烏東德水電站樞紐工程BIM設(shè)計與應(yīng)用1工程概況1.1項目簡介烏東德水電站壩址位于四川省會東縣和云南省祿勸縣交界的金沙江下游河道上。電站上距攀枝花市213.9km、下距白鶴灘水電站182.5km，下距重慶市928km.壩址控制流域面積40.6萬km2，占金沙江流域面積的86%，占長江宜昌以上流域面積40%以上。電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪。烏東德水電站正常蓄水位975m，壩頂高程988m，最大壩高270M(世界第5高拱壩)，總庫容74.08億m3，裝機容量10200MW(世界第5)，工程靜態(tài)總投資為789億元，為I等大(1)型工程。樞紐工程主體建筑物由混凝土雙曲拱壩、壩身5個表孔和6個中孔、右岸2條泄洪洞、兩岸地下電站等組成。烏東德水電站樞紐工程CATIA三維勘測設(shè)計模型及效果圖見圖1.圖1烏東德水電站樞紐工程CATIA三維勘測設(shè)計模型與效果圖1.2工程特點和難點等烏東德水電站工程規(guī)模大，創(chuàng)造許多世界之最，是目前世界上最薄的300米級雙曲拱壩，擁有世界最高的地下廠房(89.8米)，大壩單位壩頂弧長泄量世界第一，導(dǎo)流洞開挖斷面世界第一，導(dǎo)流洞高度世界第一;尾水洞調(diào)壓室開挖半徑世界第一，是首個壩身不設(shè)導(dǎo)流底孔的高拱壩，首個采用半圓筒型調(diào)壓室的水電站。烏東德水電站工程設(shè)計深度全面，技術(shù)難度巨大;施工條件復(fù)雜，技術(shù)難度高，建設(shè)工期緊張;參建單位眾多，協(xié)調(diào)工作繁瑣;涉移民、HYPERLINK"/hbs/"環(huán)保水保等專業(yè)領(lǐng)域，是一項規(guī)模宏大的系統(tǒng)性工程。2BIM組織與應(yīng)用環(huán)境2.1BIM應(yīng)用目標(biāo)烏東德水電站樞紐工程基于我院初步構(gòu)建的集地質(zhì)、水工、橋隧、建筑、機電、金結(jié)、施工總體等多專業(yè)于一體的三維協(xié)同設(shè)計集成化平臺，融合傳統(tǒng)勘測設(shè)計模式，建立了多專業(yè)三維勘測設(shè)計模型，在工程勘測設(shè)計的不同階段開展“方案比選與論證、參數(shù)化精細(xì)設(shè)計建模、有限元計算分析、多專業(yè)錯漏碰檢查、工程量自動統(tǒng)計、三維配筋、二維出圖、施工組織設(shè)計仿真、視覺傳達(dá)”等多方位的專業(yè)性工作，助力工程整體設(shè)計質(zhì)量與效率的提升，為業(yè)主提供更為優(yōu)質(zhì)的設(shè)計產(chǎn)品與咨詢服務(wù)。2.2實施方案烏東德水電站樞紐工程三維勘測設(shè)計為長江設(shè)計院BIM設(shè)計先驅(qū)項目，本項目通過GOCAD讀取工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并在GOCAD中進(jìn)行三維地質(zhì)建模，通過二次開發(fā)插件，將GOCAD三維地質(zhì)模型連同屬性導(dǎo)入CATIA平臺，作為樞紐布置設(shè)計上游主要數(shù)據(jù)源之一。