基于BIM技术的高桩码头给水工程深化设计应用

(中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州 510220 )

前言

传统的机电工程施工图难以用于工厂预制，如高桩码头给水工程设计涉及的管道通常为明敷金属管，传统的CAD制图及Revit建模难以表达真实的单根管道长度等信息，往往造成管道安装施工过程中的裁管或焊管等二次加工，从而造成了一定的材料浪费，并对施工进度产生影响[1]。因此借助BIM技术进行深化设计实现给水管网模型的真实表达并应用于工厂预制具有实际意义[2-3]。

目前，BIM技术正逐步应用到工程的设计施工运维阶段，提高了工程领域众多环节的效率和质量[4]。Revit是目前BIM设计的主流平台[5]，应用广泛。但对于给水专业，Revit创建的模型还不能达到预制加工的深度，特别是管道、管件及阀门阀件等Revit族尚没有统一的族库标准，且Revit在预制加工图等方面还不完善。因此不断有人对Revit管道模型进行深度设计的研究，例如施俊杰开发了管道预制加工插件，可以将Revit中的管道模型生成Inventor中的管道预制加工图[6]。而Fabrication CADmep提供了机电模型深度设计的平台，可以非常方便地与Revit完成交互式设计。

美国建筑师协会(AIA)的E202号文件中定义了BIM模型的五种LOD等级来表达BIM模型的深度[7]。从该文件可知，LOD 400的BIM模型需达到零件预制的要求，LOD 500的BIM模型则需完全与竣工实体一致。Fabrication CADmep提供了使用真实产品数据创建的预制构件库，从而能使模型满足预制和安装工作的要求，且能深化模型精度至LOD400，甚至LOD500。

因此结合Revit创建的给水模型，再交互延伸到Fabrication CADmep进行深化设计就显得非常有意义。

1 Fabrication CADmep简介

Fabrication CADmep软件是将Autodesk公司现有的机械、电气、管道设计产品(例如Autodesk Revit)与预制详图阶段集成的完整解决方案，能满足机电施工的详图设计、预制和安装需求。通过使用Fabrication CADmep基于现实产品数据创建的预制构件可以创建更精准的详图并直接驱动机电预制加工[8]。

图1 Fabrication CADmep中服务名称和服务样板的设置对话框Fig.1 Service Name and Service Template setting panel in Fabrication CADmep

Fabrication CADmep内置了一些构成预制部件的内容库，也可在Autodesk相关网站中下载某些厂商的内容库。

Fabrication CADmep中定义了服务名称(Service Name)和服务样板(Service Template)。服务名称中集合了相应类型的管道、管件及设备等构件。服务样板则规定了管道连接的方式，构件选用的规则等。服务名称和服务样板的设置对话框如图1所示。

Fabrication CADmep中的主要工具栏如图2(所示，工具栏主要提供了建模、标注及出图等功能。

图2 Fabrication CADmep中主要工具栏Fig.2 Main Toolbar in Fabrication CADmep

2 Revit和Fabrication CADmep在给水管网深化设计中的应用

2.1 工作流程

Revit在给水管网设计中的工作路线通常为“创建项目文件”-“链接其他专业模型”-“创建模型”-“碰撞检查”-“完善模型”-“生成图纸”-“生成工程量”。通过Revit创建的模型、图纸和工程量比传统CAD的设计成果更精细，具备指导施工的要求，但对于构件预制(如管材预制、桥架预制等)和装配图的深度要求则还有距离，借助Fabrication CADmep的精细化设计工具则能够实现构件预制及装配图。利用Revit与Fabrication CADmep进行给水专业交互式延伸设计的工作流程如下：

1)在Revit中进行管网建模；

2)利用”RME to FAB”系列插件将Revit中管网模型转换成设计线文件(.RIF)，该插件界面如图3所示；

图3 Revit中的“RME to FAB”系列插件Fig.3 "RME to FAB" series plug-ins in Revit

3)在Fabrication CADmep中导入.RIF文件，并初步生成模型，然后对模型中的管道及管配件规格进行设置，以精确确定其尺寸，并完善模型；

4)在Fabrication CADmep中进行模型标注，设置下料表及装配图样式，并生成装配图和下料表。

2.2 优势和特点

使用Fabrication CADmep与Revit交互进行给水模型的深度设计具有以下优势。

1)Fabrication CADmep的模型文件可以与Revit模型文件实现互导，并且Reivt从2016版开始新增了“预制零件”功能，该功能是将Fabrication CADmep中的预制构件应用于Revit模型中，这更加强了两款软件的互通性。

2)Fabrication CADmep能够和Revit交互延伸设计模型的生命周期并减少重复建模。

3)Fabrication CADmep可与Fabrication ESTmep对接，利用ESTmep强大的成本分析功能可以实现给水系统更精准的造价。

图4 Revit中创建的栈桥上消防、生产给水三维典型安装图Fig.4 Typical Graphic Model of Firefighting System and Production Water System at trestle in Revit

