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(wàn)km2，占金沙江流域面積的86%，占長(zhǎng)江宜昌以上流域面積40%以上。電站開(kāi)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(kù)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(jiàn)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(zhǎng)泄量世界第一，導(dǎo)流洞開(kāi)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(kāi)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、HYPERLINK"/hbs/"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(kāi)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(jué)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(zhǎng)江設(shè)計(jì)院BIM設(shè)計(jì)先驅(qū)項(xiàng)目，本項(xiàng)目通過(guò)GOCAD讀取工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，并在GOCAD中進(jìn)行三維地質(zhì)建模，通過(guò)二次開(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)程管理程序見(jiàn)圖2.下設(shè)專業(yè)設(shè)計(jì)組、BIM技術(shù)支持組和二次開(kāi)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(guò)程中遇到的重難點(diǎn)軟件技術(shù)問(wèn)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(kāi)發(fā)組，根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行針對(duì)性二次開(kāi)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(kāi)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。水使圖幻2木三維協(xié)同設(shè)計(jì)攔過(guò)程管理左當(dāng)調(diào)2.揉4繁應(yīng)用措施憲烏東德水符電站樞紐工類(lèi)程冶BI剛M待設(shè)計(jì)實(shí)施繼承熱勘測(cè)設(shè)計(jì)的設(shè)啄校審機(jī)制，施開(kāi)行我院現(xiàn)有香的渡BI蠶M涌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系鉆，主要包括：懶《水利水電工壺程三維設(shè)計(jì)過(guò)狠程管理程序》植、《水利水電雕工程三維協(xié)同指設(shè)計(jì)文件編碼茂規(guī)則》、《水刊利水電工程三襯維地質(zhì)建模規(guī)勤定》、演《坦CATI窩A棉水工結(jié)構(gòu)三維霞設(shè)計(jì)技術(shù)指南娃》、賓《叨CATI魄A虧水工結(jié)構(gòu)三維壩設(shè)計(jì)出圖規(guī)定騎》、《基冶于喘CATI鍛A日的水利水電工賢程模板入庫(kù)條俱件與管理通則備》等院企業(yè)標(biāo)弱準(zhǔn)。街單寨2.盲5翻軟硬件環(huán)境等松我院進(jìn)以庫(kù)CATI澆A兆為三維協(xié)同設(shè)吼計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)，呢目前在不同程奮度上打通了各鉛類(lèi)具有本專業(yè)朝優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)專野用軟憂件塵(認(rèn)表靜1沒(méi))抬與我CATI壩A巡的數(shù)據(jù)接口融軟合，持續(xù)提高竭平臺(tái)的軟件接買(mǎi)口集成化與協(xié)烏同化程度。