并基于CATIA平臺通過骨架關(guān)聯(lián)設(shè)計技術(shù)與數(shù)據(jù)接口融合技術(shù)把水電工程多專業(yè)集于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計與應(yīng)用。2.3團隊組織本項目由項目經(jīng)理掛帥，項目副經(jīng)理、總工及項目BIM助理負(fù)責(zé)組織開展多專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計應(yīng)用工作，包括任務(wù)策劃與分解、人員確定與分工、協(xié)調(diào)與組織實施，三維協(xié)同設(shè)計過程管理程序見圖2.下設(shè)專業(yè)設(shè)計組、BIM技術(shù)支持組和二次開發(fā)組。專業(yè)設(shè)計組包括專業(yè)負(fù)責(zé)人、專業(yè)主設(shè)人，涉及測量、地質(zhì)、壩工、廠房、導(dǎo)流、機電、金屬結(jié)構(gòu)等專業(yè)，其中壩工專業(yè)為牽頭專業(yè)，負(fù)責(zé)項目三維設(shè)計整體的技術(shù)協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)支持組負(fù)責(zé)平臺維護(hù)、并對專業(yè)設(shè)計組在三維設(shè)計過程中遇到的重難點軟件技術(shù)問題進(jìn)行技術(shù)支持，同時梳理多專業(yè)共性、單專業(yè)特性需求并提交二次開發(fā)組，根據(jù)優(yōu)先級進(jìn)行針對性二次開發(fā)與定制后，反饋于BIM技術(shù)支持組與專業(yè)設(shè)計組進(jìn)行迭代測試與使用，整個團隊協(xié)作運行。其中專業(yè)設(shè)計組、BIM技術(shù)支持組和二次開發(fā)組大部分人員具備專業(yè)設(shè)計與BIM應(yīng)用及研發(fā)的復(fù)合能力，為項目的推進(jìn)提供了強力的技術(shù)人才保障。水使圖幻2木三維協(xié)同設(shè)計攔過程管理左當(dāng)調(diào)2.揉4繁應(yīng)用措施憲烏東德水符電站樞紐工類程冶BI剛M待設(shè)計實施繼承熱勘測設(shè)計的設(shè)啄校審機制，施開行我院現(xiàn)有香的渡BI蠶M涌設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系鉆，主要包括：懶《水利水電工壺程三維設(shè)計過狠程管理程序》植、《水利水電雕工程三維協(xié)同指設(shè)計文件編碼茂規(guī)則》、《水刊利水電工程三襯維地質(zhì)建模規(guī)勤定》、演《坦CATI窩A棉水工結(jié)構(gòu)三維霞設(shè)計技術(shù)指南娃》、賓《叨CATI魄A虧水工結(jié)構(gòu)三維壩設(shè)計出圖規(guī)定騎》、《基冶于喘CATI鍛A日的水利水電工賢程模板入庫條俱件與管理通則備》等院企業(yè)標(biāo)弱準(zhǔn)。街單寨2.盲5翻軟硬件環(huán)境等松我院進(jìn)以庫CATI澆A兆為三維協(xié)同設(shè)吼計基礎(chǔ)平臺，呢目前在不同程奮度上打通了各鉛類具有本專業(yè)朝優(yōu)勢的設(shè)計專野用軟憂件塵(認(rèn)表靜1沒)抬與我CATI壩A巡的數(shù)據(jù)接口融軟合，持續(xù)提高竭平臺的軟件接買口集成化與協(xié)烏同化程度。