三维协同设计 助力西北院总承包项目发展

近年来

“三维协同设计”“数字化移交”

“智慧电厂”“智能电站”等词汇

频频出现在报刊、网站、电视等媒体上

整个电力行业乃至勘察设计行业

似乎都在全面推广“三维设计”理念

那么，究竟

什么是三维协同设计？

为什么要进行三维协同设计？

三维协同设计可以实现哪些功能？

带着这些疑问

让我们一同开启今天的

土建结构三维协同设计讲堂吧

先看一段小视频热热身~~~

No.1什么是三维协同设计？

所谓三维协同设计，准确地说是在项目实施过程中，各专业在协同工作模式下，以三维模型为基础，表达与交流设计信息，共同完成具有正确设计信息的三维模型。在此基础上，输出图纸与报表等信息，并为后期的施工与运营提供基础。三维协同设计的核心内容是各专业在协同的工作环境下，使用统一的设计标准，共同完成同一个项目。

西北院致力于三维协同设计的研究与探索，结合在三维设计领域长期积累的成果，联合软件公司量身定制了符合企业自身设计方式和流程的发电工程PDMS-ABD数字化协同设计系统。

解决了各专业间的数据交换与三维立体模型中的协同设计；

实现了结构定制出图；

打破了传统设计通过平面图进行数据交换的模式；

提升了提资数据的直观性、准确性；

有效避免了各专业提资数据之间的碰撞问题。

建筑结构专业选择Microstation平台开发的BIM软件——Bentley AECOsim Building Designer（简称ABD）作为平台依托。其高度定制化工作环境与设计流程的集中控制，很好地满足了不同结构类型的设计需求。无论是西北院承接的各类机组的传统火电厂，还是新兴的光伏、光热、垃圾电站等项目的建构筑物，都能完美适用，真正做到多角度全方位的精细化设计。

No.2为什么要进行三维协同设计？

有人会问，采用传统的设计方法和流程，我们依旧能够设计出功能复杂、专业协作性强的发电厂，为什么还要花费大量人力、物力、财力，突破传统思路进行创新呢？

其实

从二维到三维

跨度远远比想象大得多

三维协同设计真正做到了现实虚拟化

实现了图形与工程数据的统一

主观与客观的统一

01

自动化

传统的提资流程基本都是手工操作，工艺专业将荷载、埋件及留孔绘制在二维平面图上，仅靠人脑完成图形与数据的转换工作；土建结构专业收到工艺提资后，人工加以整理，大量的手工操作不仅费时费力，难免出现差错与疏漏。三维协同设计打破了传统二维设计的提资模式，使提资数据更加直观准确，有效避免了各专业提资数据之间的碰撞问题。

西北院通过PDMS-ABD数字化协同设计系统，建立了工艺和土建数据交互标准，编写了相关管理规定、技术规范与交互手册等，解决了传统提资流程出错率高、校核困难的问题；专业间发布资料、接收资料等工作均通过平台进行，实现了荷载、埋件及留孔等相关数据信息的实时、动态、可视化调整和更新，提高了资料信息的准确率。同时，实现了埋件数据直接出施工图，减少了人为操作带来的差错，提高了工作效率。

02

标准化

为提高设计资源利用效率，控制生产成本，避免过度追求设计精度带来的盲目性，西北院通过深入研究《预埋件图集》《支吊架手册》、荷载工况与分类以及国标制图标准等所有设计阶段涉及到的标准与规范，重新编码规范，制定了三维出图模板、材料截面库、预埋件库、牛腿库等三维标准化数据库，为定制出图打下了坚实的基础。

03

高效化

三维数据模型大大提升了施工图出图的效率和准确性，通过不同楼层的抽取，并在高度定制的出图环境下，施工图的绘制方便快捷，所有图纸也均按统一标准出图，减少了人为造成的差异。

结构有限元计算模型

ABD三维模型

发电工程PDMS-ABD数字化协同设计系统不仅实现了专业间的协同，也同时解决了土建结构三维模型与计算模型之间的数据协同，土建结构常规的有限元分析设计软件（staad及PKPM等）的结构计算结果可直接导入三维模型，并在施工图中读取计算结果，并绘制配筋图。全过程减少了人工干预，大大提升了准确性。

04

数据化

三维数据ABD平台读取结构设计软件计算结果后，可直接统计土建的工程量，包括混凝土方量、钢筋用量、钢结构用量及埋件用量等数据信息，为工程投标及总包工程准确掌控土建工程量打下数据基础。

以上仅是现阶段已经应用过程中体会到的三维协同设计的优势，随着三维应用的不断深入以及技术的不断进步，三维协同设计将会在整个工程的全过程生命周期中发挥难以估量的作用。

No.3三维协同设计现阶段实现的功能？

为验证三维协同设计功能的有效性、可靠性，西北院以ABD为平台依托，以锦界三期为测试项目，对发电工程数字化协同设计系统中的整个设计流程与协同配合环节进行了往复设计与修改。软件优化数版后，最终在华能延安项目与新疆准东五彩湾北三电厂实现了三维界面下计算数据导入、截面匹配与出图模板定制等功能，达到了施工图出图要求，并集成了PDST工具栏。

三维协同设计在项目中的应用

PDST工具栏

在华能延安项目与新疆准东五彩湾北三电厂中，根据各专业的数据交互结果，在结构三维模型上实现荷载、开孔和埋件收资功能，完成了汽机房框架、汽机房大平台的结构平面布置图与立面布置图。除此之外，还完成了梁、柱与板等结构配筋图的出图与修改。

No.4三维协同设计的意义?

01

提升效率，细化设计

三维协同设计作为一种设计手段，现阶段最直接的帮助就是通过数字化减少了人工操作的环节，将设计师从繁琐重复的工作中解放出来，让设计师更多投入到设计中去。

02

控制造价，实时更新

三维协同设计不仅为全生命周期控制造价奠定基础，而且为施工阶段提供准确而详尽的数据模型，实现工程量清单与设计模型的实时联动修改。

03

深化设计，指导施工

可根据具体项目要求按照不同参数条件及时、准确地统计工程量数据，利于设计与算量一体化；在施工上的积极作用主要体现在可视化技术交底、深化设计、综合协调与施工方案优化等方面。

04

统一标准，精准预测

随着工程总承包方式的推进，三维一体化设计通过统一标准的模型与平台，为其建设全生命周期管理提供数据支持，让实现建筑工程全数字化管控不再遥不可及；三维协同设计可以让设计人员在数据分析的基础上提出较为精准的预测性判断，特别是在投标与初设阶段，能够预测分析出几乎每个建构筑物工程量，并将工程量细化至钢筋、混凝土、埋件等细节，从而大大提高数据可信度和竞争力，特别是对EPC项目，影响尤其深远。

三维协同设计彻底颠覆了传统设计理念，其最终目标是项目整体效益最大化，全面提升设计品质。对于工程公司来说，通过设计标准与规则的高度定制，从而实现规划、设计、施工、运维等全过程生命周期的应用，这将会是未来工程的发展趋势。

供稿：许可 赵晴 张斌（数字化部）