BIM技术在烟草仓库设计中的应用探究

吕志中 （中国烟草总公司合肥设计院，安徽 合肥 230051）

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。它不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。勘察设计行业处于一个技术变革的时期,从手工绘图的农业时代，经过计算机绘图的工业时代，正式进入BIM协同的信息化时代。整个工程建设行业从BIM的普及应用中获得了积极的投资回报，受益巨大，中国目前已跻身全球BIM应用增长最快地区之列。国内不少具有前瞻性与战略眼光的企业开始思考如何应用BIM技术来提升项目管理水平与企业核心竞争力。

2 烟草仓库设计简述

烟草仓库是主要用于存放烟草及烟草制品的仓库，包括原烟仓库、片烟仓库、烟梗仓库、碎叶仓库、再造烟叶仓库、卷烟成品仓库、烟用材料仓库等。烟叶在进入生产环节前必须经过1～2年的醇化期，随着烟草行业对卷烟产品质量要求的不断提高，提出了“逐步减少烟叶露天存放”、“卷烟工业企业现有烟叶仓库按片烟储存要求进行改造，满足片烟醇化”的要求，烟草仓库的建设需求大幅增加。烟草仓库一般为单层库或多层库，其中多层库以五层库为主。单层库多采用门式刚架结构，多层库均采用现浇钢筋混凝土结构。烟草仓库具有体量大、荷载大、平面方整的特点。

3 BIM技术在烟草仓库中的应用

3.1 设计阶段

3.1.1 方案设计BIM

无论是烟草仓储项目或者其他工程项目，均可以针对基地现况建模，对现场场地条件进行模拟，空间规划，基地分析，各方可对设计成果进行分阶段的审核，进而完成初步成本估算。BIM技术在方案阶段最大的优势就是通过规划方案展示及评审、概念设计比选、建筑性能仿真分析，3D可视化模拟来完成方案比较与决策。我国主要产烟区在西南云贵一带，当地地形地貌较为复杂，若涉及到土地利用和交通规划，特别是交通影响模拟，可根据方案意向搭建多个参数化量体模型，推敲仓储整体规划方案及建筑单体造型，利用参数化辅助方案设计，可对厂区所有道路的标高系统，提前用三维手段进行纵坡坡度控制，及整个园区标高系统的优化。

3.1.2 施工图设计BIM

①三维模型：基于BIM模型对各个专业间图纸之间的完整性、匹配性问题进行核查，对图纸的错、漏、碰、缺问题进行检查，及时将发现的问题反馈并提交图纸审查报告。根据要求进行施工图阶段的建筑、结构、机电等各专业模型搭建，使业主可以通过这些方式以三维直观方式观察了解施工图设计的成果，便于对设计成果的满足性给予准确研判。根据施工深度建立的建筑、结构、机电各专业BIM模型碰撞检查，提交碰撞报告及修改建议，完成施工设计模型碰撞检查。

②土建及机电综合：在烟草仓储项目中，工艺及机电综合并不复杂，但是在一些局部的空间，如空调间、配电间或者防排烟机房等区域，机电各专业也需要管线综合优化。对机电管线主管线路由、布设方式进行管线综合，提出优化调整方案，协助解决净高空间问题、管线实际排布问题，可减少工期延误，提升质量大幅减少返工，改善工程质量，提升安全，提前预见问题，减少危险因素大幅提升工作效率。通过碰撞检查及机电管综以后，在图模一致的情况下，即可进行工程量明细的统计。利用revit明细表功能及减扣规则，添加成本参数，完成混凝土及机电工程量清单统计，为业主对成本控制，及施工单位的招标提供参考。

③仓储模拟：多层仓库用于储存片烟时一般采用四层托盘堆垛码放，片烟箱高度0.725 m,通常托盘上堆4箱高度，为方便叉车插抱运输，物料包装距楼（地）面高度需不低于0.15m，公用工程管道（自动灭火系统、风管、红外对射、电气桥架等）安装预留高度约0.8m，总的梁底净高不小于3.9m。多层烟草仓库一般建筑高度控制在24m以内，一般多层烟草仓库尽可能设计为5层库。烟草仓库里的物料与楼板、平屋顶、照明灯、柱墙及风管等的距离都有相应要求，可通过信息化建模，模拟最佳仓储方案，在满足梁底净高和各种距离要求的前提下，通过三维建模将仓库内的堆垛物料进行信息化搭建，以三维直观的方式观察库容成果，任何施工图设计阶段上的变更，都能及时获得仓库库容的动态三维变化。

3.2 施工阶段

3.2.1 BIM管理平台

在施工阶段应及时做好BIM模型维护，在施工阶段根据业主所提供的修改图纸或设计变更，对BIM模型进行修改与更新。提供近乎实时动态、准确、完整的工程信息模型，实现高效协同与共享。

