【摘要】：隨著計算機技術的發(fā)展,三維設計引發(fā)了設計行業(yè)的巨大的變革。但是水電站設計與地形結構關聯(lián)較緊密,地形地質條件多變,且電站異形設計較多,機械設備管線布置復雜,還停留在傳統(tǒng)的二維軟計制圖階段。設計成果信息表達不夠生動具體,且各專業(yè)交錯協(xié)調性差,信息數(shù)據(jù)易出現(xiàn)冗余、歧義和錯誤。BIM(Building Information Modeling)以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎,進行建筑模型的建立,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。本文將BIM理念引入到水電站工程設計中,進行水電站三維模型可視化設計的研究。分析IFC的結構和實體的分類,重點研究IFC的信息描述和關聯(lián)機制,并在此基礎上對水電站信息模型的組成結構進行研究分類,建立水電站相關模型的信息交換和關聯(lián)實體。提出了IFC標準下的水電站相關模型和水利機械構件的動態(tài)實體類型和屬性集的擴充。鋼閘門為實例,介紹了IFC標準下的鋼閘門屬性集的建立以及動態(tài)實體信息的描述和關聯(lián)。研究三維建模方法,本文主要分析和研究BIM中地形地質模型的建立方法,重點分析和介紹了不規(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插入算法兩種三角剖分算法的基礎上,進行了改進和融合。提出了新算法:以遞歸分割算法為主體,通過預先設定的分割閥值,進行所有點集的遞歸分割,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果的分析說明。分析BIM中的實體幾何模型的類型及表示方法,研究相關的建模操作及算法。主要研究和分析布爾運算。介紹了布爾運算的基本類型;研究了幾何元素間的求交運算;重點研究和優(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的布爾運算求解的新思路,解決了曲面切割的問題。分析了BIM中布爾運算貼合算法的不足,并給提出了具體改進方法,解決了貼合面大小不同的幾何體的貼合問題。最后針對水電站實例,進行三維可視化研究與仿真,搭建水電站三維結構模型實例,簡要介紹了模型設計的過程,展示了最終模型成果。將最終三維設計圖紙與二維設計圖紙進行分析和對比。
【圖文】：

的空間局限性，在礦產(chǎn)，地質，建筑等領域已經(jīng)率先展開應用[7-9]。國內的三建模設計與分析開展的比國外晚，目前我國的三維設計在建筑領域的應用最為泛[10]。水利水電工程大多建設在地質構造復雜的地區(qū)，工程設計時出于安全、經(jīng)濟因素的考慮，需要全面、詳細的考慮地質、地形因素，比如地質分層、斷層等。此在進行設計之前，需要進行具體詳細的地質勘探工作，得到大量的地質數(shù)據(jù)，后再進行分析。目前一般都是根據(jù)得到的地形、地質數(shù)據(jù)等來繪制二維的utoCAD 剖面圖、地表地形圖，然后進行分析和選擇[11]。設計建設過程如圖 1-1示。這種方法局限于二維的表示，對于地質體表面的高低起伏變化以及地質體表以下的復雜的構造情況不能直觀準確的表達出來，不能進行實時的空間分析，將造成地質分析的困難。這樣分析得到的結果，由于可能忽略了某些隱藏的斷等構造因素，從而得到的結果可能并非是最優(yōu)的、最合理的。在后續(xù)的施工過中，如發(fā)現(xiàn)了之前設計時沒發(fā)現(xiàn)的斷層等不利構造因素，必然會導致重新設計，補之前的設計方案，導致工程造價的提高，嚴重時會影響延誤工期，其損失是大的。

華北電力大學碩士學位論文提供直觀有效的地質依據(jù)。可以降低地質分析的不確定性，提高準確目性，，以避免后期修改設計方案造成的損失，降低投資風險。在進行水程的設計時，還能夠直接在已經(jīng)生成的地質體的三維模型基礎上進行上設計，而且可以多人協(xié)同設計，這就是地質與水利水電工程一體化設過程如下圖 1-2 所示。在建立工程地質和水工建筑物的三維模型后，還模型直接應用于數(shù)值分析，再根據(jù)分析結果，對模型進行修改，然后再值分析，直至設計滿足要求為止，實現(xiàn)設計與分析的一體化。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV74-39

【參考文獻】

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本文編號：2602514