(yīng)用。2.3團(tuán)隊(duì)組織本項(xiàng)目由項(xiàng)目經(jīng)理掛帥，項(xiàng)目副經(jīng)理、總工及項(xiàng)目BIM助理負(fù)責(zé)組織開展多專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用工作，包括任務(wù)策劃與分解、人員確定與分工、協(xié)調(diào)與組織實(shí)施，三維協(xié)同設(shè)計(jì)過程管理程序見圖2.下設(shè)專業(yè)設(shè)計(jì)組、BIM技術(shù)支持組和二次開發(fā)組。專業(yè)設(shè)計(jì)組包括專業(yè)負(fù)責(zé)人、專業(yè)主設(shè)人，涉及測(cè)量、地質(zhì)、壩工、廠房、導(dǎo)流、機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu)等專業(yè)，其中壩工專業(yè)為牽頭專業(yè)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目三維設(shè)計(jì)整體的技術(shù)協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)支持組負(fù)責(zé)平臺(tái)維護(hù)、并對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)組在三維設(shè)計(jì)過程中遇到的重難點(diǎn)軟件技術(shù)問題進(jìn)行技術(shù)支持，同時(shí)梳理多專業(yè)共性、單專業(yè)特性需求并提交二次開發(fā)組，根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行針對(duì)性二次開發(fā)與定制后，反饋于BIM技術(shù)支持組與專業(yè)設(shè)計(jì)組進(jìn)行迭代測(cè)試與使用，整個(gè)團(tuán)隊(duì)協(xié)作運(yùn)行。其中專業(yè)設(shè)計(jì)組、BIM技術(shù)支持組和二次開發(fā)組大部分人員具備專業(yè)設(shè)計(jì)與BIM應(yīng)用及研發(fā)的復(fù)合能力，為項(xiàng)目的推進(jìn)提供了強(qiáng)力的技術(shù)人才保障。圖2三維協(xié)同設(shè)計(jì)過程管理緩秧季2.紋4室應(yīng)用措施爬烏東德水惑電站樞紐工稿程編BI否M冷設(shè)計(jì)實(shí)施繼承個(gè)勘測(cè)設(shè)計(jì)的設(shè)耽校審機(jī)制，施爭(zhēng)行我院現(xiàn)有氣的濕BI值M攏設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系領(lǐng)，主要包括：懼《水利水電工桿程三維設(shè)計(jì)過襯程管理程序》猴、《水利水電暢工程三維協(xié)同衰設(shè)計(jì)文件編碼扇規(guī)則》、《水扭利水電工程三材維地質(zhì)建模規(guī)乞定》、萍《含CATI或A竿水工結(jié)構(gòu)三維秧設(shè)計(jì)技術(shù)指南蘿》、奸《拾CATI研A膜水工結(jié)構(gòu)三維箭設(shè)計(jì)出圖規(guī)定裕》、《基沸于煎CATI沫A按的水利水電工跟程模板入庫條遍件與管理通則會(huì)》等院企業(yè)標(biāo)蜓準(zhǔn)。僵霞柴2.貴5訊軟硬件環(huán)境等辦我院貼以日CATI將A任為三維協(xié)同設(shè)敵計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)，粥目前在不同程敵度上打通了各豆類具有本專業(yè)仔優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)專次用軟蝦件荷(們表呈1沖)撕與栽CATI竄A顆的數(shù)據(jù)接口融市合，持續(xù)提高醒平臺(tái)的軟件接從口集成化與協(xié)素同化程度。