岳瑩瀟

北京中航油工程建設(shè)有限公司 北京 100012

引言

傳統(tǒng)的設(shè)計，主要是利用2D技術(shù)進(jìn)行建模，設(shè)計師們不能直接看到立體的模型，不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，導(dǎo)致工作效率降低、工程質(zhì)量下降以及技術(shù)滯后等諸多問題，如果BIM技術(shù)在設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用，便可以使設(shè)計成果更具有可行性和科學(xué)性。

1 什么是BIM技術(shù)

建筑信息模型（英文名：Building Information Modeling），簡稱“BIM”，是在項目的全部生命周期內(nèi)，整合所有的幾何特性、構(gòu)件性能信息及功能要求到單一模型中，該模型信息由施工進(jìn)度及建造過程的控制信息構(gòu)成?？偠灾?，BIM是一種過程，它通過創(chuàng)建、利用數(shù)字化模型來進(jìn)行項目的設(shè)計、施工和運營維護(hù)。要想實現(xiàn)BIM，前提是在項目生命周期的各個階段各參與方在建模過程中提取、接入、修改以及更新信息，并且相互協(xié)同作業(yè)的一種共享數(shù)字化模型。BIM是一種模型的結(jié)果，也是模型的過程。BIM與傳統(tǒng)3D建筑模型的本質(zhì)區(qū)別是它有著物理特性及功能特性的特點[1]。

2 BIM技術(shù)在供油工程設(shè)計階段的應(yīng)用現(xiàn)狀

圖1 湛江機場遷建供油工程BIM應(yīng)用-ZWPD

1998年，BIM技術(shù)引入我國，2016年，BIM技術(shù)逐漸在供油工程領(lǐng)域中得到應(yīng)用。目前，BIM技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，尤其是在設(shè)計階段得到了廣泛應(yīng)用。從起初對青島新機場供油工程項目的初識，到對柬埔寨暹粒吳哥國際機場供油工程的嘗試，之后我們又將這項技術(shù)應(yīng)用在南寧機場供油擴建工程、湛江機場遷建供油工程等多個項目中加以思考并重整，希望通過探索BIM技術(shù)在供油工程領(lǐng)域的新應(yīng)用，打造數(shù)字化智慧型的供油工程。目前BIM的應(yīng)用現(xiàn)狀，還存在很大的局限性，現(xiàn)在運用的最廣的還是基于模型的碰撞檢查與效果展示，所以在前期及初步設(shè)計階段主要以常規(guī)二維設(shè)計模式為主，三維建模軟件輔助設(shè)計。

3 供油工程在BIM技術(shù)應(yīng)用中的優(yōu)缺點

對于全專業(yè)BIM應(yīng)用平臺來說，BIM建模軟件的優(yōu)點是功能齊全、應(yīng)用面廣、上手快、通用性最強，全專業(yè)無縫對接；缺點是構(gòu)建族庫費時工作量大，成本高、族庫構(gòu)建復(fù)雜、周期長。從設(shè)計角度來說：階段不同，深度不同，各階段均滿足業(yè)主不同需求。初設(shè)階段注重于效果展示，以便于確定設(shè)計方案，為施工圖階段BIM設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。施工圖階段以三維設(shè)計為主?；谀Ｐ偷呐鲎矙z查、優(yōu)化設(shè)計更能發(fā)揮BIM的最大作用。提交給業(yè)主BIM模型及數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)智慧油庫、管道的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。以上各階段設(shè)計深度不同，有針對性地選擇BIM技術(shù)應(yīng)用，以滿足業(yè)主需求為最終目的[2]。

4 BIM技術(shù)在各個設(shè)計階段中的應(yīng)用研究

就設(shè)計階段而言，運用BIM技術(shù)能夠全面發(fā)揮其技術(shù)方面和軟件方面的優(yōu)勢，通過在設(shè)計中構(gòu)建3D模型能夠找到設(shè)計中存在的問題，還可以實現(xiàn)不同專業(yè)之間的信息共享，使不同專業(yè)之間能夠及時溝通，避免或減少設(shè)計變更。往往通過3D模型進(jìn)行設(shè)計的項目，都可以有效防止出現(xiàn)專業(yè)配合不協(xié)調(diào)的情況，進(jìn)而保證項目設(shè)計的合理性。

