【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,三維設(shè)計(jì)引發(fā)了設(shè)計(jì)行業(yè)的巨大的變革。但是水電站設(shè)計(jì)與地形結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)較緊密,地形地質(zhì)條件多變,且電站異形設(shè)計(jì)較多,機(jī)械設(shè)備管線布置復(fù)雜,還停留在傳統(tǒng)的二維軟計(jì)制圖階段。設(shè)計(jì)成果信息表達(dá)不夠生動(dòng)具體,且各專業(yè)交錯(cuò)協(xié)調(diào)性差,信息數(shù)據(jù)易出現(xiàn)冗余、歧義和錯(cuò)誤。BIM(Building Information Modeling)以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),進(jìn)行建筑模型的建立,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。本文將BIM理念引入到水電站工程設(shè)計(jì)中,進(jìn)行水電站三維模型可視化設(shè)計(jì)的研究。分析IFC的結(jié)構(gòu)和實(shí)體的分類,重點(diǎn)研究IFC的信息描述和關(guān)聯(lián)機(jī)制,并在此基礎(chǔ)上對水電站信息模型的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分類,建立水電站相關(guān)模型的信息交換和關(guān)聯(lián)實(shí)體。提出了IFC標(biāo)準(zhǔn)下的水電站相關(guān)模型和水利機(jī)械構(gòu)件的動(dòng)態(tài)實(shí)體類型和屬性集的擴(kuò)充。鋼閘門為實(shí)例,介紹了IFC標(biāo)準(zhǔn)下的鋼閘門屬性集的建立以及動(dòng)態(tài)實(shí)體信息的描述和關(guān)聯(lián)。研究三維建模方法,本文主要分析和研究BIM中地形地質(zhì)模型的建立方法,重點(diǎn)分析和介紹了不規(guī)則三角網(wǎng)模型TIN的三角剖分算法。分析了常用的三種Delaunay三角剖分算法。在分割合并算法和逐點(diǎn)插入算法兩種三角剖分算法的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了改進(jìn)和融合。提出了新算法:以遞歸分割算法為主體,通過預(yù)先設(shè)定的分割閥值,進(jìn)行所有點(diǎn)集的遞歸分割,然后合并子網(wǎng)生成最終的三角網(wǎng)。最后給出了三種算法的測試對比和測試結(jié)果的分析說明。分析BIM中的實(shí)體幾何模型的類型及表示方法,研究相關(guān)的建模操作及算法。主要研究和分析布爾運(yùn)算。介紹了布爾運(yùn)算的基本類型;研究了幾何元素間的求交運(yùn)算;重點(diǎn)研究和優(yōu)化了切割算法通過引入牛頓迭代公式,給出了解決曲面相關(guān)的布爾運(yùn)算求解的新思路,解決了曲面切割的問題。分析了BIM中布爾運(yùn)算貼合算法的不足,并給提出了具體改進(jìn)方法,解決了貼合面大小不同的幾何體的貼合問題。最后針對水電站實(shí)例,進(jìn)行三維可視化研究與仿真,搭建水電站三維結(jié)構(gòu)模型實(shí)例,簡要介紹了模型設(shè)計(jì)的過程,展示了最終模型成果。將最終三維設(shè)計(jì)圖紙與二維設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析和對比。
【圖文】：

的空間局限性，在礦產(chǎn)，地質(zhì)，建筑等領(lǐng)域已經(jīng)率先展開應(yīng)用[7-9]。國內(nèi)的三建模設(shè)計(jì)與分析開展的比國外晚，目前我國的三維設(shè)計(jì)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用最為泛[10]。水利水電工程大多建設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，工程設(shè)計(jì)時(shí)出于安全、經(jīng)濟(jì)因素的考慮，需要全面、詳細(xì)的考慮地質(zhì)、地形因素，比如地質(zhì)分層、斷層等。此在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要進(jìn)行具體詳細(xì)的地質(zhì)勘探工作，得到大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)，后再進(jìn)行分析。目前一般都是根據(jù)得到的地形、地質(zhì)數(shù)據(jù)等來繪制二維的utoCAD 剖面圖、地表地形圖，然后進(jìn)行分析和選擇[11]。設(shè)計(jì)建設(shè)過程如圖 1-1示。這種方法局限于二維的表示，對于地質(zhì)體表面的高低起伏變化以及地質(zhì)體表以下的復(fù)雜的構(gòu)造情況不能直觀準(zhǔn)確的表達(dá)出來，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的空間分析，將造成地質(zhì)分析的困難。這樣分析得到的結(jié)果，由于可能忽略了某些隱藏的斷等構(gòu)造因素，從而得到的結(jié)果可能并非是最優(yōu)的、最合理的。在后續(xù)的施工過中，如發(fā)現(xiàn)了之前設(shè)計(jì)時(shí)沒發(fā)現(xiàn)的斷層等不利構(gòu)造因素，必然會(huì)導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)，補(bǔ)之前的設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致工程造價(jià)的提高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響延誤工期，其損失是大的。

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文提供直觀有效的地質(zhì)依據(jù)�？梢越档偷刭|(zhì)分析的不確定性，提高準(zhǔn)確目性，，以避免后期修改設(shè)計(jì)方案造成的損失，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行水程的設(shè)計(jì)時(shí)，還能夠直接在已經(jīng)生成的地質(zhì)體的三維模型基礎(chǔ)上進(jìn)行上設(shè)計(jì)，而且可以多人協(xié)同設(shè)計(jì)，這就是地質(zhì)與水利水電工程一體化設(shè)過程如下圖 1-2 所示。在建立工程地質(zhì)和水工建筑物的三維模型后，還模型直接應(yīng)用于數(shù)值分析，再根據(jù)分析結(jié)果，對模型進(jìn)行修改，然后再值分析，直至設(shè)計(jì)滿足要求為止，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與分析的一體化。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV74-39

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2602514