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基于BIM软件二次开发的泵站工程模型分析
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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 编辑:若诗
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  • 论文字数:56098
  • 论文编号:el2021062215382422312
  • 日期:2021-06-22
  • 来源:上海论文网
本文是计算机论文,本文主要实现了以下内容:(1)简要介绍了BIM技术及BIM软件二次开发技术,深入分析了程序开发的环境设计,API开发方法的设计过程,构件参数的遴选设计过程等内容,创建出基于水利水电工程参数化族构件二次开发流程的整体设计思路。(2)最后引入了过程中重复建模的方法函数代码,生成输入参数窗体以及面板按钮。族库的创建方便实现模型的重复利用能力和共享管理能力,提高设计效率;(3)结合某泵站工程实际案例,通过结构计算得出尺寸参数,一键创建模型,同时生成泵站参数化族库模型并整合整体三维模型,实现直观的可视化效果;(4)利用BIM软件二次开发功能实现二维图纸、三维图纸等共享数据库的功能,实现更新模型数据后图纸同步更新能力,节省重复检查、修改图纸的时间;(5)通过BIM软件二次开发生成项目工程量明细表,增加工程量计算的准确性,提高设计质量;(6)通过BIM软件协同设计,实现泵站工程的施工进度模拟,有效控制施工质量。由于BIM技术和BIM软件二次开发技术在国内工程设计方面还处于发展阶段,作者对于BIM软件二次开发泵站工程模型设计还是处于初级阶段,只是初步实现了软件对工程进行族的划分并且快速生成模型的功能

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1绪论

 

从我国目前的建筑工程行业来看,BIM理论和技术还是处于初级发展阶段,虽然已经在我国广泛普及,但是其开发性和应用性还有待加强,尤其在设计阶段存在较为严重的滞后现象。工程设计是工程建设全生命周期中最基本的环节,投资、施工、运行维护等环节都要通过设计方所给的资料进行工作,传统的AutoCAD制图依旧是现在诸多设计院常用的设计手段,而BIM软件只是作为后期辅助工具,并没有发挥其真正价值。BIM相关软件作为BIM技术的核心建模之一,对于工程设计阶段更为适用,不仅能够以三维模型的形式呈现并快速生成结构图、钢筋图等,还可以检查复杂结构设计过程中发生的碰撞错位问题,提高了生产速度和效率,但是对于大部分三维模型设计而言,现阶段还停留在原始建模方法,在创建好轴网和标高后通过创建拉伸、放样等操作,同时对于结构重复、数据相似的构件族创建也较为繁琐,另外因为BIM相关软件是基于建筑工程开发的建模软件,对于土木工程、水利工程建模方面还存在不完备性,缺少专业性融合。本文研究的主要意义在于:(1)BIM相关软件的参数化族库功能可以将泵站工程结构按照一定功能规律划分,形成不同的族构件,方便取用;(2)BIM软件自带的二次开发功能,也很好的改善了BIM相关软件资源差异性等问题,可以利用其软件与用户良好的交互功能的特点,一键快速三维建模;(3)并分析了国外BIM技术研究现状和国内部分大中型设计院BIM研究情况,同时详细分析了BIM二次开发技术的应用,根据实际情况提出本文的研究内容及技术路线。

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2BIM技术理论概述

 

2.1BIM技术概念及特点
设计方面,工程领域传统二维CAD图纸设计显现弊端明显,在设计过程中,由于工程涉及到的专业及阶段繁多且复杂,而各专业完成的图纸又是相对独立分散的,很多时候往往因为各专业沟通不明,发生结构内部矛盾,从而产生不同程度的设计变更,既耽误工程的工期,也为设计人员带来重复工作的困扰,同时图纸的审核工作复杂,当工程规模较大时,需要充足的空间存储相应的图纸,取用也费时费力。而实行了BIM技术的设计阶段,首先可以生成三维可视化模型,便于更为直观的宣传介绍,包括建筑、结构、机电等专业可基于同一个模型进行设计,对于各专业间结构的碰撞干扰都能够在模型中显示,甚至有效提出解决方案,提升设计质量,二维图纸可根据三维模型通过选择截面生成,节省设计及审图的时间,也提高了准确性,例如,北京某地铁站建设项目设计阶段应用BIM技术,项目竣工后统计出设计变更量比传统设计减少86%,施工工期也减少了一个月的时间,这样设计师可以将更多的精力投入到项目结构设计及布置任务合理性检查[27]。对于水利工程专业及其他专业方向也可以根据API进行开发使用,并可根据实际工程的各项参数数据动态调整与取用,生成二维及三维图纸,并计算体量,提高了建模的效率,减小建模及出图过程存在的误差。本章首先介绍了论文的研究背景、目的及意义,引入BIM及BIM软件二次开发概念,并论述了泵站的作用
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BIM技术实现功能

