摘要

    结合实际工程项目，介绍了软件OpenPlantModeler在垃圾发电厂中的工程应用。通过对全厂建筑、管线模型出图，对垃圾发电厂模型精细化程度进行了分析。结果表明，在能满足设计和工程需要的建模精度下，应该尽可能地简化模型，以提高工作效率。

    1、引言

    随着人们生活水平的提高，“垃圾围城”的现象日趋严重。因此，国家对“减量化、无害化、资源化”的垃圾发电厂和通过处理垃圾进行发电的方式越来越重视。但是，垃圾发电厂房设计中涉及多个专业，管线众多、排列复杂，设备布置要求相对集中，采用传统设计方式，存在着图形表达和专业协同等诸多缺陷，一定程度上影响了整体工程的设计质量。BIM技术强调工程建设项目的全面信息化，强调信息模型和管理流程在工程建设全生命周期中的应用。其中，在工程设计方面，其三维建模、协同设计、数字化交付、节能分析、碰撞检测等优势显露无遗。作为一种新型的设计手段，它正在引领这一场工程设计模式的变革。

    本文旨在基于上海电气环保集团上海市机电设计研究院有限公司（简称机电院）承接的南通如皋2250t/d垃圾焚烧电厂技扩改项目，介绍和分享运用Bentley软件在自动出图中的应用和经验。

    2、项目介绍

    上海电气南通环保热电公司垃圾处理量为2250t/d。工程范围包括：主厂房、综合水泵房、办公宿舍楼、110KV配电所、冷却循环水泵房、取水泵房、渗滤液处理车间、烟囱、水处理车间、污水处理站等建筑和厂区范围内的道路、电缆沟以及综合管网。通过运用BIM技术，开展了全专业的三维建模、碰撞检查、设计复核、模型渲染、工程漫游等工作，形成南通垃圾焚烧电厂三维模型、施工图纸、设备及材料清册等三维交付所需要的技术资料。图1是该项目全场模型展示。以下我们着重分享Bentley软件公司的OpenPlantModeler软件在BIM项目实施过程中模型出图的应用。

    图1上海电气某垃圾焚烧发电项目效果图

    典型建筑物三维模型如图2~图10所示。

    图2主厂房建筑结构

    图10垃圾厂站全景图

    在项目进行初期，三维模型设计团队根据专业，依次分为建筑、暖通、电气、水工、热机等小组，初期各专业小组根据图纸分别各自独立进行三维模型的设计工作。主厂房轴网的搭建是项目建模的第一步，主厂房的轴网是各专业建模定位标高的基准，为后续模型的总装提供了极大的便利。

    热机专业设计内容主要包括主蒸汽管道、主给水管道、锅炉上水、疏水、排汽等管道，以热机专业模型为例，使用OpenPlantModeler软件进行热机管道的搭建，可以实时查看管道属性，包括管径、壁厚、保温层厚度、材质等信息，这一系列管道信息的录入也为厂区后期数字化运维提供了便捷。

    图11主蒸汽管道的相关属性

    由于前期建模工作的定位、标高准确，因此，在进行管道、设备整合时更加方便，也为后续的碰撞检测工作提供了很大的便利，提高了小组成员的工作效率。

    图12主厂房设备、管道相关模型的初步整合

    3、自动出图

    完成电厂三维模型之后，利用MicroStation的动态视图功能，可方便的实现二维图纸自动出图。三维模型修改后，二维模型能实现动态更新，想要出取理想的二维图纸，对三维建模也存在一些要求。

    3.1建模精细化程度

    建模是三维设计的一项重要的工作，三维建模精细化程度的选取是至关重要的一个方面，模型过于精细，后续模型组织，出图将消耗更多的时间成本，模型过于简单，则无法达到设计的深度，无法体现设计者意图。针对目前软件硬件环境及实践经验，主厂房专业建模基本要求如下：板、梁、柱、墙、大体积混凝土、楼梯、门等各系统应按照设计要求详细建模，而对于孔洞、窗、栏杆等则可以根据设计需要进行适当的取舍。比如大孔洞（楼梯孔等）必须在模型中体现，而管路开孔、桥架开孔则不必体现或视不同阶段出图要求酌情体现。又比如，楼梯应该按照设计要求建模，而栏杆则可根据设计深度要求进行简化或者不做处理，以减小模型的体积，又能反映设计意图。再比如，设备应根据图纸尺寸建模，但是设备中的螺栓、螺母不作处理。建模过程中，如果将全场模型螺母都加入建模文件中，电脑运行负荷将多大，不利于工作。简化前后的模型如下图所示。

    图13简化与实际模型对比

    随着软件硬件水平的发展，可以适当提高建模精度，但并不意味着只要有处理效率高的软件，硬件配置高就尽可能提高建模精度，因为建模精度越高，消耗的各种成本就越高，在满足能满足设计和工程需要的建模精度下，应该尽可能地简化模型，以提高工作效率。

    3.2精选出图模型

    精选出图模型，剔除不必要的元素，是提高效率的前提。基于模型的复杂性及时间成本的考虑，无法将整个完整模型进行出图，也没有必要选取整个完整的模型进行出图。因此，出图模型选取是出图质量高低、出图能否成功至关重要的一步。主厂房各专业管道布置图，其中大部分是各层平面图，因此筛选模型的时候可以按照分层原则，只选取跟出图模型有关的各层模型，可以极大地减小模型容量，保证出图的完整性和质量。

    3.3分层次建模

    主厂房建模应分层次建模，应用参考关系组装模型，分层次建模虽然会适当增加模型的复杂性，但可以使各建模保持独立性，条理层次清晰，不同人可以同时对各层进行操作，提高工作效率；分层次建模是后期出图模型筛选的前提条件，可以提高后期出图效率。但层次不宜过多，参考关系不宜过于复杂，否则会加大模型的复杂程度，影响工作效率。本次项目，各个专业都采用分层次建模的思路，每层模型包括每个专业所有的管线模型、设备模型，总装模型参考各专业模型层，组合合成。

    模型精细化程度直接影响模型的复杂程度，建模精确程度将直接影响到出图质量。因此，根据设计需要考虑建模精细化程度，提高建模精度，可以使三维模型满足设计需要，提高工作效率。由三维模型得到的二维图纸如图14-图18所示。

    图14主厂房设备布置图

    图15水处理车间平面图

    图16水处理车间前视图

    图17ISO图示例

    图18管道布置平面图

    3.4工程量计量

    三维信息模型承载着整场全部的数据，利用OpenPlantModeler对经过碰撞检查及轻量化处理后的模型进行材料统计，可以对项目进行更准确的工程量计量。而准确的工程量计量是工程成本计算的基础，控制了实际材料的支出，从源头把住了设计成本。下图是该项目构件、管道的材料报表。

    图19材料报表

    4、结论

    本文结合南通如皋垃圾电厂项目介绍了BIM软件在垃圾发电厂中的工程应用，展示了项目部分建筑和设备的布置图以及管道和构件的材料报表，提出了在进行三维模型出图过程中经常遇到的问题，并给出了一些进行模型轻量化的工程经验。BIM技术的应用加快了项目的进度，控制了项目的成本，提高了工程建设项目的整体实施效率。

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