论BIM技术在机场供油工程设计阶段的应用

岳莹潇

北京中航油工程建设有限公司 北京 100012

引言

传统的设计，主要是利用2D技术进行建模，设计师们不能直接看到立体的模型，不能及时发现设计中存在的问题，导致工作效率降低、工程质量下降以及技术滞后等诸多问题，如果BIM技术在设计中得到广泛的应用，便可以使设计成果更具有可行性和科学性。

1 什么是BIM技术

建筑信息模型（英文名：Building Information Modeling），简称“BIM”，是在项目的全部生命周期内，整合所有的几何特性、构件性能信息及功能要求到单一模型中，该模型信息由施工进度及建造过程的控制信息构成。总而言之，BIM是一种过程，它通过创建、利用数字化模型来进行项目的设计、施工和运营维护。要想实现BIM，前提是在项目生命周期的各个阶段各参与方在建模过程中提取、接入、修改以及更新信息，并且相互协同作业的一种共享数字化模型。BIM是一种模型的结果，也是模型的过程。BIM与传统3D建筑模型的本质区别是它有着物理特性及功能特性的特点[1]。

2 BIM技术在供油工程设计阶段的应用现状

图1 湛江机场迁建供油工程BIM应用-ZWPD

1998年，BIM技术引入我国，2016年，BIM技术逐渐在供油工程领域中得到应用。目前，BIM技术正处于快速发展阶段，尤其是在设计阶段得到了广泛应用。从起初对青岛新机场供油工程项目的初识，到对柬埔寨暹粒吴哥国际机场供油工程的尝试，之后我们又将这项技术应用在南宁机场供油扩建工程、湛江机场迁建供油工程等多个项目中加以思考并重整，希望通过探索BIM技术在供油工程领域的新应用，打造数字化智慧型的供油工程。目前BIM的应用现状，还存在很大的局限性，现在运用的最广的还是基于模型的碰撞检查与效果展示，所以在前期及初步设计阶段主要以常规二维设计模式为主，三维建模软件辅助设计。

3 供油工程在BIM技术应用中的优缺点

对于全专业BIM应用平台来说，BIM建模软件的优点是功能齐全、应用面广、上手快、通用性最强，全专业无缝对接；缺点是构建族库费时工作量大，成本高、族库构建复杂、周期长。从设计角度来说：阶段不同，深度不同，各阶段均满足业主不同需求。初设阶段注重于效果展示，以便于确定设计方案，为施工图阶段BIM设计打下良好基础。施工图阶段以三维设计为主。基于模型的碰撞检查、优化设计更能发挥BIM的最大作用。提交给业主BIM模型及数据库，为后续智慧油库、管道的开发提供数据支持。以上各阶段设计深度不同，有针对性地选择BIM技术应用，以满足业主需求为最终目的[2]。

4 BIM技术在各个设计阶段中的应用研究

就设计阶段而言，运用BIM技术能够全面发挥其技术方面和软件方面的优势，通过在设计中构建3D模型能够找到设计中存在的问题，还可以实现不同专业之间的信息共享，使不同专业之间能够及时沟通，避免或减少设计变更。往往通过3D模型进行设计的项目，都可以有效防止出现专业配合不协调的情况，进而保证项目设计的合理性。

4.1 BIM技术在建筑结构设计中的应用

BIM技术中的三维技术不仅能够为建筑结构构造出立体效果，还能从建筑物模型中清楚地看到建筑物的所有内部参数，方便用户观察建筑构建的大小、方位以及材料，真正做到为用户提供便利。BIM技术的可视化特点，可以帮助设计师仔细查看建筑结构整体布局与细节之处，更精准地找到设计漏洞，避免因设计方案引发更多问题。BIM技术在建筑结构可视化设计中有着不可忽视的作用，不仅保证建筑设计过程中的工作效率，还能提高项目的整体质量，在一定程度上提高了建筑结构设计的精度，降低了错误。如今，BIM技术已经成为一种创新技术，可加速建筑行业的发展，并广泛应用于装配式建筑中，它不仅可以提高装配式建筑设计的效率、实现装配式预制构件的标准化设计，还能精细化设计、降低装配式建筑的设计误差。

4.2 BIM技术在机场供油管道设计中的应用

机场加油管道工程为机场建设的配套工程，有着建设规模与机场目标年业务量相匹配、与机场建设同步施工、同步投用的特点。在设计过程中与机场排水、通信、强电、消防等专业存在频繁的交叉，同时由于规范的要求，机场供油管道需要保持一定的坡度及深度敷设，既坡度不小于1∶400，道面下机坪供油管道顶部埋深应不小于1.2m。对于机场供油管道设计，可以通过将二维图纸中的高程点输入BIM软件自动生成三维曲面，这样可以实现一键建立曲面，准确还原了机场道面的实际坡度。下一步直接将管道投影到道面曲面，即可获取对应道面标高。经过实际操作，可以将3至4个工作日的时间缩减到半个工作日，并且做到了完全准确。在获取了机场的道面标高之后，接下来进行管道标高的设计，与机场其他管道交叉时应满足相关的净距要求：供油管道与市政管道、沟（渠）交叉时的垂直净距应不小于0.5m。针对以上特点，BIM软件给出了很好的解决方案：软件能够自动生成管道的纵断面图，管道顶部道面地面线同样自动获取。设计人员只需要将管道路由沿线与其他管线的交叉点标高投影到纵断面上，然后直接在纵断面上描绘管道的纵断面即可。即制图法替代计算表格法，免去了烦琐的数据处理，设计过程直观简洁[3]。

