Tekla + BIM技術(shù)在俄羅斯亞馬爾LNG項(xiàng)目FWP5工程包中的應(yīng)用

黎泳宏中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)公司，廣西桂林541001

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Tekla + BIM技術(shù)在俄羅斯亞馬爾LNG項(xiàng)目FWP5工程包中的應(yīng)用

黎泳宏
中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)公司，廣西桂林541001

摘要：俄羅斯亞馬爾LNG項(xiàng)目FWP5工程包施工任務(wù)地處俄羅斯北極圈極寒地區(qū)，環(huán)境最低溫度達(dá)- 52℃，結(jié)構(gòu)材料耐低溫，節(jié)點(diǎn)形式特殊。該項(xiàng)目的整個(gè)建造過程，即從設(shè)計(jì)、詳圖、加工制造到安裝均采用Tekla軟件進(jìn)行整合，充分體現(xiàn)了BIM的管理思想，達(dá)到了資源共享、協(xié)同合作、精細(xì)管理、提高效率的目的。在簡(jiǎn)要介紹項(xiàng)目背景的基礎(chǔ)上，較詳細(xì)闡述了Tekla + BIM技術(shù)在項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，說明了流水化預(yù)制過程中的預(yù)制要求、工作流程、Tekla模型的使用等，最后對(duì)工程安裝等方面的內(nèi)容進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：俄羅斯亞馬爾；LNG項(xiàng)目；工程包；Tekla軟件

俄羅斯亞馬爾LNG項(xiàng)目FWP5工程包共包括39個(gè)模塊，總質(zhì)量10 000 t，板材下料80 244塊，型鋼下料14 041根，組焊構(gòu)件18 235根，由Technip、JGC、CHIJYOUDA三家國(guó)際承包商聯(lián)合總包，中國(guó)寰球工程公司與中國(guó)石油海洋工程公司海工事業(yè)部聯(lián)合承包，中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)公司負(fù)責(zé)主體施工。該項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工建造，運(yùn)用BIM建筑信息模型技術(shù)，不但實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的增值，同時(shí)培養(yǎng)了一批能熟練使用BIM技術(shù)的人才。

1　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)亞馬爾LNG項(xiàng)目FWP5工程包地處北極圈、全年施工時(shí)間少、工期緊的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案采用模塊設(shè)計(jì)，在中國(guó)場(chǎng)地預(yù)制構(gòu)件，然后運(yùn)輸至歐洲中轉(zhuǎn)組成模塊，最后船運(yùn)至亞馬爾地區(qū)安裝，從而達(dá)到加快現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度的目的。

為減少設(shè)計(jì)出錯(cuò)率，總包單位JGC采用BIM設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)工程師采用PDMS軟件進(jìn)行三維工廠設(shè)計(jì)，從模型直接導(dǎo)出輸出Tekla（結(jié)構(gòu)專業(yè)），然后采用Tekla與Staad協(xié)同設(shè)計(jì)，Staad通過數(shù)據(jù)分析，待模型滿足規(guī)范要求后，輸出優(yōu)化的桿件信息及數(shù)據(jù)到Tekla，Tekla完成建模等詳細(xì)設(shè)計(jì)后，輸入數(shù)據(jù)至PDMS，檢查是否存在與設(shè)備、管道、電氣儀表等專業(yè)的碰撞問題，并隨時(shí)進(jìn)行校對(duì)檢查。通過模型模擬現(xiàn)場(chǎng)施工以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性的特點(diǎn)，從而達(dá)到最大限度降低出錯(cuò)率的目的。工程的Tekla模型見圖1，具體的安裝實(shí)體見圖2。

2　深化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工程師們提供的Tekla模型，內(nèi)容僅僅涉及桿件信息，缺少節(jié)點(diǎn)形式，根本無法滿足施工生產(chǎn)的要求，但該模型避免了加工設(shè)計(jì)工程師們重復(fù)建模的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低建模的出錯(cuò)率，充分體現(xiàn)了資源共享與最大限度降低出錯(cuò)率的協(xié)同作用理念。

圖1　Tekla模型

圖2　安裝實(shí)體

在深化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)及繪制施工圖階段，建模質(zhì)量的好壞直接影響工人的施工質(zhì)量，加工設(shè)計(jì)工程師必須對(duì)模型的準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)，除了具備較強(qiáng)的三維建模基礎(chǔ)外，同時(shí)還必須處理以下各個(gè)方面的問題。

（1）復(fù)核節(jié)點(diǎn)的正確性以及模型與設(shè)計(jì)圖紙的一致性。

（2）建立統(tǒng)一的圖紙編號(hào)規(guī)則。以034 - SPP - 311模塊為例，其圖紙的編號(hào)如下：

整體布置圖（GENERAL ARRENGEMENT DRAWING）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST - DWG - 0001～0999。