營通過企業(yè)勵私有云架設(shè)基候于網(wǎng)絡(luò)的三維鳴協(xié)同設(shè)計基礎(chǔ)驅(qū)平臺，配陪置蔥DellPo送werEdg菠e徑系列數(shù)據(jù)庫服毛務(wù)器兇、述Del施l雀圖形工作站等蘋，保證了圖形漲顯示和運算效殺率。翻川按3BI調(diào)M話應(yīng)用牛烘竭3.1BI漆M艇建模見烏東德水精電站樞紐工程于在預(yù)可研、可次研、施工詳圖慮等各設(shè)計階段綠，基刃于楚CATI槽A鋒基礎(chǔ)平臺及專姥業(yè)軟件開展了籌地質(zhì)、壩工、晝電站建筑物、充導(dǎo)流、機電與監(jiān)金結(jié)等多專業(yè)瓣三維協(xié)同設(shè)計攪，不同設(shè)計階溝段有逐步求精極的模型深度等基級。臨鼠教(1章)程三維數(shù)字化勘芒測與三維地質(zhì)北建模。烏東德棍水電站通過平窯板式工程地質(zhì)法測繪系統(tǒng)和平同板式鉆孔地質(zhì)肯信息錄入系統(tǒng)億完成菜了栗1300搭0狡米勘探平洞朗和優(yōu)15腰0覺多個、蒸近慨2600豪0逢米的地質(zhì)鉆孔干。藥在前期勘聚測階段，現(xiàn)場革實測地質(zhì)數(shù)據(jù)張如地質(zhì)點、勘戶探點等數(shù)據(jù)按水標(biāo)準(zhǔn)格式，現(xiàn)乘場即時錄入平蠢板電腦，并及熄時發(fā)送到工程站地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，廟從源頭上解決噸數(shù)據(jù)錄入問題駕，大幅提高地鍋質(zhì)勘測效率。震在后期施郵工階段，通過慈施工地質(zhì)可視講化快速編錄系撇統(tǒng)，現(xiàn)場直接墓完成施工地質(zhì)抓編錄工作，生妹成施工地質(zhì)照論片為底板的施債工地質(zhì)編錄圖冤，還可以將編搏錄內(nèi)容與照片但轉(zhuǎn)入三維模型孝，并及時發(fā)送雁到工程地質(zhì)數(shù)侄據(jù)庫，能夠提催供更為詳細(xì)的夫三維地質(zhì)施工略解譯成果。隔從工程地輛質(zhì)數(shù)據(jù)庫中讀至取測繪點、鉆偶孔、平洞等地址形地質(zhì)數(shù)據(jù)并纖自動導(dǎo)腦入續(xù)GOCA暴D扶中，結(jié)誰合慈ArcGi帖s鍛技術(shù)，構(gòu)建高寧精度三維地質(zhì)刮模抬型竄(踩圖粥3啟)餐后，連同地質(zhì)葉屬性信息導(dǎo)入辱至尊CATI督A谷基礎(chǔ)平臺中，摔進(jìn)行后續(xù)樞紐威布置等多專業(yè)廊三維協(xié)同設(shè)計狗。足假圖帝3貸高精度地質(zhì)三斗維模型構(gòu)建過件程鈴擔(dān)欄(2輩)而樞紐工程總骨芒架與專業(yè)子骨彼架創(chuàng)建?；谏醯刭|(zhì)三維模型出，充分利用三浸維可視化的優(yōu)示勢，進(jìn)行壩址忘壩線壩型比選輔，布置導(dǎo)流洞辜、引水發(fā)電建妄筑物等關(guān)鍵控弟制點與軸線，齒并建立樞紐工派程主要建筑物希三維參數(shù)化模銷型，進(jìn)行空間拜分析與優(yōu)化布愈置。根據(jù)樞紐索布置結(jié)果，完豆善總體和專業(yè)煮子骨架。通過側(cè)骨架關(guān)聯(lián)設(shè)計錫技術(shù)、協(xié)同技齊術(shù)與權(quán)限管理胳機制保證了上鎮(zhèn)下游專業(yè)設(shè)計律數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、一俱致和及時變更記。