CN116776449A - 一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法及系统 - Google Patents

一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法及系统，能够在地下三维空间环境中对核岛厂房的稳定性进行三维可视化直观判断，保证了核电厂技术方案的合理性和安全性，具体方案如下步骤：根据核电厂规模、机型，收集专业的厂区室外建构筑物设施的二维图纸，通过二维图纸建立三维模型；根据以往经验数据，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置；根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，基于首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后基于同一个所述施工坐标系整合所述原始地面数字高程模型和地质相关要素的三维模型。

Description

一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法及系统
技术领域
本发明涉及核电工程总平面设计技术领域，尤其是一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前核电行业内各个设计院在总图设计中还没有一套完整的BIM正向设计解决方案，有的设计院以Civil3D、Revit等软件尝试进行总图施工图设计，由于受制于不同专业三维模型提资的配合以及软件平台自身局限性等问题，不能很好满足现有施工图出图体系的要求，目前尚没有专门针对总图专业特点定制的数字化三维设计软件，各类软件都只能局部的支持核电厂总平面布置三维设计，亟需发明一种工作方法实现总图专业核电厂厂区总平面布置三维可视化设计。
专利CN 104631826 A提出了一种基于BIM技术，针对施工总平面布置的工作方法，施工总平面布置与核电厂总平面布置在工作对象、原理等方面均不同，所以此专利的工作方法无论从适用对象和工作流程等方面均不适用核电厂厂区总平面布置工作。
专利CN 113642066 A提出了基于revit软件的总平面布置方法，主要针对小型工民建项目的红线、道路、围墙等室外工程中的建模流程和工作步骤，适用于小型的民用项目，无法适用大型核电站建模对象复杂的特点，如室外各类地形地貌、地质特征模型等建模，所以无论从规模还是从布置对象种类等方面，此专利均不适用于大型核电厂厂区。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法及系统，能够在三维空间尺度上对核电厂总平面布置方案进行直观表达、空间可视化分析。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，包括如下步骤：
根据核电厂规模、机型，收集专业的厂区室外建构筑物设施的二维图纸，通过二维图纸建立三维模型；
根据以往经验数据，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置；
具体的，首先建立厂区自身的施工坐标系，然后将已有的厂区室外建构筑物设施的三维模型围绕核岛厂房进行规划布置，最后完善辅助建构筑物设施的三维模型，并自成组件；
基于厂址测绘资料，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型；
基于厂址勘探资料，结合核岛厂房负挖深度，建立地质相关要素的三维模型；
根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，基于首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后基于同一个所述施工坐标系整合所述原始地面数字高程模型和地质相关要素的三维模型。
根据厂址总体规划、场地平整、土石方平衡、边坡挡墙设施布置、防洪防涝以及核岛厂房基岩稳定的因素，反复迭代分析，固化厂区总体空间布置图。
进一步地，通过二维图纸建立三维模型时，建模的基本思路为结合设施的平立剖图纸，从平面图入手，在空间相应位置还原立面图纸，最终建立三维模型。
进一步地，所述辅助建构筑物设置包括道路、广场、碎石铺地、绿化景观。
进一步地，建立厂区自身的施工坐标系时，场地竖向部分遵循先平面布置，再拉竖向标高的顺序，完成厂区内的竖向空间建模。
进一步地，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型时，首先根据实际情况将厂址测绘资料坐标系转换为已有施工坐标系，然后将等高线和高程点利用专业软件建立地表的三角网数字模型，导入SketchUp软件对所有三角网进行封面，同时柔化三角网边线，得到厂区周边一定范围的原始地面数字高程模型，同时将各类地物信息通过线条形式投射于原始地面数字高程模型。
进一步地，建立地质相关要素的三维模型时，在同一个施工坐标系下，依据厂区勘探钻孔资料和不同标高层面的切面图，处理CAD图形后导入SketchUp软件，重点建立强、中、弱风化基岩区域三维模型。
进一步地，建立地质相关要素的三维模型时，在同一个施工坐标系下，将厂区勘探钻孔布置图导入SketchUp软件，对每个钻孔地下部分按照岩层不同分段成组件，各自材质做区分形成钻孔柱；然后将位于钻孔柱上的不同钻孔的相同岩层分界点用线连接起来，封面，形成基岩面，每个基岩面成组件，按照实际情况命名；最后对照切面图复核各个基岩面空间位置和内容。
进一步地，通过二维图纸建立三维模型时，建构筑物的单体模型自成组件，作为厂区大范围模型的基本组成单元。
进一步地，在规划布置辅助建构筑物设施时，结合核电厂生产工艺流程、消防的要求。
一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置系统，包括：
三维模型初步建立模块，用于根据核电厂规模、机型，收集专业的厂区室外建构筑物设施的二维图纸，通过二维图纸建立三维模型；
