張杰君 曹苗苗

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司 北京 100176)

1 前言

大型鋼鐵項(xiàng)目中有很多空間復(fù)雜的區(qū)域，里邊的各種管道排布同樣交錯(cuò)縱橫，如何合理排布這些管道顯得尤為重要[1]。工程中既要它們盡量少得占用有限空間，又要它們滿足系統(tǒng)的功能需要，還要它們整體美觀且沒有碰撞，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式遠(yuǎn)不能滿足上述要求，BIM 技術(shù)具有先進(jìn)的工作方式、高效智能的工作特點(diǎn)，可以很好地解決這些問題。通過BIM協(xié)同工作，能夠有效避免碰撞，使得管路走向更加合理。另外，通過傳遞三維可視化的工程模型及數(shù)據(jù)信息，還可以指導(dǎo)施工安裝，為實(shí)現(xiàn)管道設(shè)計(jì)、施工一體化提供良好的技術(shù)平臺(tái)和解決思路。

2 項(xiàng)目介紹

寶鋼湛江鋼鐵基地位于廣東省湛江市，占地12.98平方公里，總投資415億元。本文中的厚板項(xiàng)目是寶鋼湛江鋼鐵基地的一部分，投資17.2億元，廠房主體長1418米，寬312米，總面積約為44萬平方米，生產(chǎn)規(guī)模120萬噸/年,產(chǎn)品品種有：造船鋼板、海洋平臺(tái)鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板、鍋爐容器鋼板、管線鋼板、耐蝕鋼板以及模具鋼板等。

本項(xiàng)目中的綜合管道設(shè)計(jì)采用三維BIM技術(shù)，避免了不合理的設(shè)計(jì)及碰撞，快速、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)材料，在施工階段能以立體三維模型指導(dǎo)施工，該項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)先后獲得中冶集團(tuán)BIM設(shè)計(jì)單項(xiàng)二等獎(jiǎng)、中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)BIM設(shè)計(jì)單項(xiàng)三等獎(jiǎng)。

3 項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 BIM設(shè)計(jì)準(zhǔn)備

BIM設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作包括人員的安排、軟件的選擇、硬件的配置等。本項(xiàng)目籌建了專門的BIM設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)(見圖1)，安排了BIM能力強(qiáng)的中青年員工進(jìn)行設(shè)計(jì)，再輔以工程經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)專家進(jìn)行設(shè)計(jì)把關(guān)。在軟件方面，設(shè)計(jì)采用了北京中科輔龍計(jì)算機(jī)技術(shù)股份有限公司的PDSOFT軟件，該軟件具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，操作簡單，使用方便，能夠進(jìn)行三維管道設(shè)計(jì)、多專業(yè)之間協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、工程圖表統(tǒng)計(jì)等。硬件平臺(tái)，采用Think Station P300服務(wù)器存儲(chǔ)項(xiàng)目數(shù)據(jù)并定期進(jìn)行備份，確保數(shù)據(jù)安全可靠。

圖1 BIM設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)構(gòu)架

3.2 BIM數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

本項(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)工作是從搭建項(xiàng)目管道數(shù)據(jù)庫開始的，主要?jiǎng)?chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)元件庫、非標(biāo)元件庫、支吊架庫等，并安排專人進(jìn)行維護(hù)和管理(見圖2)。

3.3 BIM模型設(shè)計(jì)

搭建完項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫以后，接下來就進(jìn)入到BIM模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。項(xiàng)目實(shí)際設(shè)計(jì)中，利用PDSOFT創(chuàng)建并打開一個(gè)BIM文件，并關(guān)聯(lián)已創(chuàng)建的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫。文件中的BIM模型按照來源不同分為調(diào)用的模型、自建的模型兩類。第一類調(diào)用的模型，主要是非管道專業(yè)的混凝土模型、鋼結(jié)構(gòu)模型、建筑模型、設(shè)備模型等，通過軟件的協(xié)同功能導(dǎo)入到BIM文件中來，此類模型總共大概2000多個(gè)。第二類自建的模型，主要是管道專業(yè)自身的工藝管道模型、支吊架模型等，利用PDSOFT軟件的三維配管功能逐步地設(shè)計(jì)出來，此類模型總共大概13000多個(gè)，涉及二十多種介質(zhì)，其中有一些還是易燃易爆、高壓的壓力管道。一萬多根管道縱橫交錯(cuò)，傳統(tǒng)的二維方式很難做到精確設(shè)計(jì)，而BIM技術(shù)的應(yīng)用在設(shè)計(jì)中恰恰發(fā)揮了三維立體直觀、所見即所得的優(yōu)勢，最終高質(zhì)量地完成了模型設(shè)計(jì)任務(wù)(見圖4)。