桿通過企業(yè)嘗私有云架設(shè)基鷹于網(wǎng)絡(luò)的三維梯協(xié)同設(shè)計(jì)基礎(chǔ)貢平臺(tái)，配密置瞇DellPo袖werEdg枯e富系列數(shù)據(jù)庫服續(xù)務(wù)器伍、賀Del屢l拼圖形工作站等月，保證了圖形謙顯示和運(yùn)算效車率。侍悅守3BI提M單應(yīng)用逢保劣3.1BI械M葵建模廟烏東德水哈電站樞紐工程服在預(yù)可研、可餅研、施工詳圖夫等各設(shè)計(jì)階段斷，基若于只CATI倍A務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)及?？紭I(yè)軟件開展了輝地質(zhì)、壩工、業(yè)電站建筑物、可導(dǎo)流、機(jī)電與摔金結(jié)等多專業(yè)繪三維協(xié)同設(shè)計(jì)灑，不同設(shè)計(jì)階挖段有逐步求精猴的模型深度等霜級(jí)。植協(xié)非(1媽)俱三維數(shù)字化勘早測(cè)與三維地質(zhì)窗建模。烏東德光水電站通過平而板式工程地質(zhì)川測(cè)繪系統(tǒng)和平尸板式鉆孔地質(zhì)聯(lián)信息錄入系統(tǒng)前完成丑了雀1300密0妥米勘探平洞眨和使15睛0償多個(gè)、皺近燦2600萌0倘米的地質(zhì)鉆孔嶼。裙在前期勘濾測(cè)階段，現(xiàn)場(chǎng)華實(shí)測(cè)地質(zhì)數(shù)據(jù)匠如地質(zhì)點(diǎn)、勘知探點(diǎn)等數(shù)據(jù)按哈標(biāo)準(zhǔn)格式，現(xiàn)蘭場(chǎng)即時(shí)錄入平宴板電腦，并及妖時(shí)發(fā)送到工程役地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，軟從源頭上解決釀數(shù)據(jù)錄入問題蓬，大幅提高地授質(zhì)勘測(cè)效率。先在后期施臥工階段，通過誠施工地質(zhì)可視洪化快速編錄系吧統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)直接競(jìng)完成施工地質(zhì)園編錄工作，生舍成施工地質(zhì)照門片為底板的施腳工地質(zhì)編錄圖嬌，還可以將編柔錄內(nèi)容與照片絞轉(zhuǎn)入三維模型盲，并及時(shí)發(fā)送刮到工程地質(zhì)數(shù)差據(jù)庫，能夠提圓供更為詳細(xì)的盛三維地質(zhì)施工仇解譯成果。醋從工程地?cái)z質(zhì)數(shù)據(jù)庫中讀習(xí)取測(cè)繪點(diǎn)、鉆允孔、平洞等地毀形地質(zhì)數(shù)據(jù)并柜自動(dòng)導(dǎo)農(nóng)入阻GOCA耳D均中，結(jié)麻合激ArcGi繼s門技術(shù)，構(gòu)建高墊精度三維地質(zhì)蛙模改型束(隙圖錯(cuò)3注)反后，連同地質(zhì)踏屬性信息導(dǎo)入片至揮CATI土A鞏基礎(chǔ)平臺(tái)中，胡進(jìn)行后續(xù)樞紐夕布置等多專業(yè)日三維協(xié)同設(shè)計(jì)肆。車短圖公3乞高精度地質(zhì)三噴維模型構(gòu)建過橫程科湯慨(2叼)樹樞紐工程總骨斥架與專業(yè)子骨頭架創(chuàng)建?；陂_地質(zhì)三維模型朋，充分利用三糾維可視化的優(yōu)雁勢(shì)，進(jìn)行壩址你壩線壩型比選略，布置導(dǎo)流洞靜、引水發(fā)電建留筑物等關(guān)鍵控錄制點(diǎn)與軸線，忠并建立樞紐工粘程主要建筑物亮三維參數(shù)化模鋤型，進(jìn)行空間謝分析與優(yōu)化布騾置。根據(jù)樞紐嚇布置結(jié)果，完全善總體和專業(yè)隔子骨架。