厂区规划初步布置模块，用于根据以往经验数据，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置；具体的，首先建立厂区自身的施工坐标系，然后将已有的厂区室外建构筑物设施的三维模型围绕核岛厂房进行规划布置，最后完善辅助建构筑物设施的三维模型，并自成组件；
原始地面数字高程模型建立模块，用于基于厂址测绘资料，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型；
地质相关要素的三维模型建立模块，用于基于厂址勘探资料，结合核岛厂房负挖深度，建立地质相关要素的三维模型；
整合模块，用于根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，基于首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后基于同一个所述施工坐标系整合所述原始地面数字高程模型和地质相关要素的三维模型；
厂区总体空间布置图固化模块，用于根据厂址总体规划、场地平整、土石方平衡、边坡挡墙设施布置、防洪防涝以及核岛厂房基岩稳定的因素，反复迭代分析，固化厂区总体空间布置图。
上述本发明的有益效果如下：
1)本发明基于同一个施工坐标系，整合厂区范围内的地质基岩三维模型、原始地表三维数字模型、厂区建构筑物三维模型，能够在地下三维空间环境中对核岛厂房的稳定性进行三维可视化直观判断，保证了核电厂技术方案的合理性和安全性，还能够在地上三维空间环境中对厂区的景观风貌等进行直观的观察和体验，提升厂区的规划布置的美观性、合理性和可行性。
2)本发明的SketchUp软件能够方便自由的建立厂区所有物项的三维模型，包括建构筑物、室外设备及其基础、地形地物、地下地质等要素，可以实现一个软件平台建立一个模型涵盖所有厂区室外工程相关物项的目标，满足总图专业所有物项影响分析，碰撞检查的需求。
3)本发明的SketchUp软件具有良好接口，可随着其他专业设计模型的开展，随时对接不同软件平台，不同类型的模型，支持不同格式数据的整合，满足总图专业多源异构数据的汇总需求。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法的流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例一
一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤一、根据核电厂建设规模、机型等条件，收集建筑\结构\设备等专业的厂区室外建构筑物\设备等设施的二维图纸，通过图纸建立三维模型。建模的基本思路为结合设施的平立剖图纸，从平面图入手，在空间相应位置还原立面图纸，最终建立三维模型；建筑物内部内容不建模，建构筑物/设备的单体模型自成组件，作为厂区大范围模型的基本组成单元。
步骤二、根据以往经验数据，结合核电厂生产工艺流程、消防等要求，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置其他辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置。
首先建立厂区自身的施工坐标系，然后将已有的单体或室外设备等设施的三维模型围绕核岛厂房进行规划布置，最后完善道路和广场、碎石铺地、绿化景观等设施的三维模型，并自成组件；场地竖向部分遵循先平面布置，再拉竖向标高的顺序，完成厂区内的竖向空间建模。
步骤三、基于厂址测绘资料，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型；
根据实际情况将厂址测绘资料坐标系转换为已有施工坐标系，然后将等高线和高程点利用专业软件建立地表的三角网数字模型，导入SketchUp软件对所有三角网进行封面，同时柔化三角网边线，得到厂区周边一定范围的原始地面数字高程模型(digitalelevation model，DEM)，同时将各类地物信息通过线条形式投射于原始地面数字高程模型。
步骤四、基于厂址勘探资料，结合核岛厂房负挖深度，建立地质相关要素的三维模型；
在同一个施工坐标系下，将厂区勘探钻孔布置图导入SketchUp软件，对每个钻孔地下部分按照岩层不同分段成组件，各自材质做区分形成钻孔柱；然后将位于钻孔柱上的不同钻孔的相同岩层分界点用线连接起来，封面，形成基岩面，每个基岩面成组件，按照实际情况命名；最后对照切面图复核各个基岩面空间位置和内容。
步骤五、基于同一个施工坐标系，根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后整合其他建构筑物模型，即将步骤二、步骤三和步骤四的成果汇总成一个核心模型。
步骤六、根据厂址总体规划、场地平整、土石方平衡、边坡挡墙设施布置、防洪防涝以及核岛厂房基岩稳定等因素，反复迭代分析，固化厂区总体空间布置模型。
具体而言，所述步骤五中的基于同一个施工坐标系，整合厂区范围内的地质基岩三维模型、原始地表三维数字模型、核岛主厂房模型，能够在地下三维空间环境中对核岛厂房的稳定性进行三维可视化直观判断，保证了核电厂技术方案的合理性和安全性。
具体而言，所述步骤五中的基于同一个施工坐标系，整合厂区范围内的地质基岩三维模型、原始地表三维数字模型、核岛主厂房等建构筑物模型，能够在地上三维空间环境中对厂区的景观风貌等进行直观的观察和体验，提升厂区的规划布置的美观性、合理性和可行性。
实施例二
一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置系统，包括：
三维模型初步建立模块，用于根据核电厂规模、机型，收集专业的厂区室外建构筑物设施的二维图纸，通过二维图纸建立三维模型；
厂区规划初步布置模块，用于根据以往经验数据，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置；具体的，首先建立厂区自身的施工坐标系，然后将已有的厂区室外建构筑物设施的三维模型围绕核岛厂房进行规划布置，最后完善辅助建构筑物设施的三维模型，并自成组件；
