BIM模型体系在污水处理厂中的设计应用.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 145 BIM 模型体系在污水处理厂中的设计应用 魏振儒 何晓东 胡 明 吴北南 中信建设有限责任公司，北京 100010 摘要：摘要：随着我国经济的不断快速发展，对资源和环境的保护要求也日渐提升，为实现环境保护促进人与自然和谐相处，达到污水处理安全排放，在此过程中对污水处理厂的建设也有着较高的要求。污水处理厂有着占地面积大、构筑物种类多、建设安装工艺繁杂、各专业空间交叉配合难度大等特点，本文利用 BIM 技术协同设计、三维可视化模拟等优势，以资阳临空经济区污水处理厂实际工程为研究对象，建立协同设计综合模型，实现多专业之间的协调，在设计阶段就减少碰撞避免后期反复修改，并实时出图，以达到有效提高污水处理厂设计阶段的效率。关键词：关键词：BIM 模型体系；污水处理厂；：设计效率；：中图分类号：中图分类号：X703 0 引言 BIM 技术主要应用与建筑行业，通过建筑信息模型为核心，将建设项目全生命周期的重要信息与模型实时联动，通过信息模型项目各方人员可以实现对项目质量、成本、信息、安全、进度等全方面的信息化管控。目前，由于 BIM 技术不断地应用与推广，各行各业都开始引入 BIM 技术以达到对项目的有效管理。国内外已有一些企业在污水处理厂的设计过程中采用BIM 技术，利用 BIM 技术协同设计、三维可视化等优势来实现高效提升设计效率的目的，并取得良好的效果。1 BIM 技术在污水处理厂中的应用分析 1.1 研究现状 BIM 技术主要应用与建筑行业，虽然目前各行各业都已引入 BIM 技术，但作为一项新兴的技术，在目前的市政领域的应用相对较少，在污水处理厂的建设设计过程中的应用更为滞后。据统计可以看出，目前 BIM技术主要的应用领域分别是建筑业以及计算机行业。由于 BIM 技术在市政基础领域中的应用较少，所以有必要研究近些年利用 BIM 技术在污水处理厂设计运营等方面的情况，以了解目前 BIM 技术在污水处理厂中的价值及未来发展趋势。袁明昕1等人在污水处理厂的设计过程中利用 BIM 的协同设计建立信息集成平台，以此提高污水处理厂多专业之间的协同效率。宋承明2梳理了BIM技术在污水处理厂应用中的优点及缺点，并对该领域未来发展提出了一些建议。孙同谦等3为解决污水处理厂的管线碰撞问题，探究采用archiCAD 进行建模对管线碰撞的影响。朱利民4等基于实际污水处理厂工程建立了一套基于 BIM 技术利用Revit 软件的工作流。张吕伟等5等利用 BIM 的软件将的链接和工作集协同设计，在污水处理厂的设计过程中取得一定的效果。杨楠等6认为利用 BIM 技术的精细化设计，可以为工程实际施工提供帮助解决问题，并提出 BIM 技术在污水处理厂的应用中规则标准的统一，协同模式及构件族库的构建。1.2 价值分析 污水处理厂工程规模大，由于污水处理涉及多道工序，处理工艺复杂，每一道工序都对应多种类型的设备，涉及多种管线，且构筑物集中分布，管线交错，导致设计工作难以进行，各种复杂节点之间容易出现冲突，且多专业之间由于接受信息不对称容易引发专业之间的碰撞，导致施工阶段出现设计不断变更，现场重复施工，造成大量的人工、材料、机械台班的资源消耗。在施工指导过程中，由于污水处理厂涵盖建设专业较多，需多方参与合作，但由于各方受专业知识限制，不能传递给对方所需要的有效信息，且无法全面的传递到需要方的信息系统，出现各参与方之间的信息差。2 工程背景 2.1 工程简介 资阳临空经济区地处资阳市西北部，毗邻临空经济区成都片区，重点发展先进装备制造业、现代农及沱江特色小镇。并着力打造制造业新兴产业基地、现代农业示范区及绿色经济发展区。新建临空经济区产中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 146 业新城二期污水处理厂，作为资阳市政公用工程的有机组成之一，是城市基础设施的重要一环，为经济区生产、生活的稳定有序进行，提供基础服务和保障。2.2 工程难点（1）构件种类繁多，构件库不完善 资阳临空经济区二期工程污水处理厂承担经济区二期工程的基础保障，所含构件种类繁多，且结构复杂。目前建筑结构专业的 BIM 构件库相对完善，但是在污水厂中的工艺设备构件仍十分匮乏。在 BIM 体系的应用过程中需要设计人员花费大量的时间丰富设备构件库。