通過蟲骨架關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)饒技術(shù)、協(xié)同技鉆術(shù)與權(quán)限管理昂機(jī)制保證了上嗽下游專業(yè)設(shè)計(jì)音數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、一咱致和及時(shí)變更圍。繩控建(3俊)析壩工專業(yè)復(fù)雜洽形體精細(xì)化設(shè)炎計(jì)。通夢(mèng)過戴ADA擁O滔程序進(jìn)行拱壩定形體方案設(shè)計(jì)哥，生成形體參幫數(shù)設(shè)計(jì)表并對(duì)撫接奏CATI父A壯拱圈三維模板母快速完成各高粒程拱圈曲線，合擬合成拱壩基壟本體型。結(jié)合伏三維模板完成秩表孔、中孔、積結(jié)構(gòu)分縫、混僑凝土分區(qū)及壩辦體廊道的設(shè)計(jì)乓與優(yōu)化，過程濁見婦圖揭4.錢龍圖薦4囑雙曲拱壩三維其設(shè)計(jì)過程校哄諷(4永)升電站建筑物與類導(dǎo)流專業(yè)全程謀模板化三維設(shè)慨計(jì)?；诘刭|(zhì)赤模型，電站建拼筑物專業(yè)采轎用裁“吧骨煙架聽+悄?？装迨琛辈淼姆椒ㄍ瓿傻仄认率揭l(fā)電候建筑物三維設(shè)榜計(jì)整體模型，既導(dǎo)流專業(yè)采用初類似的方法完鄉(xiāng)成了導(dǎo)截流建兇筑物的三維設(shè)層計(jì)建模，見框圖霜5.達(dá)脂圖帶5垮地下式引水發(fā)閃電建筑物和導(dǎo)冤截流建筑物全椒程模板化三維富設(shè)計(jì)漸暈較(5葵)茂機(jī)北電半(嘉電一、電二、山水機(jī)、暖握通羨)團(tuán)多專業(yè)三維協(xié)魚同設(shè)計(jì)。機(jī)電脆專業(yè)參照地下搞式引水發(fā)電建污筑物中的主廠舊房、調(diào)壓室、遼主變洞等三大毒洞室土建結(jié)構(gòu)綠，調(diào)用機(jī)電標(biāo)拾準(zhǔn)件庫，進(jìn)行矩機(jī)電管路和設(shè)近備等綜合布置廳設(shè)平計(jì)功(揉圖峰6府)宣。嶄急圖倦6形機(jī)電多專業(yè)三候維協(xié)同設(shè)計(jì)替嗎陵3.2BI臂M貨應(yīng)用情況嶺喝陳(1勿)映碰撞檢測(cè)。機(jī)篩電多專業(yè)通過慮碰撞檢測(cè)工具維進(jìn)行錯(cuò)、漏、啞碰檢查，形成貝碰撞檢測(cè)報(bào)表艱并可自動(dòng)定位袍到有問題的位既置，及時(shí)進(jìn)行傭方案調(diào)整與優(yōu)脫化。采旱踏(2碑)程工程量統(tǒng)計(jì)。牧通過三維設(shè)計(jì)曉可一次性精確牌獲取模型的各架種參數(shù)如數(shù)量猾、質(zhì)量、形心婆等，省去了人諸工算量的過程終，尤其是解決啟了對(duì)復(fù)雜異性族結(jié)構(gòu)工程算量票精度低下、機(jī)侵電設(shè)備明細(xì)統(tǒng)貼計(jì)過程繁瑣的洗難題。岔雁嚷(3習(xí))鵲計(jì)算分析。初片步形成三維設(shè)陷計(jì)模型到分析園計(jì)算模型的簡(jiǎn)柱化準(zhǔn)則，提高貿(mào)分析計(jì)算前處立理效率。增廈京(4暗)拋地質(zhì)出圖?；沼谘滸OCA賭D監(jiān)高精度三維地評(píng)質(zhì)模型，任意豎布設(shè)平切面和治縱剖面，快速鏡切剖生成地質(zhì)鉤剖面腹圖莊(帆圖舒7福)鹽和等值線圖。鋒聚普(5燃)欣結(jié)構(gòu)出圖。通弊過我院自主研安發(fā)巷的爆CATI酒A針?biāo)そY(jié)構(gòu)三維界設(shè)計(jì)二維出圖跪技術(shù)解決方案奏，通過三維模飲型抽取二維圖罩與軸側(cè)圖，尤燙其是提高了復(fù)羨雜曲面結(jié)構(gòu)的盯出圖表達(dá)質(zhì)滅量攝(聾圖嗽8毯)瘋。栗拌得(6蓄)那三維配筋出圖測(cè)。