BIM技术在石油工业建筑中的应用研究

陈玉新

大庆油田消防支队

近几年来，建筑业的发展越来越智能化和数据化，尤其我国新开发开采的油田在建设过程中，对石油工业建筑的需求量越来越大。石油工业建筑在发展的过程中，建筑信息的表达和在各个专业以及建筑物生命周期内的传递问题引起学者的关注，良好的信息有利于维护建筑物在使用周期内的安全性和稳定性。为此，对建筑信息传递过程进行了研究，提出了建筑信息化模型（BIM）的概念，用以解决在整个建筑生命周期内的信息化管理。基于现阶段计算机计算能力的增强和数据处理能力的提高，用BIM软件可实现对石油工业建筑物全生命周期进行管理。目前石油工业建筑的BIM应用研究工作也得到了越来越多学者的关注[1-2]。

1 建筑业数据存在的问题和解决方法

建筑业经过长期的发展，建筑技术已有了很大的进步，现阶段资源越来越少和环境的变化所引起的矛盾已经制约了我国建筑业的可持续发展，目前我国建筑行业仍然存在着资料管理相对混乱、信息传递不够及时、施工管理不尽人意、技术交底不够彻底、进度周期计划不周、图纸问题不明确等问题，造成了施工质量的检查流于表面走形式，没有起到真正的检查监督作用，后期建筑物的运营维护也存在一定的问题[3-4]。

1.1 传统管理不完善

一个建设项目建设过程中将产生大量的数据信息，这些信息往往众多，难以分门别类地储存，这就导致工程信息混乱。在整个施工过程中通过人员一级一级的信息传递，直接导致信息传递不流畅。目前部分施工项目对“人材机”都没有很好的规划，导致工期不确定。传统二维图纸很难将复杂节点部位描述清楚，导致施工人员无法快速进行施工，或者施工错误，造成建筑物生命周期内信息遗失。

1.2 传统管理与BIM技术对比

针对建筑业管理领域信息流动传递困难，建筑信息遗失等问题，建筑业专家学者进行了研究工作，在理论和技术方面取得了一定的研究成果。传统的二维图纸能对建筑物中的信息数据进行整合，但各个建筑物的参与方不能得到建筑构件的原有信息数据，数据管理松散，传递容易遗漏。利用BIM技术对建筑物进行管理的过程中，建筑物中的每一个数据模型都能储存自身的相应物理量，还能对其内在属性（如材质、价格、工程量、时间等）进行保存。这些信息将可以在多方流动而不遗失其数据，做到高质量的数据传递。对比传统的图纸信息传递和BIM技术信息传递，可以直观观察到二者的信息传递的差异性和BIM技术传递的优越性，具体对比见图1所示。

图1 传统图形和BIM模型对信息数据的不同传递Fig.1 Different transmission of traditional graphics and BIM models for information data

2 BIM的含义与特点

BIM 是Building Information Modeling 的缩写，BIM 技术涵盖建筑技术、计算机技术、管理技术等，通过这些技术将建筑工程相关数据信息进行整合，形成附有参数的三维建筑模型。BIM技术不仅是对建筑信息的集成，更是将这些信息在规划、设计、施工、交付、运维各个阶段进行应用，借助集成管理不断提高建筑工程的生产效率[5]。

BIM可以实现建筑构件三维显示，不再是传统的二维图形形式。传统二维图形仅仅是将构件水平投影描绘出来，不能将构件实物外观直接展现给施工人员，完全靠施工人员进行想象，这就易造成技术指导和施工困难等问题。而BIM模型能够呈现一个三维真实的视觉效果，对各个构件都可进行各个角度的观察[6]。设计阶段构件的大小、构件的位置和构件的颜色，构件与构件之间的互动性和反馈性尺寸问题也可通过BIM模型反映出来，由于BIM技术贯穿设计和施工全过程，所以整个建筑阶段都是可视化的，有助于建筑信息调整和方案修改。

