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摘要 论文概述了在管线设计中应用BIM技术的意义，介绍了BIM软件的功能，介绍了宝钢湛江4200厚板工程BIM技术在管线设计中的应用。分析了BIM软件的特点以及在管线设计中的效益。
关键词 BIM技术;综合管线设计;参数化建模;
Abstract This paper summarizes the significance of applying BIM technology in pipeline design， introduces the function of BIM software， and introduces the application of BIM technology in pipeline design of Zhanjiang 4200 thick plate project of Baosteel.The characteristics of BIM software and its benefits in pipeline design are analyzed.
Keywords BIM technology; Comprehensive pipeline design; Parametric modeling;
前言
本工程是宝钢罗泾4200厚板车间的搬迁工程，项目总投资20亿元，工程年产厚板120万吨。工程设计周期短，质量要求高。管线种类多达20多种，工作压力最高30Mpa，还有多种易燃易爆介质，为保证高效、准确的完成设计工作，特应用BIM技术进行管线设计。
BIM设计选用Bentley的OPM管线模块进行管线设计。
1 OPM主要功能模块
1.1设备模块
软件提供了符合工业规范的参数化设备库，将使用三维基本模块组装起来的设备定义成一个整体，赋予其相关的设备属性，使用户自定义的设备也具有智能的特征。下图为湛江4200厚板液压系统设备参数化模型。
1.2管线设计模块
此软件是一个面向对象、参数化、以等级驱动的建模工具，可满足多专业协同的大型项目的需求。
在布置管线时，系统能自动检测管件属性的一致性，如属性不一致的，会发出提示信息，并禁止管件放置，如此时确认同上一级属性，则自动修改匹配。管件的属性信息在放置完成后，自动保存在模型中。用户可以根据工程项目需求，方便地增加、修改所需的属性项，所有这些属性都可被统计到材料表中。软件带有管件的标准数据库，也可自定义管件数据库。
1.3支吊架模块
设计人可在三维模型中用标准的和自定义的支吊架进行详细设计。支吊架在模型中确定精确的空间范围，并参与碰撞检查。支吊架的安装详图和材料统计自动完成。
1.4碰撞检查模块
软件提供了对模型碰撞的检测、查看和管理功能。除对本身建立的模型之外，还可以对其它各种软件所创建的三维模型进行碰撞检查。用户可以找到并锁定碰撞，且可以方便地在区域内移动来检测任何设计修改所带来的变化，降低了设计错误和重复工作。
1.5 Iso图（轴侧图）
Iso图模块是三维管线模型生成ISO图的工具，具有基于数据库、管线压力等级驱动出图等特点。生成的ISO图能智能地从三维模型中提取标注、标签和材料表，全自动完成图纸的标注。
1.6出图及报表模块
软件具有强大的出图及报表功，可按出图设置自动生成轴侧图，消隐图、二维的平、立剖图;报表内容可定制，通过软件的二次开发生成格式统一的材料表。
2湛江4200厚板工程管线设计难点
1）涉及专业众多，包括给排水、热力、暖通、燃气、电力、混凝土、钢结构、机械、液压等专业的众多设备;
2）大量非标设备、异型混凝土、钢结构等构筑物需要建模;
3）管线种类多、工作压力范围大、空间受限，对管线布置难度高。工程中的介质管线有二十余种，一万余根，压力最高30Mpa，并涵盖大量易燃、易爆、高温、高压管线。
4）各类介质管线纵横交错，设计统筹难度大。
3解决方案
工程管线设计采用了综合管线设计方法。区别于传统的一个管线专业一套施工图的设计方法，通过划分设计区域将车间分片划分，一个区域内的所有管线均设计在一套图中，可更好的规划管线路径，避免碰撞方便管理。
工程全部管线均采用BIM技术设计，对厂房钢结构、混凝土、液压润滑设备进行了三维建模。
3.1厂房钢结构建模
软件结合冶金行业特点，定制了钢结构参数化模型。可通过参数驱动快速建立厂房模型，模型如图1所示。
3.2混凝土模型
