BIM技術在煙草倉庫設計中的應用探究

呂志中 （中國煙草總公司合肥設計院，安徽 合肥 230051）

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，建立起三維的建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。它不是簡單的將數字信息進行集成，而是一種數字信息的應用，并可以用于設計、建造、管理的數字化方法。勘察設計行業處于一個技術變革的時期,從手工繪圖的農業時代，經過計算機繪圖的工業時代，正式進入BIM協同的信息化時代。整個工程建設行業從BIM的普及應用中獲得了積極的投資回報，受益巨大，中國目前已躋身全球BIM應用增長最快地區之列。國內不少具有前瞻性與戰略眼光的企業開始思考如何應用BIM技術來提升項目管理水平與企業核心競爭力。

2 煙草倉庫設計簡述

煙草倉庫是主要用于存放煙草及煙草制品的倉庫，包括原煙倉庫、片煙倉庫、煙梗倉庫、碎葉倉庫、再造煙葉倉庫、卷煙成品倉庫、煙用材料倉庫等。煙葉在進入生產環節前必須經過1～2年的醇化期，隨著煙草行業對卷煙產品質量要求的不斷提高，提出了“逐步減少煙葉露天存放”、“卷煙工業企業現有煙葉倉庫按片煙儲存要求進行改造，滿足片煙醇化”的要求，煙草倉庫的建設需求大幅增加。煙草倉庫一般為單層庫或多層庫，其中多層庫以五層庫為主。單層庫多采用門式剛架結構，多層庫均采用現澆鋼筋混凝土結構。煙草倉庫具有體量大、荷載大、平面方整的特點。

3 BIM技術在煙草倉庫中的應用

3.1 設計階段

3.1.1 方案設計BIM

無論是煙草倉儲項目或者其他工程項目，均可以針對基地現況建模，對現場場地條件進行模擬，空間規劃，基地分析，各方可對設計成果進行分階段的審核，進而完成初步成本估算。BIM技術在方案階段最大的優勢就是通過規劃方案展示及評審、概念設計比選、建筑性能仿真分析，3D可視化模擬來完成方案比較與決策。我國主要產煙區在西南云貴一帶，當地地形地貌較為復雜，若涉及到土地利用和交通規劃，特別是交通影響模擬，可根據方案意向搭建多個參數化量體模型，推敲倉儲整體規劃方案及建筑單體造型，利用參數化輔助方案設計，可對廠區所有道路的標高系統，提前用三維手段進行縱坡坡度控制，及整個園區標高系統的優化。

3.1.2 施工圖設計BIM

①三維模型：基于BIM模型對各個專業間圖紙之間的完整性、匹配性問題進行核查，對圖紙的錯、漏、碰、缺問題進行檢查，及時將發現的問題反饋并提交圖紙審查報告。根據要求進行施工圖階段的建筑、結構、機電等各專業模型搭建，使業主可以通過這些方式以三維直觀方式觀察了解施工圖設計的成果，便于對設計成果的滿足性給予準確研判。根據施工深度建立的建筑、結構、機電各專業BIM模型碰撞檢查，提交碰撞報告及修改建議，完成施工設計模型碰撞檢查。

②土建及機電綜合：在煙草倉儲項目中，工藝及機電綜合并不復雜，但是在一些局部的空間，如空調間、配電間或者防排煙機房等區域，機電各專業也需要管線綜合優化。對機電管線主管線路由、布設方式進行管線綜合，提出優化調整方案，協助解決凈高空間問題、管線實際排布問題，可減少工期延誤，提升質量大幅減少返工，改善工程質量，提升安全，提前預見問題，減少危險因素大幅提升工作效率。通過碰撞檢查及機電管綜以后，在圖模一致的情況下，即可進行工程量明細的統計。利用revit明細表功能及減扣規則，添加成本參數，完成混凝土及機電工程量清單統計，為業主對成本控制，及施工單位的招標提供參考。

③倉儲模擬：多層倉庫用于儲存片煙時一般采用四層托盤堆垛碼放，片煙箱高度0.725 m,通常托盤上堆4箱高度，為方便叉車插抱運輸，物料包裝距樓（地）面高度需不低于0.15m，公用工程管道（自動滅火系統、風管、紅外對射、電氣橋架等）安裝預留高度約0.8m，總的梁底凈高不小于3.9m。多層煙草倉庫一般建筑高度控制在24m以內，一般多層煙草倉庫盡可能設計為5層庫。煙草倉庫里的物料與樓板、平屋頂、照明燈、柱墻及風管等的距離都有相應要求，可通過信息化建模，模擬最佳倉儲方案，在滿足梁底凈高和各種距離要求的前提下，通過三維建模將倉庫內的堆垛物料進行信息化搭建，以三維直觀的方式觀察庫容成果，任何施工圖設計階段上的變更，都能及時獲得倉庫庫容的動態三維變化。

3.2 施工階段

3.2.1 BIM管理平臺

在施工階段應及時做好BIM模型維護，在施工階段根據業主所提供的修改圖紙或設計變更，對BIM模型進行修改與更新。提供近乎實時動態、準確、完整的工程信息模型，實現高效協同與共享。

