CN109271701B - 一种基于达索系统的给水排水bim正向设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于给水排水专业设计方法技术领域，具体涉及一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，基于上序专业提供的上下水资料和现场的具体情况如冻土、接管点、排出口位置等信息，确定管道走向，确定井的空间位置，在空间井点的基础上实例化井工程模板，生成所需设计井，通过管道连接，生成全部给排水专业模型，通过碰撞检查与工程量统计，完成专业设计内容；其实现了基于BIM模型的给排水正向设计，自动化程度高，实用性强，设计结果直观，计算结果精确。该方法通用性好，适用于如市政、铁路等不同领域、不同类型的给水排水BIM正向设计，具有明显的应用推广价值。

Description

一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法

技术领域

本发明属于给水排水专业设计方法领域，具体涉及一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法。

背景技术

BIM（建筑信息模型）是对一个设施的实体和功能特性的数字化表达方式。作为建筑学、工程学及土木工程的新工具，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。BIM在建筑行业中发展的较早，在建筑行业的相关软件开发相对成熟，但进入铁路行业较晚，铁路涉及专业多而复杂，由于各专业工程内容的属性不同，其设计的表达方式也有所不同。因此，采用或开发一个通用的软件来解决这些个性化的需求在现阶段是不可能的。

近年来，BIM试点项目大面积铺开，取得了诸多应用成果，BIM成果应用变得愈发重要；在二维图纸时代，各个设备专业的管道综合是一个繁琐、费时的工作，做得不好甚至经常引起施工中的反复变更；但目前BIM项目多在二维施工图设计后开展“翻模”设计，通过将二维图纸的展现，寻求在施工、运维中的应用；现有技术中，给排水专业发掘的应用价值主要为碰撞检查和房屋选址，始终未脱离二维设计，在正向设计方面研究较少，效率不高，影响了专业的进一步发展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种脱离二维设计、操作便捷、设计效率较高、满足工程设计精度的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法。

本发明是这样实现的，本发明的一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，包括以下步骤：

第一步，根据上下水接口的空间位置点生成给排水专业的基础骨架；

第二步，以第一步中建立的基础骨架为基础，结合现场具体情况，确定管道排出口位置，确定管道走向，排布一般井点与控制点；

第三步，在第二步中建立的管道走向的基础上，确定井的空间位置，建立对应井的三维坐标系的几何图形集；

第四步，建立井的工程模板；

第五步，将第三步中建立的骨架几何图形集与第四步中建立的井的工程模板相结合，实例化井模型；

第六步，在第五步中建立的井模型按照管道走向通过绘制管道将井连接起来构成完整模型；

第七步，利用碰撞检查功能将第六步中建立的完整模型进行检测；

第八步，将第七步检查无误的完整模型进行工程量统计。

本发明的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，根据上序专业发布的接口空间位置生成给排水专业的基础骨架、确定管道走向、定位井的空间位置及建立对应的几何图形集，建立井的工程模板、在第三步中建立井点的几何图形集基础上实例化第四步中建立的井工程模板、通过绘制管道将第五步中实例化的井连接、专业内及专业间碰撞检查、工程量统计。

进一步的，在达索系统的项目的工程结构树中找到上序专业发布的包含上下水接口的空间位置信息点集合，在本专业的工程结构树上新建给水类上序几何图形集SXJS及排水类上序几何图形集SXPS，并将提取的上序资料点集分别存储到SXJS与SXPS；

按照给水类节点与排水类节点将提取的上序资料SXJS或SXPS中的点分类批量偏移设计所需距离后，分别放在给水类几何图形集GJ1与排水类几何图形集GP1；

根据起点井位置所在道路或场坪标高确定一个平面Plan1，将所述几何图形集GJ1与GP1分别投影到平面Plan1，投影所得到的点集分类存入新建的给水类几何图形集GJ2与排水类几何图形集GP2。

进一步的，根据第一步中确定的井点位置，结合现场地形地势、市政给水接管点位置及市政排水接管点位置，确定管道走向；

在第一步中建立的平面Plan1按照现行规范要求布置一般井点与控制点，分别存入新建的给水类几何图形集GJ3与排水类几何图形集GP3，并将GJ2与GP2的井点分类并入GJ3与GP3，保证GJ3与GP3保存了基于plan1平面的所有给水类与排水类井点，井点的顺序按照水流方向依次排列。

