Tekla + BIM技術(shù)在俄羅斯亞馬爾LNG項目FWP5工程包中的應(yīng)用

黎泳宏中國石油天然氣第六建設(shè)公司，廣西桂林541001

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Tekla + BIM技術(shù)在俄羅斯亞馬爾LNG項目FWP5工程包中的應(yīng)用

黎泳宏
中國石油天然氣第六建設(shè)公司，廣西桂林541001

摘要：俄羅斯亞馬爾LNG項目FWP5工程包施工任務(wù)地處俄羅斯北極圈極寒地區(qū)，環(huán)境最低溫度達- 52℃，結(jié)構(gòu)材料耐低溫，節(jié)點形式特殊。該項目的整個建造過程，即從設(shè)計、詳圖、加工制造到安裝均采用Tekla軟件進行整合，充分體現(xiàn)了BIM的管理思想，達到了資源共享、協(xié)同合作、精細管理、提高效率的目的。在簡要介紹項目背景的基礎(chǔ)上，較詳細闡述了Tekla + BIM技術(shù)在項目結(jié)構(gòu)設(shè)計、項目深化設(shè)計中的應(yīng)用，說明了流水化預(yù)制過程中的預(yù)制要求、工作流程、Tekla模型的使用等，最后對工程安裝等方面的內(nèi)容進行了論述。

關(guān)鍵詞：俄羅斯亞馬爾；LNG項目；工程包；Tekla軟件

俄羅斯亞馬爾LNG項目FWP5工程包共包括39個模塊，總質(zhì)量10 000 t，板材下料80 244塊，型鋼下料14 041根，組焊構(gòu)件18 235根，由Technip、JGC、CHIJYOUDA三家國際承包商聯(lián)合總包，中國寰球工程公司與中國石油海洋工程公司海工事業(yè)部聯(lián)合承包，中國石油天然氣第六建設(shè)公司負責(zé)主體施工。該項目從設(shè)計到施工建造，運用BIM建筑信息模型技術(shù)，不但實現(xiàn)了項目的增值，同時培養(yǎng)了一批能熟練使用BIM技術(shù)的人才。

1　結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)亞馬爾LNG項目FWP5工程包地處北極圈、全年施工時間少、工期緊的特點，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案采用模塊設(shè)計，在中國場地預(yù)制構(gòu)件，然后運輸至歐洲中轉(zhuǎn)組成模塊，最后船運至亞馬爾地區(qū)安裝，從而達到加快現(xiàn)場施工進度的目的。

為減少設(shè)計出錯率，總包單位JGC采用BIM設(shè)計流程。設(shè)計工程師采用PDMS軟件進行三維工廠設(shè)計，從模型直接導(dǎo)出輸出Tekla（結(jié)構(gòu)專業(yè)），然后采用Tekla與Staad協(xié)同設(shè)計，Staad通過數(shù)據(jù)分析，待模型滿足規(guī)范要求后，輸出優(yōu)化的桿件信息及數(shù)據(jù)到Tekla，Tekla完成建模等詳細設(shè)計后，輸入數(shù)據(jù)至PDMS，檢查是否存在與設(shè)備、管道、電氣儀表等專業(yè)的碰撞問題，并隨時進行校對檢查。通過模型模擬現(xiàn)場施工以及時發(fā)現(xiàn)問題，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性的特點，從而達到最大限度降低出錯率的目的。工程的Tekla模型見圖1，具體的安裝實體見圖2。

2　深化設(shè)計

設(shè)計工程師們提供的Tekla模型，內(nèi)容僅僅涉及桿件信息，缺少節(jié)點形式，根本無法滿足施工生產(chǎn)的要求，但該模型避免了加工設(shè)計工程師們重復(fù)建模的風(fēng)險，同時降低建模的出錯率，充分體現(xiàn)了資源共享與最大限度降低出錯率的協(xié)同作用理念。

圖1　Tekla模型

圖2　安裝實體

在深化設(shè)計節(jié)點及繪制施工圖階段，建模質(zhì)量的好壞直接影響工人的施工質(zhì)量，加工設(shè)計工程師必須對模型的準確性負責(zé)，除了具備較強的三維建模基礎(chǔ)外，同時還必須處理以下各個方面的問題。

（1）復(fù)核節(jié)點的正確性以及模型與設(shè)計圖紙的一致性。

（2）建立統(tǒng)一的圖紙編號規(guī)則。以034 - SPP - 311模塊為例，其圖紙的編號如下：

整體布置圖（GENERAL ARRENGEMENT DRAWING）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST - DWG - 0001～0999。

