BIM技術在石油工業建筑中的應用研究

陳玉新

大慶油田消防支隊

近幾年來，建筑業的發展越來越智能化和數據化，尤其我國新開發開采的油田在建設過程中，對石油工業建筑的需求量越來越大。石油工業建筑在發展的過程中，建筑信息的表達和在各個專業以及建筑物生命周期內的傳遞問題引起學者的關注，良好的信息有利于維護建筑物在使用周期內的安全性和穩定性。為此，對建筑信息傳遞過程進行了研究，提出了建筑信息化模型（BIM）的概念，用以解決在整個建筑生命周期內的信息化管理?；诂F階段計算機計算能力的增強和數據處理能力的提高，用BIM軟件可實現對石油工業建筑物全生命周期進行管理。目前石油工業建筑的BIM應用研究工作也得到了越來越多學者的關注[1-2]。

1 建筑業數據存在的問題和解決方法

建筑業經過長期的發展，建筑技術已有了很大的進步，現階段資源越來越少和環境的變化所引起的矛盾已經制約了我國建筑業的可持續發展，目前我國建筑行業仍然存在著資料管理相對混亂、信息傳遞不夠及時、施工管理不盡人意、技術交底不夠徹底、進度周期計劃不周、圖紙問題不明確等問題，造成了施工質量的檢查流于表面走形式，沒有起到真正的檢查監督作用，后期建筑物的運營維護也存在一定的問題[3-4]。

1.1 傳統管理不完善

一個建設項目建設過程中將產生大量的數據信息，這些信息往往眾多，難以分門別類地儲存，這就導致工程信息混亂。在整個施工過程中通過人員一級一級的信息傳遞，直接導致信息傳遞不流暢。目前部分施工項目對“人材機”都沒有很好的規劃，導致工期不確定。傳統二維圖紙很難將復雜節點部位描述清楚，導致施工人員無法快速進行施工，或者施工錯誤，造成建筑物生命周期內信息遺失。

1.2 傳統管理與BIM技術對比

針對建筑業管理領域信息流動傳遞困難，建筑信息遺失等問題，建筑業專家學者進行了研究工作，在理論和技術方面取得了一定的研究成果。傳統的二維圖紙能對建筑物中的信息數據進行整合，但各個建筑物的參與方不能得到建筑構件的原有信息數據，數據管理松散，傳遞容易遺漏。利用BIM技術對建筑物進行管理的過程中，建筑物中的每一個數據模型都能儲存自身的相應物理量，還能對其內在屬性（如材質、價格、工程量、時間等）進行保存。這些信息將可以在多方流動而不遺失其數據，做到高質量的數據傳遞。對比傳統的圖紙信息傳遞和BIM技術信息傳遞，可以直觀觀察到二者的信息傳遞的差異性和BIM技術傳遞的優越性，具體對比見圖1所示。

圖1 傳統圖形和BIM模型對信息數據的不同傳遞Fig.1 Different transmission of traditional graphics and BIM models for information data

2 BIM的含義與特點

BIM 是Building Information Modeling 的縮寫，BIM 技術涵蓋建筑技術、計算機技術、管理技術等，通過這些技術將建筑工程相關數據信息進行整合，形成附有參數的三維建筑模型。BIM技術不僅是對建筑信息的集成，更是將這些信息在規劃、設計、施工、交付、運維各個階段進行應用，借助集成管理不斷提高建筑工程的生產效率[5]。

BIM可以實現建筑構件三維顯示，不再是傳統的二維圖形形式。傳統二維圖形僅僅是將構件水平投影描繪出來，不能將構件實物外觀直接展現給施工人員，完全靠施工人員進行想象，這就易造成技術指導和施工困難等問題。而BIM模型能夠呈現一個三維真實的視覺效果，對各個構件都可進行各個角度的觀察[6]。設計階段構件的大小、構件的位置和構件的顏色，構件與構件之間的互動性和反饋性尺寸問題也可通過BIM模型反映出來，由于BIM技術貫穿設計和施工全過程，所以整個建筑階段都是可視化的，有助于建筑信息調整和方案修改。

