方雅君

(福建省建筑设计研究院有限公司 福建福州 350001)

1 概况

BIM在建筑行业全周期的应用飞速发展，成绩斐然，其可视性强，在建筑电气设计中较多地应用于管线比较复杂、空间比较复杂的管线综合(比如公共走道吊顶内空间等)，BIM的功能远远不止于此，笔者经过一段时间制作和整理了较多适用于工程的电气族，建立了较为完善的族库。在某变电所电气专项设计中，采用Revit软件(代替传统CAD软件)进行三维建模设计，与传统CAD对比，基于Revit的BIM技术在变电所设计中应用的优势非常明显。

(1)基于Revit的电气设计采用链接建筑、结构、水暖等其他专业的.rvt图纸进行建模，其他专业的提资条件变动，重新链接模型时，系统会提示警告，提醒设计师进行修改，避免了现有工程设计中各个专业图纸相矛盾的问题。

(2)变电所内的电气设备多，为了节省设备用房的面积，电气设备经常布置紧凑，管线综合复杂，设计施工难度大，基于CAD的电气设计经常出现设备布置不当，桥架与桥架、桥架与灯具、桥架与梁位的多次碰撞，造成无法施工或者返工的现象。基于Revit的BIM技术就能很好地解决这个问题，平面视图、三维模型、剖面、大样实时切换查看，并有碰撞检查功能，通过碰撞检查报告，查找碰撞点，优化设计，节约了投资和时间成本，如图1所示。

图1 复杂的变电所设计应用BIM技术可视性强

(3)传统的CAD制图最终的结果只是图纸，基于Revit建立的三维模型可应用于项目的全生命周期，包含施工、预算及后期运行维护。

本文以某变电所作为工程案例，讲述基于Revit的BIM技术在变电所专项设计中的应用。

2 供电方案

高压系统采用两路独立的10kV电源供电,二路10kV电源同时使用,互为备用,采用单母线分段接线方式。低压系统设4台2000kVA干式变压器;每台变压器均为分列运行,每两台变压器组成单母线分段运行;两段母线之间设母联开关,以提高供电可靠性;两段母线3个开关间设置电气联锁,母联分段开关应装设“自投自复”“自投手复”及“手动操作”状态的位置选择开关，平时运行设置在手动状态。平时每组两台变压器同时运行,母联断路器断开;当一路电源失电,或一台变压器退出运行时,母联采用手动方式闭合。高压开关柜采用KYN中置柜，10/0.4kV变压器采用SCB11干式浇注树脂封装变压器(带IP30保护罩),内设温度保护并配有强迫风冷装置.低压馈线柜采用MLS抽屉柜。

3 族库准备

Revit族包含了设备的各种参数(比如长、宽、高、电压、电流、设备容量等)，是进行Revit设计的基础，由于系统软件的族库不够完整适用，设计师在进行设计前需建立一套完善的族库，方便工程设计中的调用。以下是笔者自制的一些族，如图2～图4所示。

图2 干式变压器、支架、电缆桥架族等

图3 进线、母联柜族等

图4 疏散指示标志、接地干线、临时接地端子、总等电位箱族等

4 平面布置与三维建模设计

采用电气样板创建新的项目文件，链接建筑专业.rvt的模型，复制监视生成一套电气.rvt文件的标高和轴网，创建楼层平面视图[1]，电气的样板文件会根据出图习惯，分成照明、动力、接地、消防等平面视图，载入相关的族，在各个平面视图上进行相应的平面设计(做法类似CAD)。虽然电气系统多样，每个系统分别制作平面视图(照明平面、动力平面等)，但是模型是整体综合在一起的，只是在每个系统的平面视图控制可见性。同一个设备调整了，则所有视图会关联调整，比如变电所的BAL箱照明平面调整了位置，则动力平面的BAL箱会关联调整，改变了传统CAD多次调整的弊端。

平面视图设计完毕后，进行碰撞检测，如果设计无误，可自动生成剖面、大样、三维视图等[2]。利用注释标识族，选定设备，即对平面视图和三维视图的设备族的参数(比如类型名称、安装高度、尺寸等)进行自动注释标识，简化了传统CAD设备标注的工作。

5 生成图纸及剖面、大样图

绘制工作完成后，生成图纸样式，可转成dwg、pdf、jpg等各种视图模式进行出图、校审等工作，以下是该工程的设计成果，如图5～图12所示。

图5 电气布置平面视图(局部)

图6 电气布置三维视图(局部)

图7 照明布置平面视图(局部)

图8 照明布置三维视图(局部)

图9 接地布置平面视图(局部)

图10 接地布置三维视图(局部)

图11 中置柜剖面图及三维大样

图12 低压馈线柜剖面图及三维大样

6 材料表算量统计

Revit设计中每一个设备构件都是以族的形式存在的，而族包含设备的信息量非常大，Revit有个明细表的功能非常强大，它可把族的参数信息以及工程量(比如设备的数量、型号规格、电缆桥架规格、长度等)统计出来。创建明细表，选择所需统计的族参数，选取需表示的参数，明细表自动生成，模型任何一处修改，明细表均可关联驱动修改。Revit的明细表较传统CAD的材料表统计减少了繁重的工作量，其自动计算工程量的功能比现有造价专业手动计算工程量来得更准确、更高效，如图13所示。

图13 电气设备材料明细表 (局部)

7 施工模拟及后期运维

利用BIM创建的三维模型设计，设计成果不仅仅是图纸，在进入施工阶段前，可利用可视化软件制作成该项目的虚拟现实模型，创建虚拟工程师“身临其境”的进入该模型，在未来建筑物漫游查看，不合理的地方保存视图，生成漫游动画与各参与方交底。在施工阶段， 在3D建筑信息模型基础上，融入“时间进度信息”与“成本造价信息”，形成由3D模型+ 1D进度+ 1D造价的五维建筑信息模型，5D信息模型集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息，不仅能统计工程量，还能将建筑构件的3D 模型与施工进度的各种工作(WBS)相链接，动态地模拟施工变化过程，实施进度控制和成本造价的实时监控。更好地指导施工，如图14所示。

图14 某变电所利用BIM模型制作的施工模拟动画

项目交付完成后，BIM模型可应用于后期三维运营维护，点击模型中任一构件，都将显示该构件的技术参数，同传统的竣工蓝图对比，管理上更为直观高效。

8 结语

BIM技术应用于变电所等设备用房的设计，高效可行，可在全生命周期(设计、施工、预算、运维)进行应用，BIM模型的精准化设计是项目的施工、运维、造价等方面运用的必备条件，BIM设计模型可轻量化导入BIM施工管理平台，进行施工进度控制、质量安全管理、材料管理等，可导成算量模型生成工程量清单，用于造价控制。BIM设计模型跟随施工的签证变更调整，完成竣工模型，把竣工模型轻量化导入三维运营管理平台，把设备的参数及说明书等资料录入三维运营管理平台，用于后期业主的运维管理。