化工项目总图设计中的BIM应用

张振涛

摘要：化工在我国国民经济中占有重要地位，是我国的基础产业和支柱产业。每年都有大量的化工项目需要建设、改造和扩建。在化工项目建设过程中，建设、监理、设备制造、设计单位和政府有关部门需要密切配合，投入大量的人力、物力和财力来完成。从化工企业总平面运输设计的角度出发，结合工程设计经验，探讨了在总平面布置、竖向设计和道路设计中节约土地、管道、土石方和道路投资的策略。强调总平面设计师要加强和形成对建设项目环境保护和投资控制的意识。针对目前石油化工厂进行技术改造的总图运输設计过程存在的问题，文章从实践角度出发，分析了总图运输设计的基本特点，并提出了设计控制的方法对策，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明，总图运输设计需与化工厂所处的建设条件进行结合，以提高设计方案确定的科学合理性。

关键词：石油化工;总图运输设计;BIM应用

引言

石油化工厂的生产建设，是满足地区进行工业现代化发展建设需求的关键。为适应当前的可持续建设环境，相关人员通过对其进行技术改造来提高生产建没的节能环保效果。然而，在对总图运输进行设计控制过程中，研究人员并未对所处的环境条件进行充分掌握，这就导致石油化工厂的技术改造难以发挥出相应的效果价值。为此，技术改造人员应对总图运输设计基本特点进行分析，以使设计工作的开展起到事半功倍的作用。BIM继计算机辅助绘图CAD技术之后，为工程总图设计领域带来了第二次革命，是从二维图纸到三维设计布局;利用BIM三维模型，对工程进行项目的模拟性、可视化的演示，创建三维模型进行模拟建造，查找发现存在问题，优化设计方案，减少现场签证和设计变更，提高设计质量，节省建设周期。

一、优化平面布置，节约土地投资

1.施工组合合理，间距控制灵活

在化工企业的总体布局中，设施之间一定的安全距离是保证设施安全运行的重要保证，也是国家规范的要求。但是过大的安全距离会降低企业用地的利用率，安全比什么都重要。一般平面设计师需要灵活运用代码，考虑如何优化布局，使各种设施之间的安全距离最小化，以满足国家标准的要求，达到节约用地的目的。功能分区使性质相似的设施尽可能地位于同一区域，为综合建设提供空间。

2.重视功能分区，同类设施集中设置

在总体布局中，功能分区是做好总体布局的基础。合理的功能分区不仅形成了整齐美观的厂房布局，便于后续生产管理，而且节约了土地。化工厂一般分为行政办公和生活服务设施、生产设施、公共工程和辅助设施、储运区、开发保留区等。功能区内设施性质相似。集中安装可减少功能区与功能区之间的安全距离，便于管理，形成疏散布局和节约用地。

3.研究石油化工厂技术改造中总图运输设计的现实意义

石油化工厂技术改造工作中的总体运输设计，是根据工程所处环境进行确定的，即按照工艺要求、物料流程以及建设标准来提高建没控制的科学合理性。具体的没计内容包括：化工厂内部的各种构筑物、综合管线平面关系、交通运输设施以及竖向关系等。

二.根据工艺布置节省管材投资

化工项目生产设施中的大部分物料通常采用管道运输。同时，循环水、海水淡化等公用事业也通过管道输送。管道成本在化工建设投资中占很大比重。因此，一般的平面设计师应尽量考虑布局，使管道畅通、连续、短小，节约管道。

1.合理确定高程，节约土方投资

土方投资在化工建设项目中占一定比例。工厂布局不合理，不仅会造成大量土方工程，还会在后续工作中造成较大的管理运营成本。为了减少这些投资，有必要合理确定垂直平面和海拔高度的工厂。厂房立面受原有内部地形及外部相关因素的影响。厂区内原有地形坡度小于2%，一般垂直布置，坡度平缓。如果场地原有地形十分平坦，不利于排水，可以在道路交叉口和道路边缘设置之字形沟壑，而不是刻意修建斜坡和增加土方工程来排水。

2.符合工艺流程，顺畅、连续、快捷

工艺流程是化工企业总体布局的基本设计依据。在布局上，首先要满足生产工艺和功能的要求，保证生产工艺的合理性和连续性，避免生产过程中不合理的往复流动。根据设备上下游流量的关系，与管道直接连接的设备应尽量安排在一起，尤其是与昂贵管道连接的设备。即使在普通的管道连接设备中，如果不按工艺流程布置管道，也会增加管道长度，增加建设投资。同时，在工厂运行管理过程中，稳定的工艺布置也方便了现场操作人员的管理，节约了管理成本。