湛江4200厚板工程中有大量异型混凝土，以粗轧机、精轧机基础最为复杂，此处结构从0平面至-8米，围绕轧机有四个地下空间，大量的管沟、孔洞、电缆沟，各种管线要在此基础内进行布置，复杂空间对设计人是很大的挑战，图2为粗轧机三维基础模型。
3.3管线BIM设计
1）车间管线
车间管线是敷设的车间柱网上的管线。湛江4200厚板车间的车间管线主要包含给排水、热力、通风、燃气、电气专业的管线，设计难度大工期紧。在管线设计时采用综合布置，分区整合的设计方法，全厂划分三个设计区域（X01＼X02＼X03），由三个设计人分别负责，统一协调管线布置，设计分区如下图所示。
车间管线综合设计对管线整体布置合理性起到了关键作用，在一些复杂结点作用更为明显，如下图所示。
2）中间管线
中间管线是在设备基础中敷设的管线。中间管线主要包括液压、润滑、给排水、通风、电缆等，地下空间复杂、位置狭小，对设计人的能力要求高。中间管线设计也同样采用分区整合的设计方法，将轧线分为加热炉、粗轧、精轧、矫直、冷床、剪切等十几个分区。在同一分区中采用BIM技术由一个设计人整合全部管线设计。下图为粗轧区综合管线实体消隐图。
3.4出图及报表
平立剖图
软件的出图功能可保证在模型的任意位置生成平立剖图，把模型中管线的层次关系表达出来。平立剖图如下图所示。
通过BIM软件的材料统计功能，可将材料量自动写入定制的报表模版，统计材料量准确快速，报表可一键生成。通过定制京诚公司材料表，保证了统一的数据格式。由于材料量准确，使工程的建安费用大幅降低，得到了业主的肯定。
3.5搬迁前后轧机区地下空间对比
通过BIM设计优化，管线布置较原罗泾4200工程有较大改善。
4 BIM设计的效益
BIM在规划设计时，通过3D可视化的模拟协助确认使用需求，并进行建筑、结构、机械、电气、暖通及其他相关的界面整合，减少施工中的变更;在施工阶段可持续深化，进行工程进度4D仿真以提升工程管理水平;运维管理阶段将BIM模型交付给使用单位进行后续运维与管理，可节省维护管理成本。
参考文献
[1]左涛，《Bentley OPM在冶炼厂管道设计中的应用》.有色金冶金设计与研究，2016（6）：50-52.
[2] 趙顺耐 《Bentley三维协同设计与三维设计的特点及发展趋势》[EB/CD].Bentley软件公司，2013.
作者简介：刘京军，男，1971年出生，北京钢铁学院分院，本科，高级工程师，现就职于中冶京诚工程技术有限公司
中冶京诚工程技术有限公司 北京 100176
关键词 BIM技术;综合管线设计;参数化建模;
Abstract This paper summarizes the significance of applying BIM technology in pipeline design， introduces the function of BIM software， and introduces the application of BIM technology in pipeline design of Zhanjiang 4200 thick plate project of Baosteel.The characteristics of BIM software and its benefits in pipeline design are analyzed.
Keywords BIM technology; Comprehensive pipeline design; Parametric modeling;
前言
本工程是宝钢罗泾4200厚板车间的搬迁工程，项目总投资20亿元，工程年产厚板120万吨。工程设计周期短，质量要求高。管线种类多达20多种，工作压力最高30Mpa，还有多种易燃易爆介质，为保证高效、准确的完成设计工作，特应用BIM技术进行管线设计。
BIM设计选用Bentley的OPM管线模块进行管线设计。
1 OPM主要功能模块
1.1设备模块
软件提供了符合工业规范的参数化设备库，将使用三维基本模块组装起来的设备定义成一个整体，赋予其相关的设备属性，使用户自定义的设备也具有智能的特征。下图为湛江4200厚板液压系统设备参数化模型。
1.2管线设计模块
此软件是一个面向对象、参数化、以等级驱动的建模工具，可满足多专业协同的大型项目的需求。
在布置管线时，系统能自动检测管件属性的一致性，如属性不一致的，会发出提示信息，并禁止管件放置，如此时确认同上一级属性，则自动修改匹配。管件的属性信息在放置完成后，自动保存在模型中。用户可以根据工程项目需求，方便地增加、修改所需的属性项，所有这些属性都可被统计到材料表中。软件带有管件的标准数据库，也可自定义管件数据库。