燃步密(3蜓)產(chǎn)壩工專業(yè)復(fù)雜絮形體精細(xì)化設(shè)緞計。通怒過童ADA誤O嫩程序進(jìn)行拱壩畫形體方案設(shè)計壞，生成形體參瞇數(shù)設(shè)計表并對拿接蓮CATI塑A酒拱圈三維模板尊快速完成各高頌程拱圈曲線，懂?dāng)M合成拱壩基蓄本體型。結(jié)合脹三維模板完成布表孔、中孔、牙結(jié)構(gòu)分縫、混手凝土分區(qū)及壩演體廊道的設(shè)計幕與優(yōu)化，過程妙見爆圖老4.剩垂圖辛4含雙曲拱壩三維葬設(shè)計過程罪團拖(4杠)鵲電站建筑物與儀導(dǎo)流專業(yè)全程久模板化三維設(shè)驚計?；诘刭|(zhì)合模型，電站建挽筑物專業(yè)采被用凝“男骨嘆架胞+誦模哪板跌”棄的方法完成地區(qū)下式引水發(fā)電印建筑物三維設(shè)屆計整體模型，環(huán)導(dǎo)流專業(yè)采用晚類似的方法完回成了導(dǎo)截流建郵筑物的三維設(shè)性計建模，見難圖篇5.宋橡圖倚5叨地下式引水發(fā)判電建筑物和導(dǎo)既截流建筑物全忠程模板化三維論設(shè)計蝕麻誼(5福)冠機會電肺(需電一、電二、昏水機、暖頂通袖)壞多專業(yè)三維協(xié)剖同設(shè)計。機電紫專業(yè)參照地下筆式引水發(fā)電建快筑物中的主廠炮房、調(diào)壓室、韻主變洞等三大麻洞室土建結(jié)構(gòu)馳，調(diào)用機電標(biāo)規(guī)準(zhǔn)件庫，進(jìn)行受機電管路和設(shè)素備等綜合布置循設(shè)欄計沫(村圖束6字)熟。閑喇圖柔6裹機電多專業(yè)三郊維協(xié)同設(shè)計宏替碼3.2BI細(xì)M裂應(yīng)用情況劈汪泄(1指)種碰撞檢測。機旗電多專業(yè)通過甘碰撞檢測工具案進(jìn)行錯、漏、霞碰檢查，形成怪碰撞檢測報表孕并可自動定位模到有問題的位星置，及時進(jìn)行類方案調(diào)整與優(yōu)安化。裳蜂挪(2羊)泉工程量統(tǒng)計。噸通過三維設(shè)計處可一次性精確爭獲取模型的各飯種參數(shù)如數(shù)量愿、質(zhì)量、形心督等，省去了人溫工算量的過程豈，尤其是解決怒了對復(fù)雜異性獻(xiàn)結(jié)構(gòu)工程算量擊精度低下、機緣電設(shè)備明細(xì)統(tǒng)肚計過程繁瑣的換難題。王跑晌(3盯)絨計算分析。初謀步形成三維設(shè)腸計模型到分析丈計算模型的簡?；瘻?zhǔn)則，提高遇分析計算前處昨理效率。慣栽房(4催)來地質(zhì)出圖?；C于壤GOCA圓D營高精度三維地長質(zhì)模型，任意竟布設(shè)平切面和塞縱剖面，快速床切剖生成地質(zhì)真剖面瘡圖略(就圖狂7姜)震和等值線圖。春米贈(5爺)哭結(jié)構(gòu)出圖。通避過我院自主研恰發(fā)猶的塞CATI驚A糊水工結(jié)構(gòu)三維編設(shè)計二維出圖中技術(shù)解決方案費，通過三維模環(huán)型抽取二維圖張與軸側(cè)圖，尤紡其是提高了復(fù)莫雜曲面結(jié)構(gòu)的役出圖表達(dá)質(zhì)宵量負(fù)(稀圖貼8匪)介。尤彈悔(6拜)居三維配筋出圖哨。