3.2.2 施工模拟

为施工方案可行性提供参考依据，可以进行施工方案模拟，如采用土方挖运方案、基坑围护方案、内支撑建造及拆除方案、高大模版方案、机电重要设备安装方案、钢结构整体吊装方案、二次结构施工方案等进行可行性分析模拟。利用上述施工模拟结果组织各方辅助进行施工方案合理性复核，在专家论证上辅助进行方案说明，完成施工工艺模拟。对总进度计划或局部施工计划进行三维可视化模拟，对现场进度辅助检查分析，以便施工模拟与现场实际进度可视化对比，进行4D进度管控。烟叶仓储项目的用地较大，特别是在我国西南地区主要烟叶种植区，山区地势地貌情况复杂，在需要进行整个仓储库区土石方工程量计算时，可利用无人机技术进行地形扫描计算土方量。为了加强施工现场的管理，可记录施工各个重要阶段实时三维动态；搭建高仿真的场布模型及现场漫游动画；明确塔吊数量、吨位、覆盖范围及拆除顺序；记录项目全周期实时三维动态，进行仿真施工场地布置。

3.2.3 BIM施工质量管理

利用无人机技术对建筑外部整体扫描与利用全息扫描对建筑物内部施工完成面数据采集，对完成面垂直度、平整度、机电安装位置等与BIM模型进行数据对比，校核施工质量。建立安全设施族库，对安全设施进行布置模拟，实时统计分析重大安全危险源，提前预防，减少问题发生概率，通过BIM技术确保施工安全。利用移动终端（智能手机、平板电脑）采集数据，建立现场质量缺陷、安全风险、文明施工等数据资料，与BIM模型即时关联，缺陷问题可视化，方便施工中、竣工后的质量缺陷等数据的统计管理，做好现场资料管理。

3.3 运行维保

把原来项目中独立运行并操作的各设备，通过RFID等技术汇总到统一的平台上进行管理和控制，给予各系统各设备空间位置信息，把原来编号或者文字表示变成三维图形位置。这样一方面便于查找，另一方面参看也更直观形象。烟草仓储用房中相关的设备，在BIM模型中就可以看到各种设备的厂商详细信息。设备运行监控信息系统集成了对设备的搜索、查阅、定位功能，通过点击BIM模型中的设备，可以查阅所有设备信息，如供应商、使用期限、联系电话、维护情况、所在位置等；该管理系统可以对设备生命周期进行管理，比如对寿命即将到期的设备及时预警和更换配件，防止事故发生；通过在管理界面中搜索设备名称，或者描述字段，可以查询所有相应设备在虚拟建筑中的准确定位；管理人员或者领导可以随时利用四维BIM模型，进行建筑设备实时浏览。

项目运营维护数据的积累与分析，对于管理来说具有很大的价值。可以通过数据来分析目前存在的问题和隐患，也可以通过数据来优化和完善现行管理。例如：获取电表读数状态，并且累积形成一定时期能源消耗情况。

传统的突发事件处理仅仅关注响应和救援，而智慧运维对突发事件管理包括：预防、警报和处理。以消防事件为例，该管理系统可以通过喷淋感应器感应信息，在BIM模型上快速定位所在位置，并查看周边的疏散通道和重要设备。同样地，类似的还有水管气管爆裂等突发事件，通过BIM系统我们可以迅速定位控制阀门的位置（需要早期设计施工阶段规划预埋流量计），避免了在一屋子图纸中寻找资料，甚至还找不到资料，避免因未及时处理，酿成灾难性事故。

4 协同平台

BIM技术所提供的设计云平台，各专业技术人员可通过平台快速传输信息、对设计方案进行“同步”修改，完成协同设计，节省设计人员由于设计方案的调整所耗费的时间和精力。为使各方交流更加高效便捷，相关勘察设计单位可以搭建属于自己的私有云平台，私有云平台相对公有云的安全性、灵活性更为优越，私有云是部署在内网的小型虚拟桌面系统，所有数据的存放地点统一，无需租用他人的服务器。通过该平台，用户可使用远程协议将数据或应用传输到用户的终端设备上，终端可以是PC、平板、手机等，客户端的存储和执行(包括操作系统、应用程序和用户数据)都集中在服务器上，系统可以监控整个虚拟资源情况。私有云平台不针对特定的应用，平台可搭载CAD、Revit、Naviswork、Lumion、广联达、鸿业 BIM Space、探索者、Vasari等专业软件。支持完成异地协同，异地所有的操作都会在数据中心处理，解决了设计院、业主、建设方的多方BIM协同问题，三方均可在私有云协同平台上同时看到模型的生长过程及图纸模型变更。

5 结束语

BIM技术为烟草行业项目的建设与运维提供了海量数据信息，我们需要数据管理系统的支撑来处理这些信息数据，特别是针对比烟草仓库更加复杂的各类联合工房的项目建设中。未来烟草行业会进一步细化设计任务分解，在三维协同设计的平台下，构建完整的建筑信息模型，并将数据信息向后推动，提高施工管理质量，及可贯穿整个建筑生命全周期的运维管理水平。BIM技术为烟草行业工程建设带来以下技术优势。

①工程设计信息化：通过信息模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、设计、施工和运行维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础。

②工程建设高质高效：设计阶段提前解决施工过程中才能发现的图纸问题，施工模拟可以在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用，有效减少返工及整改的次数。

③大数据分析能力：信息模型为建设方提供庞大的数据库，协助建设方制定资金使用计划和相应的工程进度。