3.接近生產负荷，争取最短管道

化工企业一般需要为循环水、脱盐水、蒸汽、煤气、电力等生产设备供电。因此，总体规划设计人员需要了解负荷中心的位置，尽量安排负荷中心附近的公共设施，可以有效降低管道铺设和能耗损失。因此，在规划中不能坚持公共设施和辅助设施必须集中在功能区的原则，采取适当的分散化，通过优化合理的布局，达到节约公共工程管线的目的。

4.竖向布置

为满足石油化工厂改造场地标高建设需求，竖向布置，应综合工厂生产情况、交通运输环境以及建筑物规划现状，来提高设计控制的科学合理性。具体来说，设计人员应同时进行总平面布置，即综合考虑化工厂所处的地形地质条件与排水系统，来提高设计控制的优化效果。

5.总平面布置

总图运输设计人员应强化总平面布局与内部环境沟通的协调性，即根据既定的规范标准与工程建设条件来确定设计控制方案。此过程，技术改造人员应保证生产建设的工艺流程与总图运输设计相适应。这是因为工艺里程决定了物流运输的强度与空间定位。具体来说，就是通过新建石油化工厂的方式进行布置，以保证生产资料能够以持续状态进行供给。在实际的生产改造过程，应强化场地的分区与主干管的布设，以为场区的生产建设与装置运行质量控制提供便利。

三.优化道路设计，节约道路投资

1.合理划分路面宽度，分类确定路面厚度

确定道路铺设范围后，需要确定道路的宽度。工厂道路按功能一般分为主路、副路、消防路、检修路和车间引路。不同类型的道路有不同的功能和宽度。避免使用相同宽度，不仅浪费，而且不合理。一般情况下，主路和副路可以采用双向道路。使用单行道进行消防和维护。车间方法可根据门的坡度宽度进行調整。在确定道路宽度后，我们可以根据车辆的数量、类型和荷载对道路结构的厚度进行分类确定。

2.合理划分街区，减少道路数量

街区是被通道或道路包围的区域。在企业的整体布局中，街区划分越细，当然有利于设施之间的交通和消防，但不可避免的会导致道路铺装过多，从而增加施工成本。为了满足交通、消防、养护等方面的需要，增大砌块的尺寸，减少砌块的数量，可以有效地减小道路的铺设范围。

3.弹性设计

此特点主要体现在，设计人员要综合考虑石油化工厂实际生产建设过程可能出现的各类问题，以对设计方案进行灵活性控制，进而使出现的问题影响处在可控的范围之内。这里的变动可能是，化工厂建没超出工期要求或是造价超出预算。此问题情况下，弹性设计就能保证即使处在失误的经营发展状态下，仍有可控制的空间。

4.動态性

研究表明，石油化工厂技术改造人员在进行总图运输设计时，应将企业经营发展的总体规划方向作为目标，即通过预测与规划来提高化工厂的改造效果。具体实践手段，为不断搜集信息数据，并将实际生产情况作为依据，来对企业生产建设进行动态化调整。如此，总图运输没计就能满足发展建设的可持续性需求。

5.交通运输设计

交通运输设计需要对所生产的产品化学特性进行适当评估之后确定的，所运输的产品是固态还是液态，是否是可燃物质，是否有毒，是否有腐蚀性，是否会对周围的环境产生影响及每种运输方式的运输成本等都需要评估，由此才可以确定该企业是否选择高安全性的运输方式进行运输。同时在具体设计的时候要考虑生产工作的热源安全对于人流线路和货运线路的影响，保证生产的安全性和科学性。

6.在总图设计阶段BIM应用

对于大型复杂化工工程项目，将BIM技术应用于三维场道和建筑物布局设计，使综合设计具有明显的优势和意义。BIM模型是整个设计的实物“预览”，建模过程也是一个全面的“三维空间校对”过程。在此过程中，可以发现设计中隐藏的大量问题。这些问题往往不涉及规范，但它们与专业合作或空间高度冲突密切相关，这在传统的单一专业审查过程中很难被发现。总之，BIM三维空间布局设计，可以更加直观、清晰、高效、全面、准确的模拟现场情况，帮助设计院协调各专业的平面和空间的布置，从而更好的完成总图的设计工作

结束语：综上所述，化工项目总图运输设计是一项综合性的设计工作，由于其自身的原因，不仅会影响到建设投资本身，还会影响到其他相关专业的投资。因此，在化工建设项目的设计中，设计师应具有投资控制意识，注意节约项目投资。我将以自己的设计经验和知识，与相关专业和部门进行沟通，不断比较和优化设计方案，力求达到既技术先进又经济合理的设计成果，为项目创造良好的技术经济效益。

参考文献：

[1] 宋伟.浅析石油化工总图运输设计的节约用地措施[J].中国新技术新产品，2015（14）.

[2] 张道南.总图运输设计与节约用地探讨[J].智能城市，2018（14）.

（作者单位：烟台万华电子）