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污水处理厂如何应用BIM技术?这里给你答案

来源:北极星水处理网

工业化、信息化深度融合带来新业态、新技术、新模式的蓬勃发展,建筑信息模型(Building Information Modeling)逐渐成为建筑学、工程学及土木工程的一种重要工具。

BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息,还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。这一三维模型大大提高了建筑工程的信息集成化程度,从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

BIM遇上污水处理厂会碰撞出怎样的火花?

BIM技术在菱湖污水处理厂的应用

菱湖污水处理厂提标改造工程是北控水务集团BOT项目,同时是南京市政院承接的EPC工程。项目规模4万吨/日,工程包括新建调节池、混凝气浮组合池、AO生化池、二沉池、高效沉淀池、中间提升泵站房、气浮污泥脱水机房、污泥脱水机房、接触消毒池、加氯间及尿素投加间、鼓风机房、变电所及生物滤池除臭。

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▲菱湖污水处理厂效果图

项目将BIM技术应用于工程设计、建造、管理等各个阶段,通过对项目的数据化、信息化模型进行整合,在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,助力工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对,为设计团队以及包括建造、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础,在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

六“计”加持,让设计更加及时高效

01 参数化设计

基于BIM设计的所有图纸、二维图纸和三维视图以及明细表都是基于同一个模型数据库,参数化修改引擎可自动协调在任何位置(模型视图、图纸、明细表、平面和剖面)进行的修改,并且可以在任何时候、任何地方对设计做任意修改,真正实现“一处修改、处处更新”。

在污水处理厂工程设计中,厂区管线平面布置的调改,使阀门、消火栓等设备以及管道数量发生变化,这些在材料表中都可以实现实时更新,从而极大地提高设计质量和设计效率。

另外,利用dynamo软件编写代码,在EXCEL表格中输入水池相关参数信息,然后将EXCEL表格导入写好的程序内,BIM模型通过表格中的参数信息直接形成实体模型,大大降低了建立模型的工作量,且后期修改时,只需修改EXCEL表格参数就可以同步更新BIM模型。

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▲通过EXCEL表格数据自动生成BIM模型

02 BIM正向设计

BIM设计中的任何构筑物可以随意剖切,并以其特有的直观性降低理解与设计的偏差,助力设计师提高对细节的把握能力。BIM设计要以二维平面图的形式作为最终设计成果,BIM设计可以将三维模型通过投影关系自动转化为二维图纸,转换后的成果经过适当的加工基本可以达到传统二维设计时的效果。由此可见,BIM的正向设计既保证了图纸和模型的一致性,也减少了施工图的错漏碰缺,对于提升设计质量有很大的帮助。但由于软件平台等方面的不成熟,目前还不能完全做到全专业100%的正向设计出图。

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▲BIM模型导出施工图纸

03 工程量统计

以往编制材料表时,一般依靠给水排水设计人员在CAD文件进行测量和统计,这样费时费力而且容易出错,如果图纸修改,则可能需要进行重新统计。BIM技术本身就是一个信息库,可以提供实时可靠的材料表清单。通过BIM获得材料表,可以用于前期成本估算、方案比选、工程预决算等。

相较于CAD算量软件,BIM技术在工程量统计方面具有显著优势。BIM技术通过建立3D关联数据库,可以准确、快速提取工程量,提高工程量统计的精度和效率。BIM遵循面向对象的参数化建模方法,利用模型的参数化特点,在表单域设置所需条件,对构件的工程信息进行筛选,并利用软件自带表单统计功能,完成相关构件的工程量统计。同时,BIM模型能实现即时算量,即设计完成或修改,算量随之完成或修改。随着工程推进、项目参与方的增加,需求可能会发生调整和改变,工程变更随之发生,BIM模型算量的及时性能够大幅度减少变更算量的响应时间,提高工程算量效率。

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▲BIM模型自动生成工程量

04 虚拟仿真漫游

虚拟仿真漫游的主要目的是利用BIM软件模拟建筑物的三维空间关系和场景,通过漫游、动画和VR等形式提供身临其境的视觉、空间感受,有助于相关人员在方案设计阶段进行方案预览和比选。在初步设计阶段,能够检查建筑结构布置的匹配性、可行性、美观性以及设备主干管排布的合理性;在施工图设计阶段,能够预览全专业设计成果,进一步分析、优化空间等。设计阶段利用虚拟仿真漫游,有助于及时发现不易察觉的设计缺陷或问题,减少由于事先规划不周全而造成的损失,有利于设计与管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审,促进工程项目的规划、设计、投标、报批与管理。

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▲菱湖污水处理厂地下管网模拟图

05 性能模拟分析

利用BIM技术,设计人员在设计过程中创建的BIM模型已经包含了大量的设计信息(几何信息、材料性能、构件属性等),只要将BIM模型导入相关的性能化分析软件,就可以得到相应的分析结果。原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的过程,如今可以自动完成,大大降低了性能化分析的周期,提高设计质量,同时也使设计企业能够为业主提供更专业的技能和服务。

通过对项目的精细化分析及优化设计,可以减少不必要的能源消耗,进而节约运营费用、改善厂区的工作环境,对建设环境友好、宜人舒适、低碳节能、绿色经济的污水处理厂具有极大的现实意义。

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▲工艺流程仿真模拟图

06 管线优化

BIM模型可以直观反映出管道综合后各管线之间或管线与构筑物之间的水平和纵向净距,以满足规范规定的管线敷设净距要求。在BIM模式下,三维直观的管道系统反映的是管道真实的空间状态。设计师既可以在建模过程中直观观察到模型中的碰撞冲突,也可以在建模后期利用软件本身的碰撞检测功能进行硬碰撞(物理意义上的碰撞)或软碰撞(安装、检修、使用空间校核)的检测,并形成碰撞及优化报告,及时进行调整和修改。

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▲碰撞报告及管线优化页面

全生命周期应用,为项目保驾护航

BIM模型的信息传递将建筑全生命周期串联起来,具有重要的应用价值,具体表现在如下几个方面:

1、设计阶段,BIM协同设计流程能够有效地改善甚至消除设计品质下降问题。在施工之前,BIM技术有助于解决大量施工过程中有可能遇到的问题,提升项目的整体质量。在设计阶段通过电脑解决这些问题,大大减少了现场返工问题。

2、施工阶段,建设单位可进一步向4D BIM模型内录入人力、材料、设备、成本和场地布置等施工组织信息,形成5D的虚拟施工模拟,从而更加合理的进行施工计划与组织安排,同时还可以在任意时间查看计划完成任务和实际完成任务,减少数据的重复输入,提高数据利用效率,减少人为产生的信息歧义和错误。

3、运维阶段,在项目建设中可以不断细化、修改、录入信息,最终加工成为项目竣工BIM模型,将信息模型与运维管理系统整合,为运营维护过程提供切实可靠的数据依据,帮助业主、物业部门实时查询所需的各种数据、信息。

此外,BIM技术可快速搭建整个厂区模型,并直接通过网页端将方案展示给当地政府或业主,提升整体服务质量。

城市污水处理设施是重要的民生工程,对改善环境质量具有基础性作用,特别是在生态文明建设打开新篇章的今日,提升市政污水处理工程的质量更是成为重中之重。提高污水处理设施施工的准确性,确保工程效益,BIM技术的重要作用将逐渐凸显。未来,在为客户提供项目全生命周期的专业化服务上,BIM技术将发挥不可替代的作用,为公司提供技术动能。


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