 

2.2BIM技术应用于工程各阶段的意义
运行维护方面,因为运维管理时间跨度大,周期将持续若干年甚至数十年,其内容复杂、涉及人员专业广、数量多,传统的二维图纸及人工化平台管理很容易在交付时产生信息丢失、效率较低、缺少可视化概念等问题而实行了BIM技术的运行维护管理阶段,运维人员可通过互联网与工程整体模型交互,实现随时随地分析管理,便于运维人员快速准确地定位数据信息,随后上传实时数据进入数据库进行集成共享,还可以通过获得的该信息对比同期或同类数据展开模型的优化方案,同时还能将模型用于工程性能的模拟,从而降低功耗计算并控制全生命周期的各项成本[29]。BIM技术应用于工程各阶段现状如图2-3所示。从事工程设计行业的人员在遇到一些工程量大且模式相对单一的工程设计环节时会显得力不从心,而作为BIM技术的大众化软件,除了自身功能强大,可以自动化准确的生成模型和施工图,此外,也支持丰富的API开发功能(应用程序接口),这一特点充分体现了BIM软件平台级软件优势。借助于API,其他BIM软件就可以通过数据库将BIM软件建模参数实现信息共用,也可以高效的把其他软件的功能和特点集成到BIM软件中,实现复杂的建模工作简易化、自动化、多元化,而且在一个平台上利用同一个模型就能完成各阶段所需的所有任务。所以对BIM软件进行二次开发实现各类软件信息互联互通已成为工程设计行业的热门工具[34]。在对BIM软件进行二次开发之前了解它能做什么非常有必要,通过BIM软件二次开发技术可以实现如下内容:导入外部数据,创建新元素或设置参数;访问模型数据,自动完成重复的建模工作;创建插件,完成UI的增强

 

3BIM软件二次开发方案设计....................................................................................17
3.1开发环境设计.....................................................................................................17
3.2API开发过程设计.............................................................................................17
3.3本章小结.............................................................................................................21
4参数化族构件的开发研究.......................................................................................23
4.1BIM族及其参数化............................................................................................23
4.2水利水电工程模型族库划分.............................................................................24
4.3参数化族库的创建.............................................................................................25
5泵站工程参数化族库工程应用...............................................................................36
5.1工程概况.............................................................................................................36
5.2泵站工程模型参数化族的划分.........................................................................41
5.3泵站工程模型创建.............................................................................................41

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5泵站工程参数化族库工程应用

 

5.1工程概况
水泵及水泵站在各地逐渐成为保障人民生活、促进社会发展的水工建筑物,从农业角度,在地势复杂、降水量小、常年处于干旱缺水的西北高原地区和南方丘陵地带,在水资源丰富、降雨量大、多因季节性因素变化的大部分南方地区,建设农田灌排泵站有利于改善农作物生长环境,提高作物产量;某泵站工程负责总灌溉面积为9.40万亩,其中水田灌溉面积为4.42万亩,旱田灌溉面积为4.98万亩,拟建在地面高程140m以上的台地上,泵站临水侧岸边等高线密集,岸边较陡,引渠直伸入附近水库布置,水流条件较好。泵站前池最低运行水位为133.02m,泵站引水渠设计以在此水位下,能够通过泵站加大流量为设计原则,并通过明渠均匀流水力计算,确定引渠底宽20.0m,边坡采用1:2.5,引渠起点地面高程为132.08m,引渠末端泵站处渠底高程为131.80m。在泵站附近引渠挖方大于6.0m段,设戗台,戗台宽2.0m。泵站主厂房东西布置,南侧面临水库水面,北侧为泵站后池,与干渠衔接。该泵站设计流量为5.72m³/s,设计净扬程为6.0m。泵站主要建筑物包括进水建筑物、主副厂房、出水建筑物、变电所、生活管理区、对外交通路等。进水建筑物主要有:进水引渠、进水池、闸墩及厂房段等;主厂房中轴线为东西走向。安装间布置在主厂房左端,同进站道路相通;副厂房位于主厂房右侧,与主厂房水平间距离20.0m;变电所位于副厂房上游侧,占地面积为8.1m×6.0m(长×宽);出水建筑物包括后池、出水渠等。该泵站采用正向进水方式;加大流量为7.15m³/s,设计流量5.72m³/s,设计净扬程6.0m,初拟选用5台800ZQB-6(+2°)型潜水泵,总装机660kW。采用5t电动单梁桥式起重机起吊。
计算机论文格式
BIM技术应用于工程各节点现状