利用BIM技术可以实现专业间、单位间、人员间的协调合作，工程在设计施工过程中会涉及到工程变更等问题，设计初期各专业设计人员如果不能及时进行交流，可能造成各专业设计图纸发生碰撞，安装工程与土建工程的碰撞以及安装工程与安装工程的碰撞等。BIM的三维观察碰撞检查可将这些碰撞点反馈出来，设计师们通过BIM共享平台进行协调修改[7]。

利用BIM技术可以实现建筑三维模型的建立过程模拟，模型建立完成进行施工过程模拟，加入时间和资金的关系可进行整个施工过程的模拟，掌握时间进度，资金投入效果，对模拟中发现的不合理关系进行优化，既节省工期，又节省造价。

3 BIM技术工程实例验证

3.1 BIM建模

3.1.1 各专业整体建模

通过石油工业建筑各专业建模后效果来说明BIM技术的实际应用。利用鲁班软件进行石油工业建筑的建模，对石油工业建筑的建筑结构和安装专业进行单独建模后整合到一起。各专业楼层构建布置完成后将楼层进行组合，形成三维模型图效果如图2所示。

图2 整体模型效果Fig.2 Overall model effect

3.1.2 细部建模

为了更好地应用BIM技术对建筑信息数据的处理，利用软件对建筑物细部进行建模处理，建立单层的建筑模型和室内模型。室内建模设计需要结合色彩学等其他相关学科进行，细部建模完成后可以更好地表达建筑的效果，体现建筑物的具体信息。

3.2 利用BIM技术后期管理

3.2.1 碰撞检查

为了检查各个专业在建设过程中可能发生冲突的位置，提前预知建筑构件和安装构件的不合理布置情况，利用BIM技术将各个专业的模型进行合并处理，利用软件进行构件的碰撞检查，模型合并是碰撞检查的前提。

对合并之后的模型进行碰撞检查，以发现各专业构件不合理的位置。针对各专业间的冲突碰撞问题，本文对碰撞检查、净高检查、漫游的应用进行研究。在进行检查前，管线和梁有冲突，经过图纸修改后，调整图纸模型，再次进行碰撞检查，显示不再冲突。

对生成的碰撞点进行筛查，与实际施工不发生矛盾的碰撞点忽略不计，发生实质性错误和影响施工的做成表反馈设计单位等待批复。通过这样的方式，设计方和施工方沟通更为便捷，设计方也能通过碰撞点截图快速进行方案整改。局部碰撞点对比如图3所示。

图3 碰撞处理前后对比Fig.3 Comparison before and after collision treatment

由于安装工程和土建工程非同一专业人员设计，往往土建工程净高都满足要求，但是安装工程可能会出现安装过低的情况。将模型合并后，软件自动通过设置的允许净高和实际模型各个点净高对比，检查出不符合规定的位置，为方案调整提供支持[8-14]。

漫游不仅可以动态观察模型外观和内部结构，还可将前两项检查结果在动态观察中展示出来，更直观地观察到问题所在。

3.2.2 进度控制与场地布置

利用BIM软件可以对各专业模型与进度计划关联，通过对每一个或者一类构件进行时间的设定来模拟施工进度，并与实际的施工进度做对比，得出整个项目的施工进度情况。决策者在室内也能掌控工程进度，做出决策，省去中间过程，提高决策效率。

该软件可建立基础施工阶段场地布置模型、主体施工阶段场地布置模型、装饰工程阶段场地布置模型。合理布置场地将场地利用最大化，营造安全、舒适的施工环境[15-20]

4 结论

近年随着BIM技术的迅猛发展，我国建筑模型信息化也受到了重视，制定相关的BIM技术行业标准，在未来的建筑行业中一定会越来越受到人们的认可和普及。油田在发展建设的过程中，对石油工业建筑的需求也日益增多，石油工业建筑中合理使用BIM 技术参与设计和施工及后期运维的管理工作，能够节省工程造价，节省人力、物力、财力。合理化地使用BIM技术，能够提高建筑业领域的盈利能力，达到优化管理水平，管控企业运营成本，提高项目实施效率的目的。