进一步的，根据第二步中建立的包含所有基于plan1平面的所有给水类与排水类井点的给水类几何图形集GJ3与排水类几何图形集GP3；

根据当地冻土深度、管线承受的荷载确定设计参数，输入起点埋深、管道设计坡度，按照井点的次序依次计算点与点之间的平面距离，通过计算得到所有井底的空间位置点，并按照给水与排水系统分类分别存入新建的给水类井底几何图形集GJ4与排水类井底几何图形集GP4；

将井底空间位置点批量投影至场坪曲面或道路曲面上，得到井顶的空间位置点的集合，分别为给水类、排水类井顶几何图形集GJ5 、GP5；

根据井底与井顶空间位置点集，分别得到给水类井底三维坐标系几何图形集GZXJ1与给水类井顶三维坐标系几何图形集GZXJ2，以及排水类井底三维坐标系几何图形集GZXP1与排水类井顶三维坐标系几何图形集GZXP2，其中任意点三维坐标系的xy平面始终保证与其前后两点间的空间曲线相切。

进一步的，根据设计具体要求，建立井的工程模板，工程模板的井底与井顶分别由三维坐标系Axis_down与Axis_up控制，随着井顶空间点与井底空间点高差的任意变化，井的高度随之变化；

将IFC标准与IFD标准信息存入模型，工程模板完成后，放入达索系统的ResourceTable管理起来，待调用。

进一步的，第三步中建立的给水类井底三维坐标系几何图形集GZXJ1与给水类井顶三维坐标系几何图形集GZXJ2作为第四步中建立的井工程模板的输入元素，按照顺序循环操作，依次生成所有给水类井的BIM模型，同理生成所有排水类井的BIM模型。

进一步的，依据水力计算结果确定给水与排水的管径、确定管材、工作压力，利用达索系统的管路设计模块根据计算结果分别将第五步中生成的给水井类与排水井类依次连接，其中管道参数包含管径、管材、工作压力信息，并包括用以区别管道种类的不同外观颜色。

进一步的，对第五步中与第六步中分别建立的井与管道模型作为一个整体实施碰撞检测，首先应对模型进行给水系统、污水系统、雨水系统中至少两个系统的专业内碰撞检查；

然后将给排水模型与电力、通信、信息专业模型中至少两个系统进行专业间碰撞检查，包括检查模型间是否存在硬碰撞与软碰撞，硬碰撞主要指模型间发生直接碰撞或接触，软碰撞主要指管道模型间的水平净距与垂直净距是否满足规范要求，如发生硬碰撞或软碰撞，则回到第二步中调整对应的井点位置，直到满足规范要求。

进一步的，将井类、管路及管道附件按照名称、规格规范命名或赋予不同的属性来区分，针对上述建立的规则通过编写程序能够统计工程数量。

本发明的有益效果：

本发明的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，实现了基于BIM模型的给排水正向设计，自动化程度高，实用性强，设计结果直观，计算结果精确。该方法通用性好，适用于如市政、铁路等不同领域、不同类型的给水排水BIM正向设计，具有明显的应用推广价值。

附图说明

图1为本发明的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法的流程图。

图1中，S1为第一步，S2为第二步，S3为第三步，S4为第四步，S5为第五步，S6为第六步，S7为第七步，S8为第八步。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

实施例：

一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，参见图1，包括以下步骤：

第一步S1，根据上下水接口的空间位置信息生成给排水专业的基础骨架；

第二步S2，以第一步S1中建立的骨架为基础，结合现场具体情况，确定管道排出口位置，确定管道走向，排布一般井点与控制点；

第三步S3，在第二步S2中建立的管道走向的基础上，确定检查井的空间位置，建立对应井的空间轴系的几何图形集；

第四步S4，建立井的工程模板；

第五步S5，将第三步S3中建立的骨架几何图形集与第四步S4中建立的井的工程模板相结合，实例化井模型；

第六步S6，在第五步S5中建立的井模型通过绘制管道将两个以上的检查井连接起来构成完整模型；

第七步S7，利用碰撞检查功能将第六步S6中建立的完整模型进行检测；

第八步S8，将第七步S7检查无误的完整模型进行工程量统计。

本实施例的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，基于上序专业提供的上下水资料和现场的具体情况如冻土、接管点、排出口位置等信息，确定管道走向，确定井的空间位置，在所建的对应井的轴系几何图形集的基础上实例化井工程模板，生成所需设计井，通过管道连接，生成全部给排水专业模型，通过碰撞检查与工程量统计，完成专业设计内容；其实现了基于BIM模型的给排水正向设计，自动化程度高，实用性强，设计结果直观，计算结果精确。该方法通用性好，适用于如市政、铁路等不同领域、不同类型的给水排水BIM正向设计，具有明显的应用推广价值。