 

5.2泵站工程模型参数化族的划分
水利水电工程结构规模巨大、涉及水工建筑物类型繁多,因此产生的族构件及其相关参数数据数量更为庞大,如果想要实现对水利水电工程参数化族构件的创建与对应族库的管理,在对水利水电工程中的水工建筑物按照组成和类型进行有规律地划分后,将水工建筑物分成不同的主模块,再根据结构或功能等因素将其分为分模块及子模块,这里提到的子模块就对应一个个族构件,当然子模块划分的越详细,对族构件的创建以及后续的调用与修改也越方便[56]。这里以泵站工程分模块为例,建立泵站工程模型参数化族库。从城市角度,随着城市人口的不断上升,当其邻近的水源无法满足日常生活需求时,建设远距离调水泵站有利于改善水资源合理配置问题,而在解决调水工程中存在的地势、水位、流量等问题方面,调水泵站更是必不可少;另外,根据城市发展的需求,雨水泵站、城镇排水泵站、加压泵站也成为了保障人民财产及生命安全的重要组成[55]。灌排泵站是用来解决自流方式不能解决的灌溉排水问题,其工程规划需要依据兴建工程的目的和当地地形条件等因地制宜进行布置[57]。遵守少破坏自然环境原则,结合场区地形、气象条件,力求布置合理、紧凑、管理方便、建筑美观、经济实用。根据上文提到的水利水电工程中功能的划分,泵站工程则是处于取水或引水建筑物的主模块,那么就要按照一定的规律对泵站工程划分相应的子模块。
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6结论与展望

 

随着BIM技术研究的不断深入,水利行业BIM技术工程设计也逐渐普及,但是目前对于三维结构设计还是处于普通流程模型的创建,对于例如泵站工程这样工程量大且建模过程相对重复的模型设计,上述的操作显然有些繁琐。在建模过程中也不难发现BIM相关软件具有强大的参数化族构件功能,参数化设计不仅为设计带来简便的操作方式,同时也减少更多误差,另外该软件也具有二次开发功能以满足不同专业用户对建模的需求。所以本文针对以泵站工程为例的水利水电工程三维模型参数化设计研究,利用API二开编写程序快速生成了模型设计,并在实际工程中加以应用。但仍存在一些问题进一步讨论、研究及完善:(1)参数化族构件的建立是BIM相关软件中一项高效的功能,面对包括泵站工程在内的规模较大的水利水电工程,对族构件合理划分及创建更利于后期的调用及管理,如何将族构件应用到其他水利水电工程当中,笔者还需要更多的研究。(2)BIM软件二次开发是该软件操作性极强的人机交互功能,本文采取使用面板按钮创建窗体,并输入参数对模型结构进行便捷创建。目前也有研究者通过此技术对模型的钢筋结构布置进行深一步的研究,建议下一步可以通过此技术对泵站模型甚至更为复杂的水工结构进行钢筋结构布置,增加使用的高效性。(3)由于笔者的能力暂时有限,对于BIM软件二次开发及使用技术和C#编程语言的学习还存在极大的进步空间,相信在未来的工作生活中,随着对API的不断深入,软件开发技术也会得到更全面拓展。