圖2 元件數(shù)據(jù)庫截圖

圖3 元件數(shù)據(jù)庫三維圖例

3.4 BIM模型檢查

BIM模型完成之后，還要對(duì)模型進(jìn)行檢查，以確保設(shè)計(jì)的正確性，避免人為誤差。模型檢查大致分為數(shù)據(jù)檢查、碰撞檢查、設(shè)計(jì)檢查三類。數(shù)據(jù)檢查主要內(nèi)容有：分支類型、流向、管徑匹配、端面類型匹配、數(shù)據(jù)修復(fù)、數(shù)據(jù)同步、元件間拓?fù)溥B接檢查等(見圖5)。碰撞檢查主要內(nèi)容有：模型中各類建筑物、設(shè)備、管子、管件、閥門等空間位置上檢查。設(shè)計(jì)檢查主要內(nèi)容有：管道大體走向是否合理，項(xiàng)目業(yè)主提出的特殊要求是否已經(jīng)滿足等，主要是借鑒技術(shù)專家的工程經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行把關(guān)。對(duì)于一些高危的管道，還可以將該管道模型導(dǎo)入到專門的應(yīng)力分析軟件中進(jìn)行校核，確保管道設(shè)計(jì)安全可靠。

圖4 管道BIM模型局部截圖

圖5 BIM軟件數(shù)據(jù)檢查報(bào)告截圖

3.5 BIM出圖

相比于二維設(shè)計(jì)，BIM設(shè)計(jì)的出圖環(huán)節(jié)便捷、高效。利用軟件中的出圖管理器，可方便的從三維模型中抽取二維平、立、剖面及任意視角的投影圖，剖面的位置和方向可在系統(tǒng)中任意設(shè)定，還可以出ISO圖用于管道預(yù)制。三維模型中存儲(chǔ)了大量的管道規(guī)格、尺寸、系統(tǒng)號(hào)和編號(hào)等屬性信息，利用 BOM 統(tǒng)計(jì)命令，可以快捷、準(zhǔn)確地提取管道材料中采購和施工所需的各種信息，按照項(xiàng)目要求生成 Excel版材料表。

3.6 指導(dǎo)現(xiàn)場施工

BIM技術(shù)的應(yīng)用，正在改變傳統(tǒng)的工作方式和交流方式[2]，大幅度提高了效率。比如：設(shè)計(jì)人員對(duì)業(yè)主及施工人員進(jìn)行設(shè)計(jì)交底時(shí)，可以用BIM模型來輔助會(huì)議交流，參會(huì)人員可以更直觀地看到虛擬現(xiàn)實(shí)的場景，提高溝通效率。BIM模型還可以用來預(yù)覽施工現(xiàn)場，模擬施工進(jìn)度，提前解決現(xiàn)場管道碰撞，實(shí)現(xiàn)大部分管道的預(yù)制，提高工作效率。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)該項(xiàng)目產(chǎn)生了明顯的效益，使得綜合管道設(shè)計(jì)更加優(yōu)化，材料量更加精準(zhǔn)。與類似工程對(duì)比，管道材料大概可以節(jié)約10%左右。利用BIM模型，還可以更好地指導(dǎo)施工安裝，避免了管道碰撞和返工，提高了工作效率，也提高了設(shè)計(jì)的附加值和含金量。

BIM技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，它可以提升公司的綜合競爭力。目前，BIM技術(shù)在國內(nèi)還處在初期發(fā)展階段[3]，還沒有普及到項(xiàng)目的全生命周期中，還有待在更多項(xiàng)目中研究和探索。