（2）各专业图纸较多，容易出现不同专业间碰撞 由于污水处理厂设计覆盖专业较多，涉及建筑、结构、暖通、消防、给排水等，在资阳临空经济区二期工程的二维图纸的设计过程中，由于污水处理厂工程各专业设计内容均较多，在专业设计交流沟通时，容易出现遗漏及由于各专业之间的沟通不到位，导致出现各专业之间的碰撞，造成资源浪费，费用增加。3 BIM 模型体系在污水处理厂设计中的应用 3.1 协同设计（1）构件库建立 污水处理厂是城市建设和环保工作中非常重要的一个环节。BIM 技术模型的最大特点是能够将三维模型、数据和构件库进行统一管理，在施工和维护中实现高效协同。因此，在建立污水处理厂 BIM 构件库模型时，需要充分考虑现场实际情况，同时也需要持续不断地更新和完善模型。在资阳临空经济区二期工程污水处理厂的 BIM 模型体系的设计中，依据建设规划和实际需求，并根据国家及行业标准、施工组织方案、设计图纸等，收集和整理各类材料、设备、管道和管件等构件数据，建立精细的数据 BIM 构件库模型，并进行分类、标注和编码，实现模型数据的可视化和直观化管理，同时制定详细的模型管理标准。污水处理厂 BIM 构件库模型的建立对于提高工程建设质量、实现合理资源配置、优化生产效益和管理效率具有重要的意义。在模型构建过程中，还需要及时进行模型更新和调整，保证模型与实际工程建设和运营管理的适应性和实用性。同时，也为国家、企业和个人提供了更全面、更准确的污水处理方案，促进了污水处理技术的不断创新和发展。因此，在今后的工作中，需要加强对污水处理厂 BIM 构件库模型的应用和研究，推动污水处理行业的高效协同和可持续发展。（2）碰撞检测 污水处理厂作为城市基础建设的重要组成部分，其建筑结构和管道系统的复杂性十分高。因此，在建设过程中，在建设过程中，常常存在多个设计方案和施工方案，并且需要对各种建筑结构和管道系统进行精细的设计和施工。因此需要使用 BIM 技术，将建筑、机电、管道等信息集成到三维模型中，并进行碰撞检测模拟，以便进行模型碰撞检测从而确保整个污水处理厂的质量和效率。碰撞检测是通过 BIM 技术，对污水处理厂的各类结构进行精细模拟，并在实现设计优化的同时检测其之间的碰撞情况。采用 BIM 模型的碰撞检测，其精度和效率都高于传统的施工方式，可以有效减少施工中的错误和失误，提高污水处理厂的施工质量。BIM 模型碰撞检测能够有效地减少施工中的错误和冲突，节约时间和成本。在资阳临空经济区二期工程项目的污水处理厂 BIM 模型碰撞检测中，采用navisworks 软件进行碰撞模拟，主要关注管道的布局和跨越，以及设备的安装位置和连通性，并查看含土建安装部分是否满足净空要求。在资阳临空经济区二期工程项目的设计阶段采用BIM 模型碰撞检测模拟，可以帮助施工方在施工过程中事先预测可能会出现的冲突，并采取相应的措施来解决这些冲突。这种方法避免了在施工过程中出现严重问题的可能性，从而可以保证污水处理厂建筑物及设备设施的完整性和安全性。不仅帮助施工方避免可能出现的问题，还节省施工时间和成本。（3）快速出图 为了更好地管理和维护污水处理厂，设计阶段需要快速准确地完成设计图纸。通过采用BIM建模技术，可以使污水处理厂的设计和建设更加科学、精确和高效。资阳临空经济区二期工程污水处理厂管线排布错综复杂、专业交叉，传统的二维出图容易出现遗漏或错误排布等问题。BIM 技术可以将建筑物的每个部分以三维模型的形式展现出来，并提供相关信息。工程师可以使用 BIM技术快速生成污水厂的各种类型的土建施工图、机电中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 147 施工图、结构施工图、设备布局图等，以实现对项目的全方位数据管理和优化设计。3.2 工程量精准统计（1）模型转化及工程量统计 利用广联达的 BIM 插件，可以将 revit 模型转换为广联达计量软件可识别模型。在转化后的广联达模型中可以对污水处理厂的管线、设备设施、土建工程进行做法套用，便于之后继续使用广联达软件进行工程计价套用定额，实现工程计价的高效、准确、便捷。但是，在进行模型转化前需要确保 Revit 模型中的所有元素与相关信息都是完整的和可用的，这包括检查模型的准确性和一致性，并确保与模型相关的任何文件和材料都是正确的。其次，需要将 Revit 模型导出为通用的文件格式，例如 IFC 或 DWG，并在转换过程中将文件转换为广联达所需的格式。最后，需要将转换后的广联达模型进行测试和验证，以确保其准确性和可用性。所以在 revit 模型通过该方式导入广联达软件中时，往往会由于某项因素未设置正确或一致性出现差误导致在广联达中模型计量结果出现失误。资阳临空经济区二期工程污水处理厂设备设施繁多，所需构件多种多样，传统的二维设计采用人工进行手算计量，由于工程量巨大且工程内容繁琐，导致最终统计出的工程量难以保证准确率，并且需要耗费大量的时间。