基于BIM技术的提水泵站体系化设计研究与应用

孙洪征，孙 珂，夏全平

(1.寿光市水利服务中心，山东 寿光 262700； 2.济南国际机场股份有限公司，济南 250107；3.山东省交通运输事业服务中心，济南 250002)

提水泵站是水利工程中的重要组成部分，将提水泵站工程结构分解为相应的细部构造，在AuToRevit平台上创建出每一个细部结构的三维模型，并为决定该模型形状的的关键线条赋予一个可调整的“参数”，这样就能根据实际工程尺寸大小来调整模型的“参数”，使二者在数值上完全统一。在发生工程变更或计算工程尺寸出现差错时，只需要修改对应细部构件的“参数”值就能改变工程尺寸大小，并能够利用模型自动计算工程量[1]。

1 研究对象

1.1 提水泵站

泵站模型在结构上由进出水建筑物和泵房三部分组成，进水建筑物包括了引水渠、前池、进水池即湿室，出水建筑物包括了出水池、出水管道、输水渠即灌溉支渠，泵房由三台立式轴流泵、三台电动机、拦污栅、吊车梁、墩墙、屋盖、配电间组成。提水泵站结构，见图1。

图1 提水泵站结构

1.2 提水泵站族划分

泵站模型在结构上由进出水建筑物和泵房3部分组成，每一段结构又由更多的细部构造组合而成。创建完成的众多族构件便是用于组装泵站的每一个工程构件，每一部分工程构件都可由一个或多个族样板组装而成[2]。提水泵站族划分，见图2。

图2 提水泵站族划分

2 创建族模板

2.1 进水建筑族

引水渠和前池由众多的族构件组合而成，所包含的族样板主要有平面挡土墙、翼墙、两种不规则底板、不规则垫层，进水建筑组构件，见图3。

图3 进水建筑组构件

平面挡土墙主要控制的渠道护坡的坡度和引水渠的宽度变化，长度、高度的变化决定了左右面平行四边形的大小；铺设长度是由渠道的长度决定的，渠道越长，铺设长度越大。偏翼墙铺设长度是由渠道平行于水平面的长度决定的，渠道越长，铺设长度越大。不规则底板1和2用于铺设在渠道平行于水平面的渠段，宽度决定了垫层的铺设厚度，总长度决定了垫层的铺设长度即渠道的长度，垫层墩子的长度，同时坡度变化的宽度也是由长度1决定，坡度决定了垫层墩子倾斜变化的幅度[3]。

各构件的面倾角的值随坡度值的变化而变化，不需要单独输入来控制样板的变化。

2.2 泵房族

进水建筑物主要由引水渠，前池，进水池三部分组成，取水头部不做介绍，取水管道采用引水明渠的方式即引水渠。模型采用的是湿室型泵房，进水池即湿室，组装泵房主要用到的族样板包括两种不同类型的隔墩分别是边墩和中墩、立式轴流泵的简易模型、电动机简易模型、屋盖、拦污栅、墙体1、墙体2。泵房族构件，见图4。

图4 泵房族构件

2.3 出水建筑物族

出水建筑物包含的族样板同进水建筑物多有重复，出水池由墙体1组装而成，出水管道段的铺设选用了不规则底板2架构，在这里介绍倾斜管道。出水建筑组群，见图5。

图5 出水建筑组群

倾斜管道是铺设在倾斜渠道上的输水管道，主要用于出水池的位置，其变化分为水平面上的倾斜变化和铅锤方向上的倾斜变化两种变化形式[4]。

2.4 族样板材质

在实际施工过程中，每一段工程乃至每一个细小的构件都会设计有材质，不同的地质条件，承担的作用不同，各部位构件的材质就会不同。打开族模型，选中该模型，打开左侧“属性”面板，可以看见在“材质和装饰”选项中，材质选项是默认选项，也可以结合工程需要“新建材质”并赋予工程建设需要的材质内容，并对材质的各项内容进行调整。材质选择界面，见图6。

图6 材质选择界面

3 族的应用

3.1 新建项目

打开AuToRevit软件，在项目栏选择“新建”，选择新建项目样板，样板里若显示“<无>”，则点击浏览，找到存放项目样板的文件夹，选择DefaultCHSCHS样板，确定即可。如果你的新建项目中没有可供选择的项目样板，可自行网上下载载入即可。项目样板，见图7。

