探析 BIM在选煤厂土建工程设计中的应用

探析 BIM在选煤厂土建工程设计中的应用

安康

大地工程开发（集团）有限公司天津分公司 天津南开 300381

摘要：土建专业是选煤厂设计中的重要专业，如何使BIM技术更好的服务于选煤厂土建专业设计，是设计人员最为关注的问题。文章以一个具体的选煤厂工程为例，从三维信息模型的建立、三维信息模型的结构计算、土建专业出施工图、土建工程量统计、土建专业构件碰撞检查等方面详细的介绍了BIM技术在选煤厂土建专业设计中的应用情况，供BIM相关从业人员参考借鉴。

关键词：选煤厂；土建专业；BIM

随着信息化技术的迅速发展，数字化概念逐渐进入选煤厂工程设计领域。数字化选煤厂是采用数据库的形式对选煤厂进行客观的反映，并覆盖选煤厂的整个生命周期。而作为信息化选煤厂载体的三维模型则称为信息的综合体，而非三维设计初级阶段的可视化模型。选煤厂设计是一个复杂的系统工程，需要工艺、土建、机制、水电暖和管道等多个专业相互协作。土建专业在选煤厂设计中服务于工艺，而工艺设备又依附于土建，二者相互支持又相互制约。本文通过分析BIM技术在某矿业煤基多联产项目选煤厂工程的应用实践，探索分析选煤厂土建专业如何实现三维协同设计，并充分利用三维模型实现工程信息在选煤厂工程中的传递。

1BIM技术简介

1.1概念

BIM技术是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，可以大大提高建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供一个工程信息交换和共享的平台，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

1.2BIM技术的优势及意义

（1）可视化，即“所见即所得”。运用BIM技术所建立的三维模型，能够真实的将建筑或工厂的外部规划和内部结构准确反应出来，构建三维实体，实体中附加重量、规格、厂家、日期等不同属性，真实反应整个项目，使得业主能够更加直观地看到工程建设的过程。对项目的沟通、讨论和决策，都在可视化状态下进行。（2）协调性。运用BIM技术，可以更好地解决建设单位、设计单位、施工单位之间的协调沟通问题，比如建筑的安全走道、净空空间以及管线的布置；能够及时进行结构、土建、设备和MEP管线的碰撞检测和干涉检查，将问题解决在设计阶段，减少设计变更，节省建设成本。（3）模拟性。基于准确的BIM模型，可以实现对不同阶段和不同时间状态下的建筑，进行4D模拟配合设计、施工和进度管理；也可以在此基础上加上成本信息，即5D模拟，便于后期施工管理，并更好的进行成本控制，如节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等。（4）优化性。BIM模型提供了建筑物实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在信息。BIM结合相关软件和其他技术手段提供了更好的优化复杂项目的可能。

2工程概况

某矿业煤基多联产项目选煤厂工程，位于某省工业园，该项目工程包括：储装运系统设计能力1200万t/a、选煤厂工程设计能力800万t/a。选煤工艺流程为“脱泥无压三产品重介旋流器＋粗煤泥TBS＋细煤泥浮选＋尾煤浓缩压滤”的联合工艺流程。该选煤厂共有60多项单体建筑，包括钢筋混凝土结构，砌体结构和轻钢结构三种结构形式。主要单位工程有主厂房、火车翻车房、浓缩车间及泵房、汽车装车仓、准备车间及20多条输煤栈桥。本文选择几个具有代表性的单体建筑进行介绍，具体分析BIM技术在选煤厂工程中的应用实践。

3选煤厂设计过程

3.1主要设计过程

按专业划分，整个选煤厂设计流程从上到下应当经历工艺、总图、机械、土建、电气、暖通、给排水等专业设计过程。主要流程大致是：（1）由选煤工艺专业根据项目提供的初始资料，包括煤炭质量物理化学分析资料，现场踏勘资料，业主提供的场地资料、建设要求、产品要求等，确定参数，制定总的工艺流程，配合总图专业确定工业场地总平面布置方案。（2）机械专业设计人员根据确定的单体建筑，布置仓体和栈桥（外围）、主厂房、破碎车间以及压滤车间、空压机房和介质库等，并绘制非标施工图、管道施工图。所有布置需满足土建设计条件，为土建设计者提供楼层结构开孔资料。（3）土建专业设计者根据机械专业设计者提供的资料，进行单体厂房建筑土建设计、结构设计。土建资料再反馈机械专业设计者，进行优化、深化设计，这样循环往复至合理。（4）在形成的布置图基础上，由电气专业设计者进行电缆桥架的布线，主要电气设备及开关电路的布置等。（5）暖通和给排水专业设计者进行外部管线布置和厂房内部供暖设施的布置，对锅炉房单独进行设计。（6）各专业设计者绘制各自专业的最终施工图，汇总并提交业主。在整个设计过程中，专业内沟通确定设计方案，各专业间互相提供资料，上游专业和下游专业的沟通全部使用二维图纸，目前普遍使用的是cad2019不同版本，少数单位使用caxa电子图板。

3.2二维设计的优劣

3.2.1优势

传统设计基于二维平面，约定俗成的设计习惯容易接受。（2）二维设计出图类项目可以直接借用CAD简单拉伸、拖拽命令即可成图。（3）图纸资料利用电子邮件传递，所占存储空间不大。（4）施工单位及业主普遍容易接受。

3.2.2劣势

（1）设计材料不直观，信息容易丢失。（2）受制图人员主观能动性影响较大，复杂项目不容易检查。（3）专业间沟通往复，后期图纸版本混乱。（4）施工现场和设计专业脱节。（5）专业间默守各自图纸，沟通不畅。

4BIM技术在选煤厂设计中的应用

BIM模型和选煤厂设计在现有初设的选煤厂设计图纸上，选用合适的三维建模软件建立的BIM模型，可以直观反应选煤厂的内部结构、设备、ＭＥＰ管路等，并且在经过深化设计达到一定的详细程度后，选煤厂的每一个构件都附带自身属性并可查询其型号、规格、重量、生产厂家、设计者、生产日期等。

优势：①按专业划分，多种软件配合使用，提高了设计灵活度；②各专业能发挥自己的设计优势；③提升企业设计协调能力；④便于二次开发和参数化设计。劣势：①使用软件过多，价格昂贵；②数据格式转换不畅通；③需要工程师掌握多种软件，增加培训成本。

5结束语

笔者提出了几项能够用于选煤厂设计的BIM新技术，新思路，新方法，供广大设计人员探索探讨。根据国家有关部门指导意见中提出的规划目标，到2020年末，新立项目的勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率要达到90%。因此，应用BIM技术是大势所趋，对企业也是机遇和挑战。而选煤厂作为煤炭资源有效加工利用的重要工厂，如何将BIM等新技术切实融合到实际设计工作中，更新设计方法、理论、流程，提升设计效率，增加企业效益，将是未来几年不变的研究课题。

参考文献

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[4]马婧. 探析BIM技术价值及其在建筑施工中的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2015, 000(026):160,163.