營(yíng)通過(guò)企業(yè)勵(lì)私有云架設(shè)基候于網(wǎng)絡(luò)的三維鳴協(xié)同設(shè)計(jì)基礎(chǔ)驅(qū)平臺(tái)，配陪置蔥DellPo送werEdg菠e徑系列數(shù)據(jù)庫(kù)服毛務(wù)器兇、述Del施l雀圖形工作站等蘋(píng)，保證了圖形漲顯示和運(yùn)算效殺率。翻川按3BI調(diào)M話應(yīng)用牛烘竭3.1BI漆M艇建模見(jiàn)烏東德水精電站樞紐工程于在預(yù)可研、可次研、施工詳圖慮等各設(shè)計(jì)階段綠，基刃于楚CATI槽A鋒基礎(chǔ)平臺(tái)及專姥業(yè)軟件開(kāi)展了籌地質(zhì)、壩工、晝電站建筑物、充導(dǎo)流、機(jī)電與監(jiān)金結(jié)等多專業(yè)瓣三維協(xié)同設(shè)計(jì)攪，不同設(shè)計(jì)階溝段有逐步求精極的模型深度等基級(jí)。臨鼠教(1章)程三維數(shù)字化勘芒測(cè)與三維地質(zhì)北建模。烏東德棍水電站通過(guò)平窯板式工程地質(zhì)法測(cè)繪系統(tǒng)和平同板式鉆孔地質(zhì)肯信息錄入系統(tǒng)億完成菜了栗1300搭0狡米勘探平洞朗和優(yōu)15腰0覺(jué)多個(gè)、蒸近慨2600豪0逢米的地質(zhì)鉆孔干。藥在前期勘聚測(cè)階段，現(xiàn)場(chǎng)革實(shí)測(cè)地質(zhì)數(shù)據(jù)張如地質(zhì)點(diǎn)、勘戶探點(diǎn)等數(shù)據(jù)按水標(biāo)準(zhǔn)格式，現(xiàn)乘場(chǎng)即時(shí)錄入平蠢板電腦，并及熄時(shí)發(fā)送到工程站地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，廟從源頭上解決噸數(shù)據(jù)錄入問(wèn)題駕，大幅提高地鍋質(zhì)勘測(cè)效率。震在后期施郵工階段，通過(guò)慈施工地質(zhì)可視講化快速編錄系撇統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)直接墓完成施工地質(zhì)抓編錄工作，生妹成施工地質(zhì)照論片為底板的施債工地質(zhì)編錄圖冤，還可以將編搏錄內(nèi)容與照片但轉(zhuǎn)入三維模型孝，并及時(shí)發(fā)送雁到工程地質(zhì)數(shù)侄據(jù)庫(kù)，能夠提催供更為詳細(xì)的夫三維地質(zhì)施工略解譯成果。隔從工程地輛質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀至取測(cè)繪點(diǎn)、鉆偶孔、平洞等地址形地質(zhì)數(shù)據(jù)并纖自動(dòng)導(dǎo)腦入續(xù)GOCA暴D扶中，結(jié)誰(shuí)合慈ArcGi帖s鍛技術(shù)，構(gòu)建高寧精度三維地質(zhì)刮模抬型竄(踩圖粥3啟)餐后，連同地質(zhì)葉屬性信息導(dǎo)入辱至尊CATI督A谷基礎(chǔ)平臺(tái)中，摔進(jìn)行后續(xù)樞紐威布置等多專業(yè)廊三維協(xié)同設(shè)計(jì)狗。足假圖帝3貸高精度地質(zhì)三斗維模型構(gòu)建過(guò)件程鈴擔(dān)欄(2輩)而樞紐工程總骨芒架與專業(yè)子骨彼架創(chuàng)建。基于甚地質(zhì)三維模型出，充分利用三浸維可視化的優(yōu)示勢(shì)，進(jìn)行壩址忘壩線壩型比選輔，布置導(dǎo)流洞辜、引水發(fā)電建妄筑物等關(guān)鍵控弟制點(diǎn)與軸線，齒并建立樞紐工派程主要建筑物希三維參數(shù)化模銷(xiāo)型，進(jìn)行空間拜分析與優(yōu)化布愈置。根據(jù)樞紐索布置結(jié)果，完豆善總體和專業(yè)煮子骨架。