基于BIM的包頭市昆都侖河景觀河道液壓壩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

王雪巖，李國寧，范 岳，梁一飛，王文強，薛 潔，左舒揚

（水利水電工程BIM單項應(yīng)用獎二等獎，獲獎單位為內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院）

液壓壩效果圖

昆都侖河治理工程

項目概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市城市水生態(tài)提升綜合利用項目是包頭市推進水務(wù)發(fā)展“十三五”規(guī)劃實施，建設(shè)“四縱四橫、四湖四庫、三水網(wǎng)”河湖水系，推動河湖聯(lián)通、水系循環(huán)、景觀建設(shè)、文化旅游等的重點工程，昆都侖河治理工程是其中的一項重要工程。該工程治理河道長約16.6km，寬度約200m，包含河道疏浚、生態(tài)護岸、市政管線、景觀綠化、堤防填筑、防汛道路、蓄水大壩等眾多單項工程，工程部分總投資約7.3億元。其中，昆河南橋下1.3km設(shè)置一條由32扇液壓活動閘門組成的液壓壩，單扇閘門凈寬6.25m，閘前擋水高度3.5m。

基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在包頭市昆都侖河景觀河道液壓壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用Inventor軟件進行水工結(jié)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)三維參數(shù)化建模，將液壓壩的水工結(jié)構(gòu)如閘底板、邊墻、擋土墻等通過衍生特征命令進行關(guān)聯(lián)設(shè)計，將金屬結(jié)構(gòu)總裝配閘門與閘底板進行iLogic規(guī)則設(shè)置，實現(xiàn)參數(shù)化聯(lián)動。采用Revit軟件進行機電設(shè)備和附屬建筑物進行三維建模。將建好的模型導入Vault平臺，進行設(shè)計信息管理和整體裝配。對裝配好的液壓壩進行仿真運動和效果渲染。對水工結(jié)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)模型進行有限元分析，使其符合設(shè)計強度和穩(wěn)定要求。最終根據(jù)模型導出圖紙和工程量，滿足施工要求。

創(chuàng)新亮點

①基于BIM技術(shù)對液壓活動壩進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)二維設(shè)計方式無法發(fā)現(xiàn)的問題，如碰撞、拆裝、變形等；通過調(diào)整閘門部件結(jié)構(gòu)結(jié)合有限元分析，解決了工程中出現(xiàn)的止水漏水、零部件不匹配的難題。

②以金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)為主，與水工等其他專業(yè)進行參數(shù)化關(guān)聯(lián)。通過調(diào)整河道寬度、擋水高度等參數(shù)，對液壓壩進行聯(lián)動設(shè)計。閘底板預留電纜孔、邊墻預留液壓管路孔、預留防冰凍管孔等與房建專業(yè)配合零誤差，提高施工質(zhì)量及精度。

③對三維模型進行三維配筋，解決了液壓壩閘底板開槽數(shù)量多、布置緊密的情況下鋼筋配置困難的問題，且水工專業(yè)在出版鋼筋施工圖的過程中可以有效避免誤差。

應(yīng)用效益

本項目基于BIM技術(shù)進行多專業(yè)協(xié)同三維設(shè)計，有效解決了工程中存在的難點問題，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計。運用BIM技術(shù)對液壓壩整體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計和聯(lián)動設(shè)計，大幅減少方案優(yōu)化帶來的圖紙二次修改和校審時間，設(shè)計效率顯著提升。憑借BIM技術(shù)的參數(shù)化建模成圖、結(jié)構(gòu)碰撞檢測等特性，避免了因“錯、漏、碰、缺”等問題造成的停工、返工，使結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠，布置合理，設(shè)計質(zhì)量有效提升。