利用bim技术基于转换后的广联达模型，可自动并快速的统计出模型中的工程量，并且当出现后续材料及设计变更时，能够快速并准确的进行工程量的更新，对于供应商可以提前准备污水处理厂所需供应材料的工程量，施工方能更有效的实现材料采购及集中管理。（2）路径调整最优 利用 BIM 技术实现路径最优调整是指通过对污水处理厂建筑信息模型进行分析和优化，实现污水处理厂施工过程中路径的最优化调整，从而提高施工效率和降低成本。BIM 路径最优调整可以通过建筑信息模型中的各种数据和参数，进行路径规划、资源分配、施工进度控制等方面的优化。资阳临空经济区二期工程污水处理厂的路径最优调整主要包括两个方面，首先在碰撞模拟检测之后根据检测结果，对碰撞点进行调整，同一个碰撞点在几何空间上有多种调整方式，该方法下的最优路径调整是满足净空及检修要求的碰撞调整。其次，生成不同调整方案对于工程量有不同的结果，根据产生的多种消除碰撞点调整方案更新 revit 模型，基于广联达计量软件对个方案的工程量进行重新统计计算，得到资源消耗最优方案。资阳临空经济区二期项目污水处理厂设计调整中，电气布线是一个非常复杂的问题，因为不同的电气设备之间存在着交叉和穿越的情况，如果不加以合理安排，就会导致电气设备之间的冲突和干涉，从而影响到污水处理厂的正常运行。利用 BIM 碰撞检测技术，可以对电气设备的布线进行三维建模和分析，从而及时发现和解决电气设备之间的冲突和干涉问题，保证污水处理厂的正常运行。3.3 模拟分析（1）三维漫游 污水处理厂是一种重要的公共设施，为城市居民提供了安全、健康的生活环境。然而，由于其复杂的工艺流程和高度机械化的设备，污水处理厂的运行和维护需要高度的专业知识和技能。为了提高资阳临空经济区二期工程污水处理厂的运行效率和管理水平，在污水处理厂的设计和建设中引入到了 BIM 三维可视化漫游技术。通过将污水处理厂的建筑、设备和管道等信息数字化，利用 BIM 技术可以实现对污水处理厂的全方位监控和管理，提高运行效率和安全性。同时，利用 BIM 三维可视化漫游技术为污水处理厂的管理人员提供直观、清晰的视觉化信息，帮助他们更好地了解污水处理厂的运行状态和问题，及时采取有效的措施，保障污水处理厂的正常运行和环境保护。因此，BIM 三维可视化漫游技术在资阳临空经济区污水处理厂的应用具有重要的意义和价值。（2）施工模拟 污水处理厂 BIM 施工模拟是一种利用先进的建筑信息模型技术来模拟污水处理厂的施工过程的方法。通过 BIM 技术，可以将资阳临空经济区二期项目污水处理厂的各个施工阶段进行模拟，包括地基施工、结构施工、管道安装等。这种技术可以减少施工中的错误和浪费，提高施工效率，降低成本，并且可以更好地保护环境。BIM 技术的应用可以将设计、施工和运营过程中的各个环节紧密联系起来，从而实现整个项目的全生命周期管理。在污水处理厂的建设中，BIM 技术中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 148 可以帮助工程师和设计师更好地规划和管理污水处理厂的各个环节，比如污水处理设备的安装、管道的铺设、电气设备的布置等等。通过这种技术，可以更好地保证污水处理厂的建设质量和安全性。4 总结与展望 通过利用 BIM 技术对资阳临空经济区二期工程建立三维模型，实现 BIM 协同应用，并建立一套较为完善的构件库，并能实现处理厂的高效节能的碰撞检测及最优路径调整。利用 BIM 的三维漫游及施工模拟为污水处理厂的施工提供了参考，减少施工中的风险，并对施工进度实现有效掌控。污水处理厂 BIM 应用可以提高设计的精确性和一致性。通过使用 BIM 技术，设计团队可以在虚拟环境中模拟和优化污水处理厂的各个方面，包括管道布局、设备安装和操作流程。这样可以减少设计错误和冲突，提高设计的精确性和一致性，从而降低建设和运营成本。综上所述，污水处理厂 BIM 应用在提高设计精确性和一致性、提高施工效率和安全性方面具有巨大的潜力。然而，为了充分发挥 BIM 技术的优势，需要解决技术人员和软件支持的问题，同时加强数据管理和共享的能力。只有这样，污水处理厂 BIM 应用才能真正实现可持续发展的目标。参考文献 1袁明昕,韦海瑞,钟炜,等.BIM 辅助污水处理厂协同设 计 及 信 息 集 成 平 台 研 究 J.中 国 给 水 排水,2022,38(16):66-70.2宋承明.BIM 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