4)Fabrication CADmep内置了丰富的构件库，也可在Autodesk相关网站中下载某些厂商的构件库，其模型直接反应最后的施工成品，模型精细度高。

5)Fabrication CADmep具有强大的编号(可对相同构件指定同一编号)、预制装配图功能，可用于管道、管件等的预制加工生产。

3 工程应用研究

印尼某电厂配套码头项目中涉及的生产供水、消防等管道工程，具有管线长，交叉多的特点。本项目管道多采用法兰、卡箍连接，其标准管道长度为6m或3m，而实际安装过程中会出现非标准长度的管段，以往施工现场通过裁切标准管道来实现，往往造成一定的管道材料浪费，且耗费工时。因此，本项目采用Fabrication CADmep与Revit交互进行给水模型的深度设计，精确计算每段管道的长度及管配件的尺寸，然后在工厂中生产出所有规格的管道和管配件，避免现场的二次加工就显得非常有意义。

本项目在工程设计阶段利用Revit建模并利用BIM技术进行碰撞检测、优化管路设计[9]，以及出具施工图[10]。然后在深化阶段将Revit模型导入至Fabrication CADmep进行深化建模设计，得出每段管道长度和管件规格(如法兰厚度、垫片厚度、弯头曲率半径等)，以达到工厂化预制生产的要求，且出具了栈桥上消火栓及冲洗栓的典型安装图。本方法为现场材料采购及安装施工提供了有力支撑，精确提供了材料表，有效减少了现场二次加工的工作量，提高了施工精度和效率。

在Revit中链接水工结构、栈桥结构等模型后进行给排水管网设计建模及碰撞检测，优化管路后的三维典型安装图如图4。利用第2节中所述方法，在Fabrication CADmep进行深化设计，生成的装配图及下料表如图5所示。

图5 Fabrication CADmep中生成的栈桥上消防及生产给水典型装配图及下料表Fig.5 Deepening assembly drawings and material lists of Firefighting System and Production Water System at trestle in Fabrication CADmep

本项目通过Fabrication CADmep的深化设计，在模型中实现了垫片厚度，连接件插入深度的设置，实现了管道分段，为施工方采购及安装施工提供了详细的装配图、精确的每段管道长度及管道连接形式等信息。

4 问题与展望

Revit与Fabrication CADmep合用提供了一条给水管网深度设计到预制的途径，为目前BIM技术在给水领域深度应用至预制加工阶段提供了方法。然而笔者认为该路径仍然存在一些需要改善的地方。

(1)创建符合中国标准的构件库

目前Fabrication CADmep中的构件库均为符合欧美标准和来自欧美厂商的构件库，虽然Fabrication CADmep提供了自定义构件的工具，但自定义的构件如何判断其是否符合真实产品仍然没有解决途径。因此对于建立符合中国标准和中国厂商的构件库则需要中国标准机构和中国厂商的参与，对此还需做大量工作。

(2)生成管道轴测图

管道轴测图(简称ISO图)是管道设计中常用的图纸表达方法[11]，它是目前工厂内管道、管件预制生产所使用的主要图纸。Fabrication CADmep虽然提供了生成管道数据文件(.PCF格式)的工具，但仍然没有生成效果完好的ISO图的模块。因此如何将Fabrication CADmep或Revit中管道模型完好的转化成ISO图可以成为将来软件开发的方向。

(3)Revit与Fabrication CADmep的合并

目前Revit中内置了Fabrication CADmep预制零件模块，可以在Revit中直接使用Fabrication CADmep中的构件，我们已经看到Revit与Fabrication CADmep整合的趋势。但在Revit中创建的Fabrication CADmep构件不能像族对象一样对它进行管道系统类型、流量等参数的设置，因而目前最佳的实践路线仍然为Revit与Fabrication CADmep交互延伸设计。该路线需要设计人员对这两种软件都掌握，增加了学习成本和电脑的硬件成本。因此，Revit与Fabrication CADmep更加深度的整合，使得一款软件解决给水专业从设计建模到深化至预制的全流程显得很有必要。

5 结语

Revit与FabricationCADmep交互延伸设计，能够实现给水专业从设计建模到深度设计预制的过程。本文基于Revit 2018和Fabrication CADmep 2018，总结了Revit与FabricationCADmep在给水工程深度设计中的工作路线和工厂预制的路径。该工作路线以印尼某电厂配套码头工程为应用研究对象，提高了该工程的施工采购准确度和安装施工的效率。本文针对给水专业BIM深化设计的实际需要提出了从业人员可以从“创建符合中国标准的构件库”、“生成管道轴测图”以及“Revit与Fabrication CADmep的合并”等方面来对Fabrication CADmep进行创新。