將模型導(dǎo)入糊到我院自主研工發(fā)的三維配筋財軟件中，基于乏計算分析結(jié)果海，進(jìn)行交互式歪三維配筋，剖升切出圖并自動膚生成鋼筋邀表乏(切圖然9弱)餃，特別對于復(fù)線雜曲面結(jié)構(gòu)能川夠顯著提高鋼駁筋圖出圖效率汁。跌嶼私(7肯)本機電出圖。提佩出二三維混合局、結(jié)構(gòu)圖疊加殊效果圖的出圖跨表達(dá)理嶼念核(嗓圖筆10析)代并應(yīng)用。倡趙圖圈7框地質(zhì)剖面出愚圖辮跡圖缸8臟結(jié)構(gòu)出圖糕姥圖墊9撐三維配筋出綿圖版買圖鴨1貓0牲機電出圖候鵝狀(8景)航基于模型的延參伸應(yīng)用惱?？耿偃蹰_發(fā)了交互式屋三維演示系統(tǒng)塘，結(jié)合虛擬現(xiàn)朋實引擎進(jìn)行場爆景實時渲染，意提供交互式體爬驗揮(籌圖懇11)融;辣②融進(jìn)行壩址區(qū)模企型塌3耀D副打印，采檔用另LO率M敞技術(shù)一次性打市印成漠型按(撤圖尺12亦)臥。期贈圖普1鄭1日交互式三維演梁示系痕統(tǒng)暑見圖國123嘴D暫打印模援型仗(本精突度捆0.1mm)判篇測4誼應(yīng)用效果靠通過烏東恰德水電站樞紐泄工悄程奴BI惡M濱設(shè)計的實施，狗積累了融合設(shè)刻計經(jīng)驗和規(guī)則晝的三維模板庫爪。其中，水工您參數(shù)化模板庫溜擴充蝴至燙50如0捏量級，機電專艱業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫擴軟充原至驕2雙萬量級。罰基本打通晨了三維設(shè)計二義維出圖環(huán)節(jié)，新提高了設(shè)計質(zhì)旦量與效率，包襲括地質(zhì)剖面圖揉、水工結(jié)構(gòu)圖孝與鋼筋圖、機雨電三維圖?；粲谌S地質(zhì)模螞型的剖面出圖壁效率相比傳統(tǒng)狡模式提柜高嫂3.混5亞倍，三維設(shè)計魂結(jié)構(gòu)出圖率標(biāo)達(dá)崖30%~35御%病，三維配筋出賭圖率高老達(dá)殊80%.瀉發(fā)現(xiàn)并解愈決了機電與廠址房土建結(jié)構(gòu)以陣及機電專業(yè)內(nèi)贊部之間的碰撞攪干涉問題，在寫機電專業(yè)內(nèi)部戲共檢查拜出寇4敞2誤處碰撞問題，臨機電專業(yè)和廠糊房專業(yè)間共檢半查淡出賀1跨2怠處碰撞問題，尋均以較快的速石度優(yōu)化了達(dá)到型設(shè)計要求的方士案。5總結(jié)留項煮5.窩1隸創(chuàng)新點那勺弓(1泊)辱將我院《水利宏水電工程三維輸協(xié)同設(shè)計過程鹽管理程序》內(nèi)涌嵌斧至刪CATI儲A年平臺，保證項務(wù)目議BI雪M錯設(shè)計工作有序寒開展。按詠希(2志)疊以水利水電工鍛程制圖基礎(chǔ)標(biāo)珍準(zhǔn)和工程制圖逼學(xué)原理為基礎(chǔ)旺，研發(fā)了基酒于區(qū)CATIAV召5腸的水工結(jié)構(gòu)三食維設(shè)計出圖解氣決方案，基本寺解決了由水工餐結(jié)構(gòu)三維設(shè)計保模型向二維工灶程圖生成過程鴉中出現(xiàn)的技術(shù)晝難題。澤京罵(3艙)障研發(fā)基于三維討地質(zhì)模型剖切觀快速生成標(biāo)準(zhǔn)巷地質(zhì)剖面圖，御減少大量的圖赤形后處理工作竭量，大幅提高離出圖效率。矮殊節(jié)(4莫)縫研發(fā)并解決了棗針對復(fù)雜曲面轉(zhuǎn)水工結(jié)構(gòu)三維