構(gòu)件圖（MEMBER DRAWING）：YAMCPH -SD - 034- SPP311- ST- DWG - 1001～1999。

零件圖（PIECE DRAWING）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST- DWG - 2001～2999。

排版圖（CUTTING PLAN）：YAMCPH - SD -034 - SPP311 - ST- DWG - 3001～3999。

加工預(yù)制圖（PRE- FABRICATIONDRAWING）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST - DWG -4001～4999。

三級(jí)結(jié)構(gòu)加設(shè)圖（FOR TERTIARY STRUCTURES）：YAMCPH - SD - 034 - SPP311 - ST -DWG - 5001～5999。

（3）建立統(tǒng)一的編號(hào)系統(tǒng)。以034 - SPP -311模塊為例，構(gòu)件編號(hào)如下：

第一，對(duì)于每種構(gòu)件的主零件（型鋼），按照其型號(hào)規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。如25SH1型鋼的構(gòu)件編號(hào)為：模塊號(hào)-型鋼型號(hào)-順序號(hào)，如：SPP311 -25SH1 - 1/2/3/4/……

第二，為了便于區(qū)分，零件按以下規(guī)則編號(hào)。構(gòu)件的主零件編號(hào)直接在構(gòu)件編號(hào)后面增加“A”，如：SPP311 - 25SH1 - 1 - A；其余零件編號(hào)：模塊號(hào)-P順序號(hào)，如：SPP311 - P1/2/3/4/……

（4）碰撞檢查。模型建完并經(jīng)自檢合格后，還需使用碰撞校核命令進(jìn)行校核，檢查是否存在節(jié)點(diǎn)未設(shè)置、零件相互干涉、螺栓孔超出規(guī)范要求等影響現(xiàn)場(chǎng)安裝的問題。通過三維的可視化檢查，模擬現(xiàn)場(chǎng)安裝場(chǎng)景，不但可以降低出錯(cuò)率，同時(shí)還可以提前解決可能出現(xiàn)的安裝問題。

（5）自動(dòng)套料及提供材料采購(gòu)計(jì)劃。

其一，Tekla自帶的套料軟件Nestmgr能自動(dòng)套料模型所有的板材零件，同時(shí)能結(jié)合工廠設(shè)備的工作方式調(diào)整切割間隙，調(diào)整排版順序（見圖3），不但達(dá)到充分利用材料的目的，同時(shí)也為自動(dòng)化生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

圖3　Tekla自動(dòng)套料排版示意

其二，提供采購(gòu)計(jì)劃。Tekla自帶材料清單，根據(jù)模型導(dǎo)出的清單結(jié)合制造工程中的損耗系數(shù)與規(guī)范要求的技術(shù)條件，即可完成采購(gòu)清單的建構(gòu)。由亞馬爾項(xiàng)目模型自動(dòng)套料程序提供的采購(gòu)計(jì)劃，使用的板材與班組工人排版相比較，材料節(jié)省率可達(dá)到5％以上，能最大程度減少型材的拼接焊縫，型鋼拼接數(shù)量不超過50根。

（6）輸出圖紙。鋼板排版圖、型鋼排版圖、鋼板零件圖，型鋼零件圖、型鋼構(gòu)件圖配對(duì)同步輸出圖紙，為流水化預(yù)制提供技術(shù)條件。當(dāng)涉及預(yù)制與安裝同步進(jìn)行時(shí)，必須按照安裝進(jìn)度要求，匹配輸出圖紙。

（7）模型分享。

第一，設(shè)計(jì)工程師導(dǎo)入模型至PDMS軟件，即可檢查結(jié)構(gòu)專業(yè)與設(shè)備、管道、電氣儀表專業(yè)是否存在碰撞，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，降低設(shè)計(jì)出錯(cuò)率。

第二，制造工程師根據(jù)模型，導(dǎo)出各種報(bào)表，節(jié)省大量數(shù)據(jù)輸入工作量，運(yùn)用三維模型對(duì)班組工人進(jìn)行交底，形象直觀，使工人更容易理解施工程序以及技術(shù)要求。

（8）變更管理。在Tekla模型圖紙列表數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立變更升版圖紙清單、升版次數(shù)、升版說明，從而對(duì)升版構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，使圖紙變更升版受控。

3　流水化預(yù)制

3.1預(yù)制要求

適當(dāng)超前（一般一個(gè)星期）鋼板下料，主零件型鋼下料與鋼板下料匹配，組焊工序根據(jù)下料匹配狀態(tài)安排組對(duì)焊接順序，實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)。

3.2工作流程

鋼結(jié)構(gòu)制作的主要流程為：標(biāo)識(shí)移植、切割下料、鉆孔、組裝、焊接、釋放六大工序，施工生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照工序間的流程及各流程工序程序文件進(jìn)行管理。鋼結(jié)構(gòu)制作流程見圖4。

