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1、水工金属结构水工金属结构 BIMBIM 技术研究分析技术研究分析摘要：摘要：现阶段，水工金属结构设备担负着控制水位、宣泄洪水、保护机组安全运行等任务。这些设备作为工程后期主要运维对象，具有多样性、活动性、复杂性、分散性等特点。而应用 BIM 技术能够为工程规划、设计、施工、运维等阶段提供全生命周期数字信息和三维模型，支持跨专业的数据共享和协同作业，其具有可视化、数字化、集约化等优点，可以减少设计和制造等阶段的失误，提高工程设备管理和生产效率。基于此，本文就水工金属结构 BIM 技术进行简要探究。关键词：水工；金属结构；BIM 技术1 1 水工金属结构安装组成要素水工金属结构安装组成要素1.1
2、方法要素在安装水工金属结构的过程中，要掌握相关工艺的特点、需求、成本以及市场变化趋势，明确重要因素如施工技术手段和工艺步骤，并将其划入工程的成本预算当中，着重分析预算问题、技术问题产生的影响。同时，针对不同隐患和技术问题做出防范处理。在进行金属结构的制作和安装阶段，需要保证弧形门安装设计的合理性。由于弧形门的体积比较大，安装中的布置流程过于复杂，在实际的工程操作中很容易会出现问题。为了保证工程建设的整体质量，合理化的安装方法是必不可少的。1.2 机械设备要素机械设备是水工金属结构安装中的重要因素，常见机械设备包括起吊机、焊接加热机、焊接检测设备及电焊机等。机械设备的自身性能和操作难易程度都将直
3、接影响未来水工金属安装工艺的质量。如果在实际安装过程中没有妥善保管并维护机械设备或安装期间没有按照标准操作方式开展作业，便会对工地大型金属结构吊装稳定性产生严重的影响。水工金属结构安装工艺对设备器材中的小部件也有一定的要求和标准，因为某些细节方面的不足和问题会导致整个设备出现无法正常运行等现象，所以相关工作人员需要重点关注金属结构安装过程中的机械设备因素。1.3 环境要素环境要素也是工作人员需要重点考虑的因素之一。环境因素属于外部影响因素，其不仅能够影响水工金属结构的建设质量，甚至直接导致水利工程整体建设质量的降低。由于自然环境因素具有不确定性、多变性特点，在安装作业期间，环境因素的动态变化会
4、增加安装工程的难度系数。与此同时，相关部门需要及时培养专业技术型人才，促使其可以将环境因素对安装质量产生的影响降低到最小化。需要相关技术人员提升其在复杂环境的技术能力，结合外部环境条件的变化及时采取补救措施，进一步提升水工金属结构安装工艺的环境适应能力和整体质量。另外，大风大雨等恶劣天气会给安装工程带来负面影响，因此相关单位需要结合工程实际做好相应的防护措施。1.4 材料要素材料构件是水工金属工程施工的关键所在。水工金属结构材料的整体质量直接影响最终的安装质量，相关工作人员需要严格检测水工金属结构安装期间的必需材料。在购买这些材料前，要和专业厂家签订相关协议，要求他们能够提供产品材料的合格证、
5、质量检验报告及多种能够证明材料质量安全的书面文件。在收到建筑材料后，也需要对这些产品进行规格、型号等方面的检查，避免一些不符合施工标准的材料出现在水利工程金属结构安装现场中。与此同时，也需要充分考虑材料在长途运输过程中可能会受到的多种因素影响。2 BIM2 BIM 技术深化应用技术深化应用2.1 基于 BIM 技术的协同设计与碰撞检查在水利水电工程三维协同设计中，存在工程规模大、设计复杂、参与专业众多的特点，需大量专业人员进行沟通配合。协同设计作为一项庞大的系统工程，除具备单独设计功能外，还应具备信息共享管理功能。以为数据管理平台，项目立项后，对各专业人员分配节点权限和设计角色，在同一空间下同