3.2.2 施工模擬

為施工方案可行性提供參考依據，可以進行施工方案模擬，如采用土方挖運方案、基坑圍護方案、內支撐建造及拆除方案、高大模版方案、機電重要設備安裝方案、鋼結構整體吊裝方案、二次結構施工方案等進行可行性分析模擬。利用上述施工模擬結果組織各方輔助進行施工方案合理性復核，在專家論證上輔助進行方案說明，完成施工工藝模擬。對總進度計劃或局部施工計劃進行三維可視化模擬，對現場進度輔助檢查分析，以便施工模擬與現場實際進度可視化對比，進行4D進度管控。煙葉倉儲項目的用地較大，特別是在我國西南地區主要煙葉種植區，山區地勢地貌情況復雜，在需要進行整個倉儲庫區土石方工程量計算時，可利用無人機技術進行地形掃描計算土方量。為了加強施工現場的管理，可記錄施工各個重要階段實時三維動態；搭建高仿真的場布模型及現場漫游動畫；明確塔吊數量、噸位、覆蓋范圍及拆除順序；記錄項目全周期實時三維動態，進行仿真施工場地布置。

3.2.3 BIM施工質量管理

利用無人機技術對建筑外部整體掃描與利用全息掃描對建筑物內部施工完成面數據采集，對完成面垂直度、平整度、機電安裝位置等與BIM模型進行數據對比，校核施工質量。建立安全設施族庫，對安全設施進行布置模擬，實時統計分析重大安全危險源，提前預防，減少問題發生概率，通過BIM技術確保施工安全。利用移動終端（智能手機、平板電腦）采集數據，建立現場質量缺陷、安全風險、文明施工等數據資料，與BIM模型即時關聯，缺陷問題可視化，方便施工中、竣工后的質量缺陷等數據的統計管理，做好現場資料管理。

3.3 運行維保

把原來項目中獨立運行并操作的各設備，通過RFID等技術匯總到統一的平臺上進行管理和控制，給予各系統各設備空間位置信息，把原來編號或者文字表示變成三維圖形位置。這樣一方面便于查找，另一方面參看也更直觀形象。煙草倉儲用房中相關的設備，在BIM模型中就可以看到各種設備的廠商詳細信息。設備運行監控信息系統集成了對設備的搜索、查閱、定位功能，通過點擊BIM模型中的設備，可以查閱所有設備信息，如供應商、使用期限、聯系電話、維護情況、所在位置等；該管理系統可以對設備生命周期進行管理，比如對壽命即將到期的設備及時預警和更換配件，防止事故發生；通過在管理界面中搜索設備名稱，或者描述字段，可以查詢所有相應設備在虛擬建筑中的準確定位；管理人員或者領導可以隨時利用四維BIM模型，進行建筑設備實時瀏覽。

項目運營維護數據的積累與分析，對于管理來說具有很大的價值。可以通過數據來分析目前存在的問題和隱患，也可以通過數據來優化和完善現行管理。例如：獲取電表讀數狀態，并且累積形成一定時期能源消耗情況。

傳統的突發事件處理僅僅關注響應和救援，而智慧運維對突發事件管理包括：預防、警報和處理。以消防事件為例，該管理系統可以通過噴淋感應器感應信息，在BIM模型上快速定位所在位置，并查看周邊的疏散通道和重要設備。同樣地，類似的還有水管氣管爆裂等突發事件，通過BIM系統我們可以迅速定位控制閥門的位置（需要早期設計施工階段規劃預埋流量計），避免了在一屋子圖紙中尋找資料，甚至還找不到資料，避免因未及時處理，釀成災難性事故。

4 協同平臺

BIM技術所提供的設計云平臺，各專業技術人員可通過平臺快速傳輸信息、對設計方案進行“同步”修改，完成協同設計，節省設計人員由于設計方案的調整所耗費的時間和精力。為使各方交流更加高效便捷，相關勘察設計單位可以搭建屬于自己的私有云平臺，私有云平臺相對公有云的安全性、靈活性更為優越，私有云是部署在內網的小型虛擬桌面系統，所有數據的存放地點統一，無需租用他人的服務器。通過該平臺，用戶可使用遠程協議將數據或應用傳輸到用戶的終端設備上，終端可以是PC、平板、手機等，客戶端的存儲和執行(包括操作系統、應用程序和用戶數據)都集中在服務器上，系統可以監控整個虛擬資源情況。私有云平臺不針對特定的應用，平臺可搭載CAD、Revit、Naviswork、Lumion、廣聯達、鴻業 BIM Space、探索者、Vasari等專業軟件。支持完成異地協同，異地所有的操作都會在數據中心處理，解決了設計院、業主、建設方的多方BIM協同問題，三方均可在私有云協同平臺上同時看到模型的生長過程及圖紙模型變更。

5 結束語

BIM技術為煙草行業項目的建設與運維提供了海量數據信息，我們需要數據管理系統的支撐來處理這些信息數據，特別是針對比煙草倉庫更加復雜的各類聯合工房的項目建設中。未來煙草行業會進一步細化設計任務分解，在三維協同設計的平臺下，構建完整的建筑信息模型，并將數據信息向后推動，提高施工管理質量，及可貫穿整個建筑生命全周期的運維管理水平。BIM技術為煙草行業工程建設帶來以下技術優勢。

①工程設計信息化：通過信息模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、設計、施工和運行維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎。

②工程建設高質高效：設計階段提前解決施工過程中才能發現的圖紙問題，施工模擬可以在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用，有效減少返工及整改的次數。

③大數據分析能力：信息模型為建設方提供龐大的數據庫，協助建設方制定資金使用計劃和相應的工程進度。