將模型導(dǎo)入坦到我院自主研寬發(fā)的三維配筋燭軟件中，基于蘭計(jì)算分析結(jié)果君，進(jìn)行交互式老三維配筋，剖繳切出圖并自動(dòng)綿生成鋼筋慘表窗(壇圖般9擦)番，特別對(duì)于復(fù)遺雜曲面結(jié)構(gòu)能炒夠顯著提高鋼浸筋圖出圖效率模。游匹寒(7詢)熔機(jī)電出圖。提觸出二三維混合乞、結(jié)構(gòu)圖疊加糖效果圖的出圖惱表達(dá)理趕念碗(纖圖承10聲)志并應(yīng)用。則盟圖諒7適地質(zhì)剖面出臉圖岡聲圖澇8塑結(jié)構(gòu)出圖答苦圖訪9增三維配筋出偶圖訴窄圖偶1免0失機(jī)電出圖否南藝(8仗)淹基于模型的延慧伸應(yīng)用快。掀①蛾開發(fā)了交互式攝三維演示系統(tǒng)致，結(jié)合虛擬現(xiàn)對(duì)實(shí)引擎進(jìn)行場(chǎng)角景實(shí)時(shí)渲染，些提供交互式體嬌驗(yàn)句(曉圖探11)席;冠②脊進(jìn)行壩址區(qū)模哪型胳3稍D推打印，采巖用桿LO默M椅技術(shù)一次性打擾印成龜型奇(建圖結(jié)12監(jiān))挽。膽驢圖爭(zhēng)1家1慶交互式三維演仗示系歪統(tǒng)淺暫圖部123夢(mèng)D唯打印模餅型款(錫精克度槍0.1mm)呀王袋4館應(yīng)用效果咳通過烏東唱德水電站樞紐獻(xiàn)工朋程兄BI蠟M逮設(shè)計(jì)的實(shí)施，玩積累了融合設(shè)尿計(jì)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則呀的三維模板庫多。其中，水工棕參數(shù)化模板庫顧擴(kuò)充倡至沃50掠0冬量級(jí)，機(jī)電專枝業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫擴(kuò)詢充慚至附2沃萬量級(jí)。遮基本打通蔑了三維設(shè)計(jì)二絹維出圖環(huán)節(jié)，筐提高了設(shè)計(jì)質(zhì)創(chuàng)量與效率，包國括地質(zhì)剖面圖億、水工結(jié)構(gòu)圖敵與鋼筋圖、機(jī)衣電三維圖?；鶌^于三維地質(zhì)模西型的剖面出圖籮效率相比傳統(tǒng)丹模式提鐮高駝3.驅(qū)5固倍，三維設(shè)計(jì)豆結(jié)構(gòu)出圖率逢達(dá)孕30%~35元%盛，三維配筋出綿圖率高而達(dá)圈80%.服發(fā)現(xiàn)并解聽決了機(jī)電與廠釘房土建結(jié)構(gòu)以獸及機(jī)電專業(yè)內(nèi)界部之間的碰撞更干涉問題，在乳機(jī)電專業(yè)內(nèi)部浪共檢查趕出軋4高2悄處碰撞問題，筆機(jī)電專業(yè)和廠顧房專業(yè)間共檢鑄查津出件1茂2益處碰撞問題，校均以較快的速怠度優(yōu)化了達(dá)到楚設(shè)計(jì)要求的方鳴案。5總結(jié)摸散殿5.挨1艦創(chuàng)新點(diǎn)掘亮英(1足)標(biāo)將我院《水利刪水電工程三維膨協(xié)同設(shè)計(jì)過程銀管理程序》內(nèi)浙嵌平至針CATI朗A提平臺(tái)，保證項(xiàng)嫂目柏BI滔M驢設(shè)計(jì)工作有序尚開展。程乓梢(2選)并以水利水電工紗程制圖基礎(chǔ)標(biāo)嬌準(zhǔn)和工程制圖清學(xué)原理為基礎(chǔ)千，研發(fā)了基辣于啞CATIAV民5繼的水工結(jié)構(gòu)三旨維設(shè)計(jì)出圖解如決方案，基本壺解決了由水工硬結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)輔模型向二維工垮程圖生成過程洋中出現(xiàn)的技術(shù)襖難題。禮戶土(3蛙)點(diǎn)研發(fā)基于三維信地質(zhì)模型剖切聞快速生成標(biāo)準(zhǔn)癢地質(zhì)剖面圖，晉減少大量的圖規(guī)形后處理工作治量，大幅提高碌出圖效率。代娘估(4抵)送研發(fā)并解決了海針對(duì)復(fù)雜曲面治