通過(guò)側(cè)骨架關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)錫技術(shù)、協(xié)同技齊術(shù)與權(quán)限管理胳機(jī)制保證了上鎮(zhèn)下游專業(yè)設(shè)計(jì)律數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、一俱致和及時(shí)變更記。燃步密(3蜓)產(chǎn)壩工專業(yè)復(fù)雜絮形體精細(xì)化設(shè)緞?dòng)?jì)。通怒過(guò)童ADA誤O嫩程序進(jìn)行拱壩畫(huà)形體方案設(shè)計(jì)壞，生成形體參瞇數(shù)設(shè)計(jì)表并對(duì)拿接蓮CATI塑A酒拱圈三維模板尊快速完成各高頌程拱圈曲線，懂?dāng)M合成拱壩基蓄本體型。結(jié)合脹三維模板完成布表孔、中孔、牙結(jié)構(gòu)分縫、混手凝土分區(qū)及壩演體廊道的設(shè)計(jì)幕與優(yōu)化，過(guò)程妙見(jiàn)爆圖老4.剩垂圖辛4含雙曲拱壩三維葬設(shè)計(jì)過(guò)程罪團(tuán)拖(4杠)鵲電站建筑物與儀導(dǎo)流專業(yè)全程久模板化三維設(shè)驚計(jì)?；诘刭|(zhì)合模型，電站建挽筑物專業(yè)采被用凝“男骨嘆架胞+誦模哪板跌”棄的方法完成地區(qū)下式引水發(fā)電印建筑物三維設(shè)屆計(jì)整體模型，環(huán)導(dǎo)流專業(yè)采用晚類(lèi)似的方法完回成了導(dǎo)截流建郵筑物的三維設(shè)性計(jì)建模，見(jiàn)難圖篇5.宋橡圖倚5叨地下式引水發(fā)判電建筑物和導(dǎo)既截流建筑物全忠程模板化三維論設(shè)計(jì)蝕麻誼(5福)冠機(jī)會(huì)電肺(需電一、電二、昏水機(jī)、暖頂通袖)壞多專業(yè)三維協(xié)剖同設(shè)計(jì)。機(jī)電紫專業(yè)參照地下筆式引水發(fā)電建快筑物中的主廠炮房、調(diào)壓室、韻主變洞等三大麻洞室土建結(jié)構(gòu)馳，調(diào)用機(jī)電標(biāo)規(guī)準(zhǔn)件庫(kù)，進(jìn)行受機(jī)電管路和設(shè)素備等綜合布置循設(shè)欄計(jì)沫(村圖束6字)熟。閑喇圖柔6裹機(jī)電多專業(yè)三郊維協(xié)同設(shè)計(jì)宏替碼3.2BI細(xì)M裂應(yīng)用情況劈汪泄(1指)種碰撞檢測(cè)。機(jī)旗電多專業(yè)通過(guò)甘碰撞檢測(cè)工具案進(jìn)行錯(cuò)、漏、霞碰檢查，形成怪碰撞檢測(cè)報(bào)表孕并可自動(dòng)定位模到有問(wèn)題的位星置，及時(shí)進(jìn)行類(lèi)方案調(diào)整與優(yōu)安化。裳蜂挪(2羊)泉工程量統(tǒng)計(jì)。噸通過(guò)三維設(shè)計(jì)處可一次性精確爭(zhēng)獲取模型的各飯種參數(shù)如數(shù)量愿、質(zhì)量、形心督等，省去了人溫工算量的過(guò)程豈，尤其是解決怒了對(duì)復(fù)雜異性獻(xiàn)結(jié)構(gòu)工程算量擊精度低下、機(jī)緣電設(shè)備明細(xì)統(tǒng)肚計(jì)過(guò)程繁瑣的換難題。王跑晌(3盯)絨計(jì)算分析。初謀步形成三維設(shè)腸計(jì)模型到分析丈計(jì)算模型的簡(jiǎn)?；瘻?zhǔn)則，提高遇分析計(jì)算前處昨理效率。慣栽房(4催)來(lái)地質(zhì)出圖?；C于壤GOCA圓D營(yíng)高精度三維地長(zhǎng)質(zhì)模型，任意竟布設(shè)平切面和塞縱剖面，快速床切剖生成地質(zhì)真剖面瘡圖略(就圖狂7姜)震和等值線圖。春米贈(zèng)(5爺)哭結(jié)構(gòu)出圖。通避過(guò)我院自主研恰發(fā)猶的塞CATI驚A糊水工結(jié)構(gòu)三維編設(shè)計(jì)二維出圖中技術(shù)解決方案費(fèi)，通過(guò)三維模環(huán)型抽取二維圖張與軸側(cè)圖，尤紡其是提高了復(fù)莫雜曲面結(jié)構(gòu)的役出圖表達(dá)質(zhì)宵量負(fù)(稀圖貼8匪)介。尤彈悔(6拜)居三維配筋出圖哨。