構(gòu)件圖（MEMBER DRAWING）：YAMCPH -SD - 034- SPP311- ST- DWG - 1001～1999。

零件圖（PIECE DRAWING）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST- DWG - 2001～2999。

排版圖（CUTTING PLAN）：YAMCPH - SD -034 - SPP311 - ST- DWG - 3001～3999。

加工預(yù)制圖（PRE- FABRICATIONDRAWING）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST - DWG -4001～4999。

三級結(jié)構(gòu)加設(shè)圖（FOR TERTIARY STRUCTURES）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST -DWG - 5001～5999。

（3）建立統(tǒng)一的編號系統(tǒng)。以034 - SPP -311模塊為例，構(gòu)件編號如下：

第一，對于每種構(gòu)件的主零件（型鋼），按照其型號規(guī)格進行統(tǒng)一編號。如25SH1型鋼的構(gòu)件編號為：模塊號-型鋼型號-順序號，如：SPP311 -25SH1 - 1/2/3/4/……

第二，為了便于區(qū)分，零件按以下規(guī)則編號。構(gòu)件的主零件編號直接在構(gòu)件編號后面增加“A”，如：SPP311 - 25SH1 - 1 - A；其余零件編號：模塊號-P順序號，如：SPP311 - P1/2/3/4/……

（4）碰撞檢查。模型建完并經(jīng)自檢合格后，還需使用碰撞校核命令進行校核，檢查是否存在節(jié)點未設(shè)置、零件相互干涉、螺栓孔超出規(guī)范要求等影響現(xiàn)場安裝的問題。通過三維的可視化檢查，模擬現(xiàn)場安裝場景，不但可以降低出錯率，同時還可以提前解決可能出現(xiàn)的安裝問題。

（5）自動套料及提供材料采購計劃。

其一，Tekla自帶的套料軟件Nestmgr能自動套料模型所有的板材零件，同時能結(jié)合工廠設(shè)備的工作方式調(diào)整切割間隙，調(diào)整排版順序（見圖3），不但達到充分利用材料的目的，同時也為自動化生產(chǎn)提供強有力的技術(shù)支持。

圖3　Tekla自動套料排版示意

其二，提供采購計劃。Tekla自帶材料清單，根據(jù)模型導(dǎo)出的清單結(jié)合制造工程中的損耗系數(shù)與規(guī)范要求的技術(shù)條件，即可完成采購清單的建構(gòu)。由亞馬爾項目模型自動套料程序提供的采購計劃，使用的板材與班組工人排版相比較，材料節(jié)省率可達到5％以上，能最大程度減少型材的拼接焊縫，型鋼拼接數(shù)量不超過50根。

（6）輸出圖紙。鋼板排版圖、型鋼排版圖、鋼板零件圖，型鋼零件圖、型鋼構(gòu)件圖配對同步輸出圖紙，為流水化預(yù)制提供技術(shù)條件。當(dāng)涉及預(yù)制與安裝同步進行時，必須按照安裝進度要求，匹配輸出圖紙。

（7）模型分享。

第一，設(shè)計工程師導(dǎo)入模型至PDMS軟件，即可檢查結(jié)構(gòu)專業(yè)與設(shè)備、管道、電氣儀表專業(yè)是否存在碰撞，以及時發(fā)現(xiàn)問題，降低設(shè)計出錯率。

第二，制造工程師根據(jù)模型，導(dǎo)出各種報表，節(jié)省大量數(shù)據(jù)輸入工作量，運用三維模型對班組工人進行交底，形象直觀，使工人更容易理解施工程序以及技術(shù)要求。

（8）變更管理。在Tekla模型圖紙列表數(shù)據(jù)庫中，建立變更升版圖紙清單、升版次數(shù)、升版說明，從而對升版構(gòu)件進行動態(tài)管理，使圖紙變更升版受控。

3　流水化預(yù)制

3.1預(yù)制要求

適當(dāng)超前（一般一個星期）鋼板下料，主零件型鋼下料與鋼板下料匹配，組焊工序根據(jù)下料匹配狀態(tài)安排組對焊接順序，實現(xiàn)流水化作業(yè)。

3.2工作流程

鋼結(jié)構(gòu)制作的主要流程為：標識移植、切割下料、鉆孔、組裝、焊接、釋放六大工序，施工生產(chǎn)過程嚴格按照工序間的流程及各流程工序程序文件進行管理。鋼結(jié)構(gòu)制作流程見圖4。