在另一种具体实施例中，第一步S1中建立基础骨架，包括以下步骤：

在项目的工程结构树中找到上序专业发布的包含上下水接口的空间位置信息的下序资料；

按照给水节点与排水节点分类批量偏移设计需要的距离后，分类放在给水与排水几何图形集；

根据起点井位置所在道路或场坪标高确定一个平面Plan1，将上述给水与排水几何图形集投影到平面Plan1，建立新的几何图形集。

在另一种具体实施例中，根据第一步S1中确定的井点位置，结合现场地形地势、市政给水接管点位置及市政排水接管点位置，确定管道走向；

在第二步S2中建立的平面Plan1按照现行规范要求布置一般井点与控制点。

在另一种具体实施例中，根据给水或排水建立在一个平面上的几何图形集；

根据当地冻土深度、管线承受的荷载确定设计参数，输入起点埋深、管道设计坡度，根据井点的次序依次计算点与点之间的平面距离，通过计算得到所有井底的空间位置点；

将井底空间位置点批量投影至场坪曲面或道路曲面上，得到井顶的空间位置点集；

根据井顶与井底空间位置点集，得到井顶坐标系几何图形集与井底坐标系几何图形集，其中任意点坐标系的xy平面始终保证与其前后两点间的空间曲线相切。

在另一种具体实施例中，根据设计具体要求，建立井的工程模板，工程模板的井底与井顶分别由坐标系Axis_down（井底空间轴）与Axis_up（井顶空间轴）控制，随着井顶空间点与井底空间点高差的任意变化，井的高度随之变化；

将IFC标准与IFD标准信息存入模型，工程模板完成后，放入达索系统的ResourceTable管理起来，待调用。

在另一种具体实施例中，第三步S3中建立的井顶坐标系几何图形集与井底坐标系几何图形集作为第四步S4中建立的井工程模板的输入元素，按照顺序循环操作，生成所有井的BIM模型。

在另一种具体实施例中，利用达索系统的管路设计模块将第五步S5中生成的井依次按水力计算确定的管径连接。

在另一种具体实施例中，对第五步S5中与第六步S6中分别建立的检查井与管道模型做碰撞检测，应对模型进行如给水系统、污水系统、雨水系统专业内碰撞检查；

然后对管道模型进行给排水专业、电力、通信专业之间的专业间碰撞检查，检查管道模型间的水平净距与垂直净距是否满足规范要求，如不满足规范要求，则回到第二步S2中调整对应的井点位置，直到满足规范要求。

在另一种具体实施例中，将井类、管路及管道附件按照名称、规格规范命名或赋予不同的属性区分，利用程序将工程数量统计出来。

可见，本实施例的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，在具体应用时，可以采用如下详细步骤：

第一步S1，根据上序专业发布的上下水接口的空间位置信息生成给排水专业的基础骨架。

所述建立的基础骨架指的是空间点的集合，包括以下过程：

在达索系统的工程结构树挂接了项目的所有专业内容及给排水专业所需的上序资料，在项目的工程结构树中找到上序专业发布的包含上下水接口的空间位置信息点集合，在本专业的工程结构树上新建给水类上序几何图形集SXJS及排水类上序几何图形集SXPS，并将提取的上序资料点集分别存储到SXJS与SXPS；

按照给水类节点与排水类节点将提取的上序资料SXJS或SXPS中的点分类批量偏移设计所需距离后，分别放在给水类几何图形集GJ1与排水类几何图形集GP1；

根据起点井位置所在道路或场坪标高确定一个平面Plan1，将上述给水类与排水类几何图形集分别投影到平面Plan1，投影所得到的点集分类存入新建的给水类几何图形集GJ2、排水类几何图形集GP2，GJ2与GP2保存了后续工作所需点，GJ2与GP2称为基础骨架。

第二步S2，以第一步S1中建立的基础骨架为基础，结合现场具体情况，确定管道排出口位置，确定管道走向，排布一般井点与控制点；

根据第一步S1中确定的井点位置，结合现场地形地势、市政给水接管点位置及市政排水接管点位置，确定管道走向；

在第一步S1中建立的平面Plan1按照现行规范要求布置一般井点与控制点，分别存入新建的给水类几何图形集GJ3与排水类几何图形集GP3，并将GJ2与GP2的井点分类并入GJ3与GP3，保证GJ3与GP3保存了基于plan1平面的所有给水类与排水类井点，井点的顺序按照水流方向依次排列。