1.3支吊架模块
设计人可在三维模型中用标准的和自定义的支吊架进行详细设计。支吊架在模型中确定精确的空间范围，并参与碰撞检查。支吊架的安装详图和材料统计自动完成。
1.4碰撞检查模块
软件提供了对模型碰撞的检测、查看和管理功能。除对本身建立的模型之外，还可以对其它各种软件所创建的三维模型进行碰撞检查。用户可以找到并锁定碰撞，且可以方便地在区域内移动来检测任何设计修改所带来的变化，降低了设计错误和重复工作。
1.5 Iso图（轴侧图）
Iso图模块是三维管线模型生成ISO图的工具，具有基于数据库、管线压力等级驱动出图等特点。生成的ISO图能智能地从三维模型中提取标注、标签和材料表，全自动完成图纸的标注。
1.6出图及报表模块
软件具有强大的出图及报表功，可按出图设置自动生成轴侧图，消隐图、二维的平、立剖图;报表内容可定制，通过软件的二次开发生成格式统一的材料表。
2湛江4200厚板工程管线设计难点
1）涉及专业众多，包括给排水、热力、暖通、燃气、电力、混凝土、钢结构、机械、液压等专业的众多设备;
2）大量非标设备、异型混凝土、钢结构等构筑物需要建模;
3）管线种类多、工作压力范围大、空间受限，对管线布置难度高。工程中的介质管线有二十余种，一万余根，压力最高30Mpa，并涵盖大量易燃、易爆、高温、高压管线。
4）各类介质管线纵横交错，设计统筹难度大。
3解决方案
工程管线设计采用了综合管线设计方法。区别于传统的一个管线专业一套施工图的设计方法，通过划分设计区域将车间分片划分，一个区域内的所有管线均设计在一套图中，可更好的规划管线路径，避免碰撞方便管理。
工程全部管线均采用BIM技术设计，对厂房钢结构、混凝土、液压润滑设备进行了三维建模。
3.1厂房钢结构建模
软件结合冶金行业特点，定制了钢结构参数化模型。可通过参数驱动快速建立厂房模型，模型如图1所示。
3.2混凝土模型
湛江4200厚板工程中有大量异型混凝土，以粗轧机、精轧机基础最为复杂，此处结构从0平面至-8米，围绕轧机有四个地下空间，大量的管沟、孔洞、电缆沟，各种管线要在此基础内进行布置，复杂空间对设计人是很大的挑战，图2为粗轧机三维基础模型。
3.3管线BIM设计
1）车间管线
车间管线是敷设的车间柱网上的管线。湛江4200厚板车间的车间管线主要包含给排水、热力、通风、燃气、电气专业的管线，设计难度大工期紧。在管线设计时采用综合布置，分区整合的设计方法，全厂划分三个设计区域（X01＼X02＼X03），由三个设计人分别负责，统一协调管线布置，设计分区如下图所示。
车间管线综合设计对管线整体布置合理性起到了关键作用，在一些复杂结点作用更为明显，如下图所示。
2）中间管线
中间管线是在设备基础中敷设的管线。中间管线主要包括液压、润滑、给排水、通风、电缆等，地下空间复杂、位置狭小，对设计人的能力要求高。中间管线设计也同样采用分区整合的设计方法，将轧线分为加热炉、粗轧、精轧、矫直、冷床、剪切等十几个分区。在同一分区中采用BIM技术由一个设计人整合全部管线设计。下图为粗轧区综合管线实体消隐图。
3.4出图及报表
平立剖图
软件的出图功能可保证在模型的任意位置生成平立剖图，把模型中管线的层次关系表达出来。平立剖图如下图所示。
通过BIM软件的材料统计功能，可将材料量自动写入定制的报表模版，统计材料量准确快速，报表可一键生成。通过定制京诚公司材料表，保证了统一的数据格式。由于材料量准确，使工程的建安费用大幅降低，得到了业主的肯定。
3.5搬迁前后轧机区地下空间对比
通过BIM设计优化，管线布置较原罗泾4200工程有较大改善。
4 BIM设计的效益
BIM在规划设计时，通过3D可视化的模拟协助确认使用需求，并进行建筑、结构、机械、电气、暖通及其他相关的界面整合，减少施工中的变更;在施工阶段可持续深化，进行工程进度4D仿真以提升工程管理水平;运维管理阶段将BIM模型交付给使用单位进行后续运维与管理，可节省维护管理成本。
参考文献
[1]左涛，《Bentley OPM在冶炼厂管道设计中的应用》.有色金冶金设计与研究，2016（6）：50-52.
[2] 趙顺耐 《Bentley三维协同设计与三维设计的特点及发展趋势》[EB/CD].Bentley软件公司，2013.
作者简介：刘京军，男，1971年出生，北京钢铁学院分院，本科，高级工程师，现就职于中冶京诚工程技术有限公司
中冶京诚工程技术有限公司 北京 100176