圖4　鋼結(jié)構(gòu)制作流程

3.3Tekla模型的使用

（1）輸出各種報表，指導(dǎo)生產(chǎn)。根據(jù)項目特點，使用Tekla生成《板材零件清單》《構(gòu)件清單》《構(gòu)件零件清單》，統(tǒng)計板材下料數(shù)量、型材下料數(shù)量、鉆孔數(shù)量、組對焊接數(shù)量，在準確的工程量的基礎(chǔ)上進行計劃統(tǒng)計，生產(chǎn)決策時以構(gòu)件為對象匹配安排下料、組對焊接。

（2）輸出數(shù)控文件。使用Tekla輸出的數(shù)控文件，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使數(shù)控切割機按1∶1的比例自動切割，不必手工劃線；數(shù)控文件還可以用于數(shù)控平板鉆孔和數(shù)控三維鉆床，實現(xiàn)鉆孔的自動化操作。從最初的工廠設(shè)計到加工生產(chǎn)的自動化下料鉆孔，均通過模型進行傳遞，進行信息化管理，實現(xiàn)了資源共享，不但質(zhì)量提高，而且效率也有明顯提高。

（3）匹配下料鉆孔。根據(jù)施工現(xiàn)場的安裝進度及流水化預(yù)制要求，技術(shù)部門通過模型匹配提供排版圖、零件圖、構(gòu)件圖，生產(chǎn)部門匹配安排下料、鉆孔，實現(xiàn)下料與組對的無縫對接。

（4）組對焊接［1- 3］。根據(jù)模型可直觀發(fā)現(xiàn)立柱組對焊接的重點與難點，以便針對性地進行技術(shù)交底。

4　安裝

根據(jù)業(yè)主的要求、場地條件與模塊的特點編制施工方案，吊裝順序可通過模型具體到每一根構(gòu)件，達到精細管理的目的。

不管是采用分片吊裝，還是采用組框吊裝，均能在Tekla模型中輕易查詢重量及重心位置，為吊裝方案的編制、吊裝設(shè)備的選擇等提供可靠的數(shù)據(jù)。

在項目的實施過程中，預(yù)制與安裝往往同步進行，這對預(yù)制順序提出了更嚴格的要求。根據(jù)模型模擬安裝順序，優(yōu)先安排預(yù)制最先安裝的構(gòu)件，實現(xiàn)預(yù)制與安裝的無縫對接。

5　結(jié)束語

以Tekla為載體，通過運用BIM技術(shù)，進行工程信息資源共享，信息化管理，整合設(shè)計、制造、安裝資源，提高效率，降低成本，是一個必要的過程，也是提高企業(yè)核心競爭力的有效方式。根據(jù)該工程的實踐，介紹了Tekla + BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢，為今后設(shè)計、制造、安裝資源的共享及信息的傳遞提供借鑒，也為下料、預(yù)制流水化、自動化作業(yè)、精細化生產(chǎn)管理提供經(jīng)驗。

參考文獻

［1］GOST 23118- 1999，Steel Building Structures General Specifications［S］.

［2］EN10025- 2004，European structuralsteelstandard［S］.

［3］AWS D1.1- D1.1M- 2010，Sructural Welding Code—Steel［S］.

Tekla plus BIM Technique Used in FWP5 Engineering Package of Russian Yamal LNG Project

LIYonghong
PetroChina No.6 Construction Co.，Guiling 541001，China

Abstra ct：The construction task of FWP5 engineering package of Yamal LNG project in Russia is located in the Arctic，where the lowest temperature is - 52℃. The structural materials must resist low temperature and the node form is specific. In the whole project construction process including design，detailed drawing，fabrication and installation，the Tekla software is applied，and the BIM management thinking is fully embodied. The objective of resource sharing，collaboration，fine management and efficiency improvement is achieved. This paper illustrates the use of Tekla plus BIM technique in the project configuration design and the project deep design，expounds the prefabrication requirements，work flow and Tekla model usage in pipelining prefabrication course. At last，it discusses the installation work.

Keywords：Yamalin Russia；LNG project；engineering package；Tekla software

doi：10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.03.013

作者簡介：

黎泳宏（1983-），男，廣西北流人，工程師，2007年畢業(yè)于廣西大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，從事鋼結(jié)構(gòu)與壓力容器工程詳細設(shè)計以及制造安裝技術(shù)與管理工作。

Email：260144753@qq.com

收稿日期：2015- 11- 21