4.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

BIM技術(shù)中的三維技術(shù)不僅能夠為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造出立體效果，還能從建筑物模型中清楚地看到建筑物的所有內(nèi)部參數(shù)，方便用戶觀察建筑構(gòu)建的大小、方位以及材料，真正做到為用戶提供便利。BIM技術(shù)的可視化特點，可以幫助設(shè)計師仔細(xì)查看建筑結(jié)構(gòu)整體布局與細(xì)節(jié)之處，更精準(zhǔn)地找到設(shè)計漏洞，避免因設(shè)計方案引發(fā)更多問題。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)可視化設(shè)計中有著不可忽視的作用，不僅保證建筑設(shè)計過程中的工作效率，還能提高項目的整體質(zhì)量，在一定程度上提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的精度，降低了錯誤。如今，BIM技術(shù)已經(jīng)成為一種創(chuàng)新技術(shù)，可加速建筑行業(yè)的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于裝配式建筑中，它不僅可以提高裝配式建筑設(shè)計的效率、實現(xiàn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，還能精細(xì)化設(shè)計、降低裝配式建筑的設(shè)計誤差。

4.2 BIM技術(shù)在機場供油管道設(shè)計中的應(yīng)用

機場加油管道工程為機場建設(shè)的配套工程，有著建設(shè)規(guī)模與機場目標(biāo)年業(yè)務(wù)量相匹配、與機場建設(shè)同步施工、同步投用的特點。在設(shè)計過程中與機場排水、通信、強電、消防等專業(yè)存在頻繁的交叉，同時由于規(guī)范的要求，機場供油管道需要保持一定的坡度及深度敷設(shè)，既坡度不小于1∶400，道面下機坪供油管道頂部埋深應(yīng)不小于1.2m。對于機場供油管道設(shè)計，可以通過將二維圖紙中的高程點輸入BIM軟件自動生成三維曲面，這樣可以實現(xiàn)一鍵建立曲面，準(zhǔn)確還原了機場道面的實際坡度。下一步直接將管道投影到道面曲面，即可獲取對應(yīng)道面標(biāo)高。經(jīng)過實際操作，可以將3至4個工作日的時間縮減到半個工作日，并且做到了完全準(zhǔn)確。在獲取了機場的道面標(biāo)高之后，接下來進(jìn)行管道標(biāo)高的設(shè)計，與機場其他管道交叉時應(yīng)滿足相關(guān)的凈距要求：供油管道與市政管道、溝（渠）交叉時的垂直凈距應(yīng)不小于0.5m。針對以上特點，BIM軟件給出了很好的解決方案：軟件能夠自動生成管道的縱斷面圖，管道頂部道面地面線同樣自動獲取。設(shè)計人員只需要將管道路由沿線與其他管線的交叉點標(biāo)高投影到縱斷面上，然后直接在縱斷面上描繪管道的縱斷面即可。即制圖法替代計算表格法，免去了煩瑣的數(shù)據(jù)處理，設(shè)計過程直觀簡潔[3]。

4.3 BIM技術(shù)在機坪管網(wǎng)中的應(yīng)用

機坪項目屬于典型的線路工程，通過探索了使用Civil3D替代了傳統(tǒng)機坪項目的標(biāo)高計算環(huán)節(jié)的可行性。傳統(tǒng)計算方法需要大量的數(shù)字操作，需要投入很大精力來避免低級錯誤，比如：道面標(biāo)高取錯、標(biāo)注坐標(biāo)錯誤、excel中復(fù)制粘貼錯行等等。Civil3D的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個階段：①輸入條件處理階段：Civil3D可以還原機場道面三維模型，對應(yīng)管道頂部的道面標(biāo)高可以直接點取，不再需要逐個手算。②標(biāo)高計算階段：Civil3D可以自動生成管道縱斷面，管道標(biāo)高設(shè)計直接在縱斷面中拉取，不再需要煩瑣計算，簡單說就是用圖解法代替了計算法。③標(biāo)注階段：傳統(tǒng)標(biāo)注方法分三步①標(biāo)注坐標(biāo)②輸入地面標(biāo)高③輸入管底標(biāo)高，重復(fù)上百遍。Civil3D標(biāo)注，通過點標(biāo)簽工具，一鍵標(biāo)注所有標(biāo)注點的坐標(biāo)及管底標(biāo)高，同樣操作一鍵標(biāo)注所有點對應(yīng)的道面標(biāo)高，然后根據(jù)圖面調(diào)整一下標(biāo)注位置即可。