利用BIM技術可以實現專業間、單位間、人員間的協調合作，工程在設計施工過程中會涉及到工程變更等問題，設計初期各專業設計人員如果不能及時進行交流，可能造成各專業設計圖紙發生碰撞，安裝工程與土建工程的碰撞以及安裝工程與安裝工程的碰撞等。BIM的三維觀察碰撞檢查可將這些碰撞點反饋出來，設計師們通過BIM共享平臺進行協調修改[7]。

利用BIM技術可以實現建筑三維模型的建立過程模擬，模型建立完成進行施工過程模擬，加入時間和資金的關系可進行整個施工過程的模擬，掌握時間進度，資金投入效果，對模擬中發現的不合理關系進行優化，既節省工期，又節省造價。

3 BIM技術工程實例驗證

3.1 BIM建模

3.1.1 各專業整體建模

通過石油工業建筑各專業建模后效果來說明BIM技術的實際應用。利用魯班軟件進行石油工業建筑的建模，對石油工業建筑的建筑結構和安裝專業進行單獨建模后整合到一起。各專業樓層構建布置完成后將樓層進行組合，形成三維模型圖效果如圖2所示。

圖2 整體模型效果Fig.2 Overall model effect

3.1.2 細部建模

為了更好地應用BIM技術對建筑信息數據的處理，利用軟件對建筑物細部進行建模處理，建立單層的建筑模型和室內模型。室內建模設計需要結合色彩學等其他相關學科進行，細部建模完成后可以更好地表達建筑的效果，體現建筑物的具體信息。

3.2 利用BIM技術后期管理

3.2.1 碰撞檢查

為了檢查各個專業在建設過程中可能發生沖突的位置，提前預知建筑構件和安裝構件的不合理布置情況，利用BIM技術將各個專業的模型進行合并處理，利用軟件進行構件的碰撞檢查，模型合并是碰撞檢查的前提。

對合并之后的模型進行碰撞檢查，以發現各專業構件不合理的位置。針對各專業間的沖突碰撞問題，本文對碰撞檢查、凈高檢查、漫游的應用進行研究。在進行檢查前，管線和梁有沖突，經過圖紙修改后，調整圖紙模型，再次進行碰撞檢查，顯示不再沖突。

對生成的碰撞點進行篩查，與實際施工不發生矛盾的碰撞點忽略不計，發生實質性錯誤和影響施工的做成表反饋設計單位等待批復。通過這樣的方式，設計方和施工方溝通更為便捷，設計方也能通過碰撞點截圖快速進行方案整改。局部碰撞點對比如圖3所示。

圖3 碰撞處理前后對比Fig.3 Comparison before and after collision treatment

由于安裝工程和土建工程非同一專業人員設計，往往土建工程凈高都滿足要求，但是安裝工程可能會出現安裝過低的情況。將模型合并后，軟件自動通過設置的允許凈高和實際模型各個點凈高對比，檢查出不符合規定的位置，為方案調整提供支持[8-14]。

漫游不僅可以動態觀察模型外觀和內部結構，還可將前兩項檢查結果在動態觀察中展示出來，更直觀地觀察到問題所在。

3.2.2 進度控制與場地布置

利用BIM軟件可以對各專業模型與進度計劃關聯，通過對每一個或者一類構件進行時間的設定來模擬施工進度，并與實際的施工進度做對比，得出整個項目的施工進度情況。決策者在室內也能掌控工程進度，做出決策，省去中間過程，提高決策效率。

該軟件可建立基礎施工階段場地布置模型、主體施工階段場地布置模型、裝飾工程階段場地布置模型。合理布置場地將場地利用最大化，營造安全、舒適的施工環境[15-20]

4 結論

近年隨著BIM技術的迅猛發展，我國建筑模型信息化也受到了重視，制定相關的BIM技術行業標準，在未來的建筑行業中一定會越來越受到人們的認可和普及。油田在發展建設的過程中，對石油工業建筑的需求也日益增多，石油工業建筑中合理使用BIM 技術參與設計和施工及后期運維的管理工作，能夠節省工程造價，節省人力、物力、財力。合理化地使用BIM技術，能夠提高建筑業領域的盈利能力，達到優化管理水平，管控企業運營成本，提高項目實施效率的目的。