基于BIM技術的湛江厚板項目管道設計

張杰君 曹苗苗

(中冶京誠工程技術有限公司 北京 100176)

1 前言

大型鋼鐵項目中有很多空間復雜的區域，里邊的各種管道排布同樣交錯縱橫，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，又要它們滿足系統的功能需要，還要它們整體美觀且沒有碰撞，傳統的二維設計方式遠不能滿足上述要求，BIM 技術具有先進的工作方式、高效智能的工作特點，可以很好地解決這些問題。通過BIM協同工作，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據信息，還可以指導施工安裝，為實現管道設計、施工一體化提供良好的技術平臺和解決思路。

2 項目介紹

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，生產規模120萬噸/年,產品品種有：造船鋼板、海洋平臺鋼板、結構鋼板、鍋爐容器鋼板、管線鋼板、耐蝕鋼板以及模具鋼板等。

本項目中的綜合管道設計采用三維BIM技術，避免了不合理的設計及碰撞，快速、準確地統計材料，在施工階段能以立體三維模型指導施工，該項目BIM設計先后獲得中冶集團BIM設計單項二等獎、中國建筑業協會BIM設計單項三等獎。

3 項目BIM設計應用

3.1 BIM設計準備

BIM設計準備工作包括人員的安排、軟件的選擇、硬件的配置等。本項目籌建了專門的BIM設計團隊(見圖1)，安排了BIM能力強的中青年員工進行設計，再輔以工程經驗豐富的技術專家進行設計把關。在軟件方面，設計采用了北京中科輔龍計算機技術股份有限公司的PDSOFT軟件，該軟件具有自主知識產權，操作簡單，使用方便，能夠進行三維管道設計、多專業之間協同設計、碰撞檢查、工程圖表統計等。硬件平臺，采用Think Station P300服務器存儲項目數據并定期進行備份，確保數據安全可靠。

圖1 BIM設計團隊構架

3.2 BIM數據庫創建

本項目的BIM設計工作是從搭建項目管道數據庫開始的，主要創建了標準元件庫、非標元件庫、支吊架庫等，并安排專人進行維護和管理(見圖2)。

3.3 BIM模型設計

搭建完項目數據庫以后，接下來就進入到BIM模型設計環節。項目實際設計中，利用PDSOFT創建并打開一個BIM文件，并關聯已創建的項目數據庫。文件中的BIM模型按照來源不同分為調用的模型、自建的模型兩類。第一類調用的模型，主要是非管道專業的混凝土模型、鋼結構模型、建筑模型、設備模型等，通過軟件的協同功能導入到BIM文件中來，此類模型總共大概2000多個。第二類自建的模型，主要是管道專業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計出來，此類模型總共大概13000多個，涉及二十多種介質，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，傳統的二維方式很難做到精確設計，而BIM技術的應用在設計中恰恰發揮了三維立體直觀、所見即所得的優勢，最終高質量地完成了模型設計任務(見圖4)。

圖2 元件數據庫截圖

圖3 元件數據庫三維圖例

3.4 BIM模型檢查

BIM模型完成之后，還要對模型進行檢查，以確保設計的正確性，避免人為誤差。模型檢查大致分為數據檢查、碰撞檢查、設計檢查三類。數據檢查主要內容有：分支類型、流向、管徑匹配、端面類型匹配、數據修復、數據同步、元件間拓撲連接檢查等(見圖5)。碰撞檢查主要內容有：模型中各類建筑物、設備、管子、管件、閥門等空間位置上檢查。設計檢查主要內容有：管道大體走向是否合理，項目業主提出的特殊要求是否已經滿足等，主要是借鑒技術專家的工程經驗來進行把關。對于一些高危的管道，還可以將該管道模型導入到專門的應力分析軟件中進行校核，確保管道設計安全可靠。

圖4 管道BIM模型局部截圖

圖5 BIM軟件數據檢查報告截圖

3.5 BIM出圖

相比于二維設計，BIM設計的出圖環節便捷、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中任意設定，還可以出ISO圖用于管道預制。三維模型中存儲了大量的管道規格、尺寸、系統號和編號等屬性信息，利用 BOM 統計命令，可以快捷、準確地提取管道材料中采購和施工所需的各種信息，按照項目要求生成 Excel版材料表。

3.6 指導現場施工

BIM技術的應用，正在改變傳統的工作方式和交流方式[2]，大幅度提高了效率。比如：設計人員對業主及施工人員進行設計交底時，可以用BIM模型來輔助會議交流，參會人員可以更直觀地看到虛擬現實的場景，提高溝通效率。BIM模型還可以用來預覽施工現場，模擬施工進度，提前解決現場管道碰撞，實現大部分管道的預制，提高工作效率。

4 結語

BIM技術的應用對該項目產生了明顯的效益，使得綜合管道設計更加優化，材料量更加精準。與類似工程對比，管道材料大概可以節約10%左右。利用BIM模型，還可以更好地指導施工安裝，避免了管道碰撞和返工，提高了工作效率，也提高了設計的附加值和含金量。

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