CATIA在水电站BIM设计中的应用

寂静回声

在可研阶段、初设阶段和施工图阶段，基于CATIA平台开展规划、地质、水工、厂房、施工、机电、金结、造价等多专业实时正向设计，不同阶段模型精细度和复杂程度在不断深化，到施工图阶段时，整体模型存储空间高达3.2G。

在可研阶段，主要完成坝型、坝线方案的比选工作，采用参数化模型快速建立不同坝线及坝型的大坝外形模型，在初设阶段，确定坝型、坝线方案后，在其对应的外形模型的基础上进行详细加工处理，形成带电气、金结等设备的详细模型，在施工图阶段延续初设阶段的详细模型，实施进一步精细化处理，进行精准坝基开挖设计，混凝土合理分区，电气设备布置，管线等设计，并形成工程量BOM表格，最终生成二维施工图纸，用于施工。
依托CATIA平台，可以实现各专业实时在线协同作业；模板、族库等知识库资源都存在于服务器，保证数据源的唯一性；基于模型全貌的实时获取，能够对设计进度及时把控，基于在线工作用户信息管理，及时了解项目占用人力资源情况。

目前BIM应用大多停留在依据CAD的翻模，翻模是BIM发展的一个过程，有它积极的作用，我们在水利水电工程中应用BIM进行正向设计，目的在于发掘BIM真正的价值。正向设计过程主要是：依据三维地勘数据，建立地形地质模型，多专业实时在线协同，建立不同阶段的BIM模型，项目管理层在线进行设计进度把控和设校审，全面掌控动态设计数据，最终实现出图和指导施工。

完善并丰富企业级资源库，拓展了常用的土建库，形成标准的GB/IEC机电库，到目前为止总入库零件达20000多个，标准的参数化模型400多个。同时依托CATIA平台实现企业级资源库的平台化管理，各专业部之间知识的最大化共享，减少重复劳动，提高企业资源利用率。将设计规范和公司自有的知识工程结合起来，自主开发重力坝智能设计程序，实现重力坝设计的规范化、智能化，能快速完成重力坝的设计。本程序能让新员工快速上手，将工程师从繁杂的制图中解放出来，更加致力于重力坝本身的创新性设计当中。

在以往的开挖设计中，在土岩分界面附近，只能按简化的单一坡度进行开挖，若按土层进行开挖，开挖边坡缓、边坡设计保守，若按岩层进行开挖，开挖边坡陡、工程量虽省但边坡不安全，采用BIM技术，在土岩分界面附近精准开挖，根据现场实际揭露的地质情况，实时动态调整地质模型和开挖设计，既能保证边坡的稳定，又能保证工程量的最优化。

采用BIM模型、CFD计算模型、物理模型进行相互验证，发现流道边墙存在掺气不充分的问题，将会严重影响建筑物的质量安全和使用寿命，通过反复调整模型，直到满足掺气要求，保证设计成果的安全性和可靠性。由于结构体型复杂，根据BIM模型、有限元模型、三维配筋模型进行坝体三维配筋设计，实现模型共享，提高设计质量和效率，钢筋出图时间由传统的2个月缩短为1个月，设计文件一次性通过咨询审批。

利用资源库，快速组建闸门BIM模型，运用DMU运动仿真，解决闸门运动干涉问题，使闸门在出厂前满足设计要求，保证工期如期实现。

水电站转子起吊是机电设备安装具有里程碑意义的环节，转子作为全厂设备最重件（约310t），其安装前和机组检修时的放置位置的板梁结构需根据设备重量精确计算，一旦位置出现偏差，将导致厂房结构出现破坏，且在转子吊装过程中，跨越体型较大的定子机座，需要提前设定转子的运动轨迹。通过对水电站的转子起吊过程进行可视化模拟，对优化厂房的空间结构，节省工程量，指导业主及施工单位制订转子吊装工艺流程，提高吊装精度，减少误操作，具有重要的意义。

基于达索系统3DEXPERIENCE（3D体验）平台的协同正向设计，确保了数据源唯一性、方案最优性、实现了设计进度的把控、人力资源的管理。通过本项目的积累，丰富并完善了企业资源库，新增库文件2 000余个，库文件总量达2万量级，标准的参数化模型达400多个。开发重力坝智能设计程序，实现重力坝设计的规范化、智能化，快速化，设计时间缩短3个月。基于BIM的设计信息管理系统开发，规范了如设计图纸、设计变更、设计通知、计算书等设计信息的管理，提升项目整体管理水平，沟通效率提升70%。通过坝基的开挖优化，节省开挖量23.8立方米，直接节省投资152.79万美元，减少开挖工期3个月。对坝体及闸门的优化分析计算，节省了设计时间1个月，争取工期4个月，避免工期延误6个月。