原始地面数字高程模型建立模块，用于基于厂址测绘资料，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型；
地质相关要素的三维模型建立模块，用于基于厂址勘探资料，结合核岛厂房负挖深度，建立地质相关要素的三维模型；
整合模块，用于根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，基于首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后基于同一个所述施工坐标系整合所述原始地面数字高程模型和地质相关要素的三维模型；
厂区总体空间布置图固化模块，用于根据厂址总体规划、场地平整、土石方平衡、边坡挡墙设施布置、防洪防涝以及核岛厂房基岩稳定等因素，反复迭代分析，固化厂区总体空间布置图。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据核电厂规模、机型，收集专业的厂区室外建构筑物设施的二维图纸，通过二维图纸建立三维模型；
根据以往经验数据，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置；
具体的，首先建立厂区自身的施工坐标系，然后将已有的厂区室外建构筑物设施的三维模型围绕核岛厂房进行规划布置，最后完善辅助建构筑物设施的三维模型，并自成组件；
基于厂址测绘资料，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型；
基于厂址勘探资料，结合核岛厂房负挖深度，建立地质相关要素的三维模型；
根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，基于首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后基于同一个所述施工坐标系整合所述原始地面数字高程模型和地质相关要素的三维模型。
根据厂址总体规划、场地平整、土石方平衡、边坡挡墙设施布置、防洪防涝以及核岛厂房基岩稳定的因素，反复迭代分析，固化厂区总体空间布置图。
2.根据权利要求1所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，通过二维图纸建立三维模型时，建模的基本思路为结合设施的平立剖图纸，从平面图入手，在空间相应位置还原立面图纸，最终建立三维模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，所述辅助建构筑物设置包括道路、广场、碎石铺地、绿化景观。
4.根据权利要求1所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，建立厂区自身的施工坐标系时，场地竖向部分遵循先平面布置，再拉竖向标高的顺序，完成厂区内的竖向空间建模。
5.根据权利要求1所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型时，首先根据实际情况将厂址测绘资料坐标系转换为已有施工坐标系，然后将等高线和高程点利用专业软件建立地表的三角网数字模型，导入SketchUp软件对所有三角网进行封面，同时柔化三角网边线，得到厂区周边一定范围的原始地面数字高程模型，同时将各类地物信息通过线条形式投射于原始地面数字高程模型。
6.根据权利要求5所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，建立地质相关要素的三维模型时，在同一个施工坐标系下，依据厂区勘探钻孔资料和不同标高层面的切面图，处理CAD图形后导入SketchUp软件，重点建立强、中、弱风化基岩区域三维模型。
7.根据权利要求6所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，建立地质相关要素的三维模型时，在同一个施工坐标系下，将厂区勘探钻孔布置图导入SketchUp软件，对每个钻孔地下部分按照岩层不同分段成组件，各自材质做区分形成钻孔柱；然后将位于钻孔柱上的不同钻孔的相同岩层分界点用线连接起来，封面，形成基岩面，每个基岩面成组件，按照实际情况命名；最后对照切面图复核各个基岩面空间位置和内容。
8.根据权利要求2所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，通过二维图纸建立三维模型时，建构筑物的单体模型自成组件，作为厂区大范围模型的基本组成单元。
9.根据权利要求1所述的一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置方法，其特征在于，在规划布置辅助建构筑物设施时，结合核电厂生产工艺流程、消防的要求。
10.一种基于SketchUp软件的核电厂厂区总平面布置系统，其特征在于，包括：
三维模型初步建立模块，用于根据核电厂规模、机型，收集专业的厂区室外建构筑物设施的二维图纸，通过二维图纸建立三维模型；
厂区规划初步布置模块，用于根据以往经验数据，以核岛厂房和常规岛厂房为中心，规划布置辅助建构筑物设施，初步完成厂区规划布置；具体的，首先建立厂区自身的施工坐标系，然后将已有的厂区室外建构筑物设施的三维模型围绕核岛厂房进行规划布置，最后完善辅助建构筑物设施的三维模型，并自成组件；
原始地面数字高程模型建立模块，用于基于厂址测绘资料，建立厂区所在区域的原始地面数字高程模型；
地质相关要素的三维模型建立模块，用于基于厂址勘探资料，结合核岛厂房负挖深度，建立地质相关要素的三维模型；
整合模块，用于根据原始地形地貌和地下基岩空间分布情况，基于首先固化核岛主厂房三维模型的空间地理位置，然后基于同一个所述施工坐标系整合所述原始地面数字高程模型和地质相关要素的三维模型；
厂区总体空间布置图固化模块，用于根据厂址总体规划、场地平整、土石方平衡、边坡挡墙设施布置、防洪防涝以及核岛厂房基岩稳定等因素，反复迭代分析，固化厂区总体空间布置图。
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