第三步S3，在第二步S2中建立的管道走向的基础上，确定井的空间位置，建立对应井的空间位置点的几何图形集；

根据第二步S2中建立的包含所有基于plan1平面的所有给水类与排水类井点的给水类几何图形集GJ3与排水类几何图形集GP3；

根据当地冻土深度、管线承受的荷载确定设计参数，输入起点埋深、管道设计坡度，按照井点的次序依次计算点与点之间的平面距离，通过计算得到所有井底的空间位置点，并按照给水与排水系统分类分别存入新建的给水类井底几何图形集GJ4与排水类井底几何图形集GP4；

将井底空间位置点批量投影至场坪曲面或道路曲面上，得到井顶的空间位置点的集合，分别为给水类井顶几何图形集GJ5与排水类井底几何图形集GP5；

根据井底与井顶空间位置点集，分别得到给水类井底坐标系几何图形集GZXJ1与给水类井顶坐标系几何图形集GZXJ2，以及排水类井底坐标系几何图形集GZXP1与排水类井顶坐标系几何图形集GZXP2，其中任意点坐标系的xy平面始终保证与其前后两点间的空间曲线相切。

第四步S4，建立井的工程模板；

根据设计具体要求，建立井的工程模板，工程模板的井底与井顶分别由坐标系Axis_down与Axis_up控制，随着井顶空间点与井底空间点高差的任意变化，井的高度随之变化；

将IFC（数据存储标准）与IFD（信息语义标准）信息存入模型，工程模板完成后，放入达索系统的Resource Table（资源表）管理起来，待调用。

第五步S5，将第三步S3中建立的骨架几何图形集与第四步S4中建立的井的工程模板相结合，实例化井模型；

第三步S3中建立的给水类井底坐标系几何图形集GZXJ1与给水类井顶坐标系几何图形集GZXJ2作为第四步S4中建立的井工程模板的输入元素，按照顺序循环操作，依次生成所有给水类井的BIM模型，同理生成所有排水类井的BIM模型；

第六步S6，在第五步S5中建立的井模型按照管道走向通过绘制管道将井连接起来构成完整模型；

依据水力计算结果确定给水与排水的管径、确定管材、工作压力，利用达索系统的管路设计模块根据计算结果分别将第五步S5中生成的给水井类与排水井类依次连接，其中管道参数包含管径、管材、工作压力等信息，并包括用以区别管道种类的不同外观颜色。

第七步S7，利用碰撞检查功能将第六步S6中建立的完整模型进行检测；

对第五步S5中与第六步S6中分别建立的井与管道模型作为一个整体实施碰撞检测，首先应对模型进行如给水系统、中水系统、消防系统、污水系统、雨水系统至少两个系统的专业内碰撞检查；

然后将给排水模型与电力、通信、信息、燃气、热力专业模型至少两个系统进行专业间碰撞检查，包括检查模型间是否存在硬碰撞与软碰撞，硬碰撞主要指模型间发生直接碰撞或接触，软碰撞主要指管道模型间的水平净距与垂直净距是否满足规范要求，如发生硬碰撞或软碰撞，则回到第二步S2中调整对应的井点位置，直到满足规范要求。

第八步S8，利用第七步S7中检查无误的模型进行工程量统计；

将井类、管路及管道附件按照名称、规格规范命名或赋予不同的属性区分，针对上述建立的规则利用程序能够将工程数量方便统计出来。

本实施例的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其达索系统主要优势在于工程可以建立一棵结构树，点、线、面、轴系、草图元素的集合均称为骨架，采用“骨架”的概念，专业间相互提取资料方便，修改后，相关专业数据能够实现联动修改，软件参数化能力强大。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步（S1），根据上下水接口的空间位置点生成给排水专业的基础骨架；

第二步（S2），以第一步（S1）中建立的基础骨架为基础，结合现场具体情况，确定管道排出口位置，确定管道走向，排布一般井点与控制点；在达索系统的项目的工程结构树中找到上序专业发布的包含上下水接口的空间位置信息点集合，在本专业的工程结构树上新建给水类上序几何图形集SXJS及排水类上序几何图形集SXPS，并将提取的上序资料点集分别存储到SXJS与SXPS； 按照给水类节点与排水类节点将提取的上序资料SXJS或SXPS中的点分类批量偏移设计所需距离后，分别放在给水类几何图形集GJ1与排水类几何图形集GP1； 根据起点井位置所在道路或场坪标高确定一个平面Plan1，将所述几何图形集GJ1与GP1分别投影到平面Plan1，投影所得到的点集分类存入新建的给水类几何图形集GJ2与排水类几何图形集GP2；