圖4　鋼結(jié)構(gòu)制作流程

3.3Tekla模型的使用

（1）輸出各種報(bào)表，指導(dǎo)生產(chǎn)。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，使用Tekla生成《板材零件清單》《構(gòu)件清單》《構(gòu)件零件清單》，統(tǒng)計(jì)板材下料數(shù)量、型材下料數(shù)量、鉆孔數(shù)量、組對(duì)焊接數(shù)量，在準(zhǔn)確的工程量的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)劃統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)決策時(shí)以構(gòu)件為對(duì)象匹配安排下料、組對(duì)焊接。

（2）輸出數(shù)控文件。使用Tekla輸出的數(shù)控文件，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使數(shù)控切割機(jī)按1∶1的比例自動(dòng)切割，不必手工劃線；數(shù)控文件還可以用于數(shù)控平板鉆孔和數(shù)控三維鉆床，實(shí)現(xiàn)鉆孔的自動(dòng)化操作。從最初的工廠設(shè)計(jì)到加工生產(chǎn)的自動(dòng)化下料鉆孔，均通過模型進(jìn)行傳遞，進(jìn)行信息化管理，實(shí)現(xiàn)了資源共享，不但質(zhì)量提高，而且效率也有明顯提高。

（3）匹配下料鉆孔。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝進(jìn)度及流水化預(yù)制要求，技術(shù)部門通過模型匹配提供排版圖、零件圖、構(gòu)件圖，生產(chǎn)部門匹配安排下料、鉆孔，實(shí)現(xiàn)下料與組對(duì)的無縫對(duì)接。

（4）組對(duì)焊接［1- 3］。根據(jù)模型可直觀發(fā)現(xiàn)立柱組對(duì)焊接的重點(diǎn)與難點(diǎn)，以便針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)交底。

4　安裝

根據(jù)業(yè)主的要求、場(chǎng)地條件與模塊的特點(diǎn)編制施工方案，吊裝順序可通過模型具體到每一根構(gòu)件，達(dá)到精細(xì)管理的目的。

不管是采用分片吊裝，還是采用組框吊裝，均能在Tekla模型中輕易查詢重量及重心位置，為吊裝方案的編制、吊裝設(shè)備的選擇等提供可靠的數(shù)據(jù)。

在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，預(yù)制與安裝往往同步進(jìn)行，這對(duì)預(yù)制順序提出了更嚴(yán)格的要求。根據(jù)模型模擬安裝順序，優(yōu)先安排預(yù)制最先安裝的構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)預(yù)制與安裝的無縫對(duì)接。

5　結(jié)束語

以Tekla為載體，通過運(yùn)用BIM技術(shù)，進(jìn)行工程信息資源共享，信息化管理，整合設(shè)計(jì)、制造、安裝資源，提高效率，降低成本，是一個(gè)必要的過程，也是提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效方式。根據(jù)該工程的實(shí)踐，介紹了Tekla + BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，為今后設(shè)計(jì)、制造、安裝資源的共享及信息的傳遞提供借鑒，也為下料、預(yù)制流水化、自動(dòng)化作業(yè)、精細(xì)化生產(chǎn)管理提供經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］GOST 23118- 1999，Steel Building Structures General Specifications［S］.

［2］EN10025- 2004，European structuralsteelstandard［S］.

［3］AWS D1.1- D1.1M- 2010，Sructural Welding Code—Steel［S］.

Tekla plus BIM Technique Used in FWP5 Engineering Package of Russian Yamal LNG Project

LIYonghong
PetroChina No.6 Construction Co.，Guiling 541001，China

Abstra ct：The construction task of FWP5 engineering package of Yamal LNG project in Russia is located in the Arctic，where the lowest temperature is - 52℃. The structural materials must resist low temperature and the node form is specific. In the whole project construction process including design，detailed drawing，fabrication and installation，the Tekla software is applied，and the BIM management thinking is fully embodied. The objective of resource sharing，collaboration，fine management and efficiency improvement is achieved. This paper illustrates the use of Tekla plus BIM technique in the project configuration design and the project deep design，expounds the prefabrication requirements，work flow and Tekla model usage in pipelining prefabrication course. At last，it discusses the installation work.

Keywords：Yamalin Russia；LNG project；engineering package；Tekla software

doi：10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.03.013

作者簡(jiǎn)介：

黎泳宏（1983-），男，廣西北流人，工程師，2007年畢業(yè)于廣西大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，從事鋼結(jié)構(gòu)與壓力容器工程詳細(xì)設(shè)計(jì)以及制造安裝技術(shù)與管理工作。

Email：260144753@qq.com

收稿日期：2015- 11- 21