將模型導(dǎo)入糊到我院自主研工發(fā)的三維配筋財(cái)軟件中，基于乏計(jì)算分析結(jié)果海，進(jìn)行交互式歪三維配筋，剖升切出圖并自動(dòng)膚生成鋼筋邀表乏(切圖然9弱)餃，特別對(duì)于復(fù)線雜曲面結(jié)構(gòu)能川夠顯著提高鋼駁筋圖出圖效率汁。跌嶼私(7肯)本機(jī)電出圖。提佩出二三維混合局、結(jié)構(gòu)圖疊加殊效果圖的出圖跨表達(dá)理嶼念核(嗓圖筆10析)代并應(yīng)用。倡趙圖圈7框地質(zhì)剖面出愚圖辮跡圖缸8臟結(jié)構(gòu)出圖糕姥圖墊9撐三維配筋出綿圖版買(mǎi)圖鴨1貓0牲機(jī)電出圖候鵝狀(8景)航基于模型的延參伸應(yīng)用惱?？耿偃蹰_(kāi)發(fā)了交互式屋三維演示系統(tǒng)塘，結(jié)合虛擬現(xiàn)朋實(shí)引擎進(jìn)行場(chǎng)爆景實(shí)時(shí)渲染，意提供交互式體爬驗(yàn)揮(籌圖懇11)融;辣②融進(jìn)行壩址區(qū)模企型塌3耀D副打印，采檔用另LO率M敞技術(shù)一次性打市印成漠型按(撤圖尺12亦)臥。期贈(zèng)圖普1鄭1日交互式三維演梁示系痕統(tǒng)暑見(jiàn)圖國(guó)123嘴D暫打印模援型仗(本精突度捆0.1mm)判篇測(cè)4誼應(yīng)用效果靠通過(guò)烏東恰德水電站樞紐泄工悄程奴BI惡M濱設(shè)計(jì)的實(shí)施，狗積累了融合設(shè)刻計(jì)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則晝的三維模板庫(kù)爪。其中，水工您參數(shù)化模板庫(kù)溜擴(kuò)充蝴至燙50如0捏量級(jí)，機(jī)電專艱業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)擴(kuò)軟充原至驕2雙萬(wàn)量級(jí)。罰基本打通晨了三維設(shè)計(jì)二義維出圖環(huán)節(jié)，新提高了設(shè)計(jì)質(zhì)旦量與效率，包襲括地質(zhì)剖面圖揉、水工結(jié)構(gòu)圖孝與鋼筋圖、機(jī)雨電三維圖。基剪于三維地質(zhì)模螞型的剖面出圖壁效率相比傳統(tǒng)狡模式提柜高嫂3.混5亞倍，三維設(shè)計(jì)魂結(jié)構(gòu)出圖率標(biāo)達(dá)崖30%~35御%病，三維配筋出賭圖率高老達(dá)殊80%.瀉發(fā)現(xiàn)并解愈決了機(jī)電與廠址房土建結(jié)構(gòu)以陣及機(jī)電專業(yè)內(nèi)贊部之間的碰撞攪干涉問(wèn)題，在寫(xiě)機(jī)電專業(yè)內(nèi)部戲共檢查拜出寇4敞2誤處碰撞問(wèn)題，臨機(jī)電專業(yè)和廠糊房專業(yè)間共檢半查淡出賀1跨2怠處碰撞問(wèn)題，尋均以較快的速石度優(yōu)化了達(dá)到型設(shè)計(jì)要求的方士案。5總結(jié)留項(xiàng)煮5.窩1隸創(chuàng)新點(diǎn)那勺弓(1泊)辱將我院《水利宏水電工程三維輸協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程鹽管理程序》內(nèi)涌嵌斧至刪CATI儲(chǔ)A年平臺(tái)，保證項(xiàng)務(wù)目議BI雪M錯(cuò)設(shè)計(jì)工作有序寒開(kāi)展。按詠希(2志)疊以水利水電工鍛程制圖基礎(chǔ)標(biāo)珍準(zhǔn)和工程制圖逼學(xué)原理為基礎(chǔ)旺，研發(fā)了基酒于區(qū)CATIAV召5腸的水工結(jié)構(gòu)三食維設(shè)計(jì)出圖解氣決方案，基本寺解決了由水工餐結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)保模型向二維工灶程圖生成過(guò)程鴉中出現(xiàn)的技術(shù)晝難題。澤京罵(3艙)障研發(fā)基于三維討地質(zhì)模型剖切觀快速生成標(biāo)準(zhǔn)巷地質(zhì)剖面圖，御減少大量的圖赤形后處理工作竭量，大幅提高離出圖效率。矮殊節(jié)(4莫)縫研發(fā)并解決了棗針對(duì)復(fù)雜曲面轉(zhuǎn)水工結(jié)構(gòu)三維