根据第二步（S2）中建立的包含所有基于plan1平面的所有给水类与排水类井点的给水类几何图形集GJ3与排水类几何图形集GP3；

根据当地冻土深度、管线承受的荷载确定设计参数，输入起点埋深、管道设计坡度，按照井点的次序依次计算点与点之间的平面距离，通过计算得到所有井底的空间位置点，并按照给水与排水系统分类分别存入新建的给水类井底几何图形集GJ4与排水类井底几何图形集GP4；

将井底空间位置点批量投影至场坪曲面或道路曲面上，得到井顶的空间位置点的集合，分别为给水类、排水类井顶几何图形集GJ5 、GP5； 根据井底与井顶空间位置点集，分别得到给水类井底三维坐标系几何图形集GZXJ1与给水类井顶三维坐标系几何图形集GZXJ2，以及排水类井底三维坐标系几何图形集GZXP1与排水类井顶三维坐标系几何图形集GZXP2，其中任意点三维坐标系的xy平面始终保证与其前后两点间的空间曲线相切；

根据第一步（S1）中确定的井点位置，结合现场地形地势、市政给水接管点位置及市政排水接管点位置，确定管道走向； 在第一步（S1）中建立的平面Plan1按照现行规范要求布置一般井点与控制点，分别存入新建的给水类几何图形集GJ3与排水类几何图形集GP3，并将GJ2与GP2的井点分类并入GJ3与GP3，保证GJ3与GP3保存了基于plan1平面的所有给水类与排水类井点，井点的顺序按照水流方向依次排列；

第三步（S3），在第二步（S2）中建立的管道走向的基础上，确定井的空间位置，建立对应井的三维坐标系的几何图形集；

第四步（S4），建立井的工程模板；

第五步（S5），将第三步（S3）中建立的骨架几何图形集与第四步（S4）中建立的井的工程模板相结合，实例化井模型；

第六步（S6），在第五步（S5）中建立的井模型按照管道走向通过绘制管道将井连接起来构成完整模型；

第七步（S7），利用碰撞检查功能将第六步（S6）中建立的完整模型进行检测；

第八步（S8），将第七步（S7）检查无误的完整模型进行工程量统计。

2.根据权利要求1的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其特征在于，根据设计具体要求，建立井的工程模板，工程模板的井底与井顶分别由三维坐标系Axis_down与Axis_up控制，随着井顶空间点与井底空间点高差的任意变化，井的高度随之变化； 将IFC标准与IFD标准信息存入模型，工程模板完成后，放入达索系统的ResourceTable管理起来，待调用。

3.根据权利要求2的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其特征在于，第三步（S3）中建立的给水类井底三维坐标系几何图形集GZXJ1与给水类井顶三维坐标系几何图形集GZXJ2作为第四步（S4）中建立的井工程模板的输入元素，按照顺序循环操作，依次生成所有给水类井的BIM模型，同理生成所有排水类井的BIM模型。

4.根据权利要求3的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其特征在于，依据水力计算结果确定给水与排水的管径、确定管材、工作压力，利用达索系统的管路设计模块根据计算结果分别将第五步（S5）中生成的给水井类与排水井类依次连接，其中管道参数包含管径、管材、工作压力信息，并包括用以区别管道种类的不同外观颜色。

5.根据权利要求4的基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其特征在于，对第五步（S5）中与第六步（S6）中分别建立的井与管道模型作为一个整体实施碰撞检测，首先应对模型进行给水系统、污水系统、雨水系统中至少两个系统的专业内碰撞检查； 然后将给排水模型与电力、通信、信息专业模型中至少两个系统进行专业间碰撞检查，包括检查模型间是否存在硬碰撞与软碰撞，硬碰撞主要指模型间发生直接碰撞或接触，软碰撞主要指管道模型间的水平净距与垂直净距是否满足规范要求，如发生硬碰撞或软碰撞，则回到第二步（S2）中调整对应的井点位置，直到满足规范要求。

6.根据权利要求5的一种基于达索系统的给水排水BIM正向设计方法，其特征在于，将井类、管路及管道附件按照名称、规格规范命名或赋予不同的属性来区分，针对上述建立的规则通过编写程序能够统计工程数量。

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