4.4 三維總圖設(shè)計的應(yīng)用

如今總圖專業(yè)也在大量運用BIM技術(shù)，在二維設(shè)計的基礎(chǔ)上，加上三維實體模型，并借助計算機三維軟件進(jìn)行總圖專業(yè)范圍內(nèi)的各項設(shè)計，圍繞工程項目的各類實體模型，在三維設(shè)計平臺上，與各專業(yè)相互配合，組合模型中相關(guān)信息形成最終的設(shè)計方案。而能對施工場地進(jìn)行詳細(xì)化建模的軟件就是Civil3D從施工地形到設(shè)計場地，從地上道路到地下管線，都可以利用Civil3D軟件來實現(xiàn)。豎向設(shè)計需要用等高線法表示才能準(zhǔn)確地表現(xiàn)出來，通過不同高度的等高線，準(zhǔn)確地表現(xiàn)出復(fù)雜的設(shè)計標(biāo)高，利用Civil3D就可以精確地建造模型，可以表示不同標(biāo)高的點、線、面，模型建造好之后會自動生成等高線，不僅省時還準(zhǔn)確。而在對工程項目進(jìn)行選址時，會受工程地勢的坡度及水文地質(zhì)等自然條件的限制，用Civil3D軟件對原始地形所得到的數(shù)據(jù)信息建立模型，通過對坡度、流域以及高層的分析，對軟件下達(dá)命令，可以更好地改變地面上的任何高度、坡向及坡度等信息，為工程項目的選址提供更多便捷。借助于三維實體模型于BIM軟件各項目功能，使平面布置、豎向布置、交通組織設(shè)計更加快速便捷，土方動態(tài)平衡計算、道路三維建模、管網(wǎng)三維建模、場景動態(tài)模擬等新元素的加入，使設(shè)計與成果展示成為一個有機的整體，以大幅度提高設(shè)計效率，提升設(shè)計成果質(zhì)量，讓總圖設(shè)計更好地服務(wù)于工程項目管理[4]。

5 BIM技術(shù)在項目中的價值體現(xiàn)

根據(jù)施工圖紙建立建筑、結(jié)構(gòu)、機電BIM模型，利用BIM技術(shù)檢測建筑、結(jié)構(gòu)、機電之間的碰撞問題，設(shè)計不合理問題，有效控制建筑和結(jié)構(gòu)圖紙的一致性，避免了在施工過程因建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計沖突，造成的返工、拆改。

三維渲染動畫，給人以真實感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型作為二次渲染開發(fā)的模型基礎(chǔ)，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，交付高質(zhì)量設(shè)計成果。

利用軟件明細(xì)表功能進(jìn)行材料統(tǒng)計，統(tǒng)計土建、管道設(shè)備工程量，為預(yù)算造價提供較為可靠的參考數(shù)據(jù)。

利用BIM模型輸出的三維模型，管線綜合圖、剖面圖、節(jié)點大樣、動畫等施工交底，使施工單位明確掌握圖紙設(shè)計意圖和管線安裝順序，避免了圖紙的誤讀延誤工期。

BIM模型相關(guān)的基礎(chǔ)信息可以為工程項目提供數(shù)據(jù)協(xié)同和共享，為后期運維階段的數(shù)字化智慧型油庫建設(shè)提供支撐。

6 BIM技術(shù)在項目中遇到的問題與建議

軟件分為建筑，結(jié)構(gòu)和機電3個板塊，靠一個人完成難度大，效率低，對各專業(yè)的設(shè)計理解也不一定準(zhǔn)確，難以應(yīng)用到實際項目中。只有大批量培養(yǎng)會運用BIM技術(shù)的專業(yè)人員，才能真正有效提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。

在使用軟件自帶的項目樣板文件進(jìn)行建模過程中，每次都需要花費時間進(jìn)行重復(fù)的、煩瑣的設(shè)置工作。建模完成后，所出的模型樣式、圖紙不符合公司的制圖標(biāo)準(zhǔn)，不同的人建的模型質(zhì)量、精細(xì)度也千差萬別，應(yīng)盡快組織BIM專業(yè)團(tuán)隊根據(jù)供油工程的特點制定專有的項目樣板，建立健全的企業(yè)BIM體系。明確BIM技術(shù)路線，設(shè)計深度，規(guī)范模型標(biāo)準(zhǔn)化，族庫建設(shè)等。

BIM應(yīng)用是一個全生命周期系統(tǒng)工程，離不開所有參建單位的參與和支持，因此各參建單位均應(yīng)在BIM應(yīng)用方面配置相應(yīng)人才，發(fā)揮BIM技術(shù)最大優(yōu)勢。建設(shè)單位配備BIM管理人才，設(shè)計單位具備BIM設(shè)計能力，施工單位配備BIM建筑施工管理人才。

7 結(jié)束語

總之，通過應(yīng)用BIM實施建立模型，才能更準(zhǔn)確地做好工程的設(shè)計工作，并建立好工程施工的基礎(chǔ)。我們通過BIM的應(yīng)用實現(xiàn)了科學(xué)的管理方式，并且對比傳統(tǒng)的施工方設(shè)計方式，在很大程度上提高了工程效率、節(jié)約了工程成本、保證了工程工期并且提高了工程施工的管理水平，既能節(jié)約施工的成本，又能做到精細(xì)化的保證，可以實現(xiàn)效益與管理的雙贏。