图7 项目样板

3.2 绘制标高和轴网

建好项目样板以后，需要添加标高和轴网，这相当于一个多原点的平面直角坐标系。所有的族样板已经在族编辑器中全部创建完成，接下来需要将族样板放置到项目中去，因此绘制标高和轴网的原则必须是方便放置[5]。

打开项目样板后，在左侧项目浏览器中找到立面，然后打开南立面，我们首先在南立面上绘制标高，然后再绘制轴网。标高绘制原则是满足目标工程的高程要求，方便放置调整好大小后的族样板。提水泵站剖面图纸，见图8。

图8 提水泵站剖面图纸

接下来绘制标高线，首先打开顶部“建筑”选项卡，在屏幕右侧找到标高按钮，点击后即可绘制标高。

完成了标高的绘制后，在项目浏览器中可以看到楼层平面中增加了刚绘制出来的标高平面，接下来继续绘制轴网。轴网是绘制在标高平面上，用于将各标高平面划分出网格，用于给工程构件定位，方便放置族样板。轴网分为东西向轴网和南北向轴网两种。

标高和轴网绘制完成之后，就需要开始在项目样板中载入创建好的族样板，创建实例构件依照标高和轴网的定位组装工程模型。首先打开创建好的标高和轴网，打开“项目浏览器”中“楼层平面”的“标高1”平面，在标高1平面里载入族样板，开始创建实例，并在平面里装配模型[6]。

4 基于三维模型的图纸创建

4.1 图纸创建

三维模型并不能提供给施工单位施工，三维模型无法精确的显示建筑物的尺寸，只能显示建筑物的形状。因此在搭建完三维模型以后，还必须创建出可供工程施工使用的平面图纸。在AuToRevit设计平台上，是可以利用三维模型直接创建平面图纸的，不需要再单独绘制平面图纸。

每一张标准的工程图纸都有着严格符合设计规范的图框。图框包括图纸幅面和标题栏，根据《水利水电工程制图标准SL73-95》规定，图纸的幅面及图框尺寸应符合下表的规定。图纸幅面及图框尺寸，见表1。

表1 图纸幅面及图框尺寸

4.2 创建详图

创建详图首先需要选择一个拾取平面作为俯视图，绘制标高时创建了F1-F9九个标高，从F9标高往下投影，除了屋盖我们能看到整个工程模型，因此我们选择F9标高作为俯视图创建详图索引。经过对详图属性的调整，可得到最终的详图。

4.3 图纸注释

在图框中放入详图以后，需要对图纸的各项尺寸、材质等要素进行注释说明，便于施工人员参阅。尺寸标注的数值反映了实体的尺寸、实体与实体之间的距离等等，这些数据是进行水利计算、水力计算、结构计算、工程造价等等的基础数据，需要把这些数据传递出去，AuToRevit提供了三种参数来解决这个问题，这3种参数是：项目参数、共享参数和全局参数。俯视图，见图9；图纸注释图，见图10。

图10 图纸注释图

4.4 创建剖面图

剖面图的创建同样需要首先创建详图，剖面图的绘制需要建立在平面图的基础上。首先打开顶部“视图”选项卡，选择“剖面”按钮，点击后需要在平面图上选择剖切位置，并选择剖面区域。剖面图注释，见图11。

图11 剖面图注释

4.5 创建明细表

在AuToRevit平台上提供了“明细表“这一工具来是实现表格的绘制功能。“明细表”工具归属于“视图”选项卡中，这个明细表根本上是三维工程模型的参数的投影，属于视图的一种。明细表的数据可以通过全局参数的设置直接投影到明细表中，免去了手工输入的过程，且工程数据发生变化时，由于“全局参数”的设置，明细表中的数据也会随之更新。创建明细表，见图12。

图12 创建明细表

5 结 语

通过在AuToRevit平台上创建工程的细部结构模型，分析组成提水泵站的各细部构件族以及各族的变化规律和使用方法，将众多按照实际工程尺寸定义的细部结构按照工程施工顺序组装到一起，利用族样板的参数可以直接根据实际需要调整构件的尺寸大小。在工程实际施工过程中，因地制宜、综合考虑确定下来的各过程段的不同材质，可以利用族模板的材质选项直接进行调整，最终得出与工程设计相符的三维工程模型。同时与工程模型伴生出的图纸也会随之改变，直接可继续用于工程施工，极大的缩短了工程设计、工程调整的时间，缩短了工期，提高了工程施工效率。

实践证明，利用AuToRevit软件对泵站工程进行三维设计具有较强的可行性和可操作性，可在相关水利项目中进行推广。