6、时展示各专业成果，从而能够实时把握项目进度。通过 BIM 技术可使各专业三维设计共享同一关键控制图元或参数，设计人员可以实时查看相关专业的设计情况，更加方便地引用或参考相关设计数据。以某水电站工程为例，其溢流坝段金属结构专业与其他专业协同设计为依据，在协同设计中采用自顶向下的纵向关联设计模式，即上游专业对控制元素进行发布，下游专业引用已发布元素进行设计，通过修改主要特征数据文件对专业间的模型数据实现单向式驱动。基于 BIM 技术的碰撞检查可以非常直观地将不同专业间不统一、冲突的位置显示出来，对设计方案及时查漏补缺，减少各专业的反复协调工作并在工程前期降低错误出现概率，为工程质量提供有力保障。以
7、某航电枢纽工程为例，该项目为河床式水电站，闸坝式挡水建筑物，（3）级船闸（单级）通航 1000级船舶；坝顶设一台泄水闸双向门机，沿坝轴线共轨运行，大车运行距离约 870，小车沿上下游运行距离约 8；泄水闸共 28 孔，泄水闸双向门机下游为泄水闸工作闸门启闭机排架房，房顶部设计为景观建筑。在金属结构专业与建筑专业的协同设计过程中通过模型碰撞检查发现，在下游极限运行状态时，双向门机小车机房与坝顶景观建筑干涉，设计过程中及时调整了机房高度以进行避让。2.2 基于 BIM 技术的装配及运动仿真金属结构设备在实际运行过程中具有多种运行状态和使用工况，采用CatiaDMU 电子样机可以对设备进行真实模拟和
8、验证。其中：运动仿真模块能够对设备机构自由度进行模拟，例如，闸门的启闭操作、启闭机的行走、回转以及整个机构系统的联动；装配模块可以对具有装配体特征的设备实现虚拟装配仿真，记录装配路径和序列，清晰再现设备的整个装配过程，并且能够对设备分段分块运输提供依据，用于指导工厂制造和现场安装设备，同时，也可以利用 BIM 技术做好安全操作培训和检修维护提示（见图）。图 1 人机工程及虚拟运维2.3 基于 BIM 技术的设备信息跟踪基于 BIM 的金属结构设备全过程跟踪管理涵盖从采购计划、招标、制造、安装到试运行阶段的各项工作。将 BIM 模型以及设备跟踪信息与流程管理相结合，可以实现数据的双向深度融合，即
9、根据设备跟踪信息确定其在流程管理中所处的阶段，再自动推送进行下一阶段流程操作，为设备的流程化管理提供依据，也可以根据流程阶段的要求对 BIM 模型信息不断完善。基于 BIM 技术的设备信息跟踪管理以工程三维模型为信息载体，以数据信息对象编码为纽带，建立模型与动态信息之间的关联关系。基于二维码识别技术的金属结构启闭机设备信息跟踪示意，通过对数据信息、组织结构或 KKS 编码进行统一定义，构建数据全面、组织有序、服务于设备流程跟踪管理的系统，为运维移交提供全过程信息的模型数据。3 3 结语结语基于主流三维协同设计平台，开展了数字化设计、软件二次开发和 BIM 技术的深化应用，运用知识工程将专业设计
10、经验和专家知识赋予参数化模型中，实现经验积累和知识更新；采用数字化装配技术在设计阶段完成启闭机和闸门的虚拟装配；采用机构运动仿真有效减少了产品在制造工程中的装配干涉和运行过程中的动态干涉；采用人机工程仿真实现了沉浸式虚拟产品体验和虚拟运维，实现金属结构人性化设计目标。参考文献：参考文献：1张华,王际舟.基于卡洛特水电站导流洞进口金属结构安装J.人民长江,2018,49(S2):188-191.2贾新杰,王占华,史泽波.阴极保护技术在水工金属结构埋件上的应用J.腐蚀与防护,2020,41(01):47-49,57.3陈达开.水工金属结构安装的要素组成及其安装工艺分析J.珠江水运,2019(19):119-120.4王蒂，李月伟，胡一亮基于 CATIA 参数化钢闸门模型的工程分析与优化J.人民长江，2020，40（01）：156-158