4.3 BIM技术在机坪管网中的应用

机坪项目属于典型的线路工程，通过探索了使用Civil3D替代了传统机坪项目的标高计算环节的可行性。传统计算方法需要大量的数字操作，需要投入很大精力来避免低级错误，比如：道面标高取错、标注坐标错误、excel中复制粘贴错行等等。Civil3D的优势体现在以下几个阶段：①输入条件处理阶段：Civil3D可以还原机场道面三维模型，对应管道顶部的道面标高可以直接点取，不再需要逐个手算。②标高计算阶段：Civil3D可以自动生成管道纵断面，管道标高设计直接在纵断面中拉取，不再需要烦琐计算，简单说就是用图解法代替了计算法。③标注阶段：传统标注方法分三步①标注坐标②输入地面标高③输入管底标高，重复上百遍。Civil3D标注，通过点标签工具，一键标注所有标注点的坐标及管底标高，同样操作一键标注所有点对应的道面标高，然后根据图面调整一下标注位置即可。

4.4 三维总图设计的应用

如今总图专业也在大量运用BIM技术，在二维设计的基础上，加上三维实体模型，并借助计算机三维软件进行总图专业范围内的各项设计，围绕工程项目的各类实体模型，在三维设计平台上，与各专业相互配合，组合模型中相关信息形成最终的设计方案。而能对施工场地进行详细化建模的软件就是Civil3D从施工地形到设计场地，从地上道路到地下管线，都可以利用Civil3D软件来实现。竖向设计需要用等高线法表示才能准确地表现出来，通过不同高度的等高线，准确地表现出复杂的设计标高，利用Civil3D就可以精确地建造模型，可以表示不同标高的点、线、面，模型建造好之后会自动生成等高线，不仅省时还准确。而在对工程项目进行选址时，会受工程地势的坡度及水文地质等自然条件的限制，用Civil3D软件对原始地形所得到的数据信息建立模型，通过对坡度、流域以及高层的分析，对软件下达命令，可以更好地改变地面上的任何高度、坡向及坡度等信息，为工程项目的选址提供更多便捷。借助于三维实体模型于BIM软件各项目功能，使平面布置、竖向布置、交通组织设计更加快速便捷，土方动态平衡计算、道路三维建模、管网三维建模、场景动态模拟等新元素的加入，使设计与成果展示成为一个有机的整体，以大幅度提高设计效率，提升设计成果质量，让总图设计更好地服务于工程项目管理[4]。

5 BIM技术在项目中的价值体现

根据施工图纸建立建筑、结构、机电BIM模型，利用BIM技术检测建筑、结构、机电之间的碰撞问题，设计不合理问题，有效控制建筑和结构图纸的一致性，避免了在施工过程因建筑和结构设计冲突，造成的返工、拆改。

三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。建好的BIM模型作为二次渲染开发的模型基础，大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，交付高质量设计成果。

利用软件明细表功能进行材料统计，统计土建、管道设备工程量，为预算造价提供较为可靠的参考数据。

利用BIM模型输出的三维模型，管线综合图、剖面图、节点大样、动画等施工交底，使施工单位明确掌握图纸设计意图和管线安装顺序，避免了图纸的误读延误工期。

BIM模型相关的基础信息可以为工程项目提供数据协同和共享，为后期运维阶段的数字化智慧型油库建设提供支撑。

6 BIM技术在项目中遇到的问题与建议

软件分为建筑，结构和机电3个板块，靠一个人完成难度大，效率低，对各专业的设计理解也不一定准确，难以应用到实际项目中。只有大批量培养会运用BIM技术的专业人员，才能真正有效提高设计效率和设计质量。

在使用软件自带的项目样板文件进行建模过程中，每次都需要花费时间进行重复的、烦琐的设置工作。建模完成后，所出的模型样式、图纸不符合公司的制图标准，不同的人建的模型质量、精细度也千差万别，应尽快组织BIM专业团队根据供油工程的特点制定专有的项目样板，建立健全的企业BIM体系。明确BIM技术路线，设计深度，规范模型标准化，族库建设等。

BIM应用是一个全生命周期系统工程，离不开所有参建单位的参与和支持，因此各参建单位均应在BIM应用方面配置相应人才，发挥BIM技术最大优势。建设单位配备BIM管理人才，设计单位具备BIM设计能力，施工单位配备BIM建筑施工管理人才。

7 结束语

总之，通过应用BIM实施建立模型，才能更准确地做好工程的设计工作，并建立好工程施工的基础。我们通过BIM的应用实现了科学的管理方式，并且对比传统的施工方设计方式，在很大程度上提高了工程效率、节约了工程成本、保证了工程工期并且提高了工程施工的管理水平，既能节约施工的成本，又能做到精细化的保证，可以实现效益与管理的双赢。