BIM技術(shù)在工業(yè)化售樓處機電安裝中的實踐

■ 王 維 Wang Wei 王 琳 Wang Lin

BIM技術(shù)在工業(yè)化售樓處機電安裝中的實踐

■ 王 維 Wang Wei 王 琳 Wang Lin

隨著工業(yè)化建筑規(guī)模的擴大及形式的多樣化，機電安裝工程作為工業(yè)化建筑不可缺少的重要部分，也隨之復(fù)雜化，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工難度不斷提高。文章以寶業(yè)·愛多邦項目售樓處為例，從建模、深化設(shè)計到生產(chǎn)，再到施工，闡述BIM技術(shù)在該項目中的機電實踐。

BIM技術(shù)；機電安裝；建筑工業(yè)化；深化設(shè)計

【Abstract】With the expansion and diversifi cation of industrialized buildings， M&E installation engineering， as the indispensable important part of industrialized buildings， became more complicated， so did its technical standards and construction difficulties. The paper， taking the real example of Baoye - Aiduobang real estate sales office，elaborated the M&E application of BIM technology in this project during periods of establishing model， deepening design， producing and constructing.

0　引言

近幾年，隨著BIM的推廣與普及，各企業(yè)相繼開始進行BIM嘗試探索，相關(guān)政府部門也是大力支持。BIM設(shè)計，要求在建筑施工前，即模擬建造該建筑，以利于提前發(fā)現(xiàn)各種問題，并及早準(zhǔn)備問題的解決方案，使項目更順利地進行。然而在各企業(yè)嘗試運用BIM時，會受到不少阻力，特別是設(shè)計、施工、運維的獨立分開，使信息傳遞受到阻礙。

青浦愛多邦項目是寶業(yè)集團上海公司開發(fā)建設(shè)的一大型全裝配式建筑社區(qū)。作為預(yù)制混凝土裝配式建筑示范項目，其售樓處的BIM機電從深化設(shè)計到生產(chǎn)、指導(dǎo)施工，進行了全過程的協(xié)同應(yīng)用。

1　項目概況

寶業(yè)·愛多邦項目是由寶業(yè)集團牽頭，在上海打造的預(yù)制混凝土裝配式建筑示范項目。該項目屬于青浦區(qū)新城一站大型社區(qū)的規(guī)劃范圍，基地北側(cè)是城市次干道——規(guī)劃四路，南側(cè)是北淀浦河路，東側(cè)是規(guī)劃五路，西側(cè)毗鄰配套學(xué)校，總用地面積27 938.2m2，總建筑面積83 311 m2，售樓處（圖1）建筑面積1 112 m2。項目100%采用裝配式建筑，其中，售樓處采用預(yù)制混凝土裝配式結(jié)構(gòu)與裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)相結(jié)合，包括了預(yù)制框架柱、預(yù)制預(yù)應(yīng)力框架疊合梁、SP預(yù)應(yīng)力空心樓板及壓型鋼板組合樓蓋等。項目集設(shè)計、生產(chǎn)、施工、裝修及管理于一體，并由BIM技術(shù)作為集成管理的主線。

圖1　售樓處效果圖

2　BIM團隊

寶業(yè)集團上海公司是集BIM咨詢團隊、設(shè)計管理團隊、深化設(shè)計團隊、PC生產(chǎn)加工團隊、施工團隊于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)降募象w。各團隊之間具有良好的溝通協(xié)調(diào)能力，保障了BIM在以業(yè)主為主導(dǎo)的模式下順利開展實施。

寶業(yè)·愛多邦項目BIM設(shè)計團隊（圖2）涵蓋建筑、結(jié)構(gòu)、機電、信息管理等專業(yè)，專業(yè)分布合理，形成了一支能力互補、專業(yè)齊全的高效團隊，同時為集團項目和對外項目提供高效的信息化解決方案。

3　主要軟件模型的應(yīng)用

圖2　團隊組織架構(gòu)

項目主要采用Autodesk Revit、Nemetschek Allplan等軟件建立土建及機電三維模型，并配套使用Autodesk Naivsworks等軟件，在機電方面主要完成設(shè)備安裝碰撞問題、合理排布、功能優(yōu)化、輔助生產(chǎn)、輔助出圖、指導(dǎo)施工、成本控制等方面的工作。本工程建模范圍主要有地下1層，地上8棟主樓分別在16～18層，以及本文主要講述的2層售樓處。建模深度為可配合出圖及施工的精確幾何。

4　機電項目BIM實踐

4.1協(xié)同建模

愛多邦售樓處通過Revit軟件基于每個專業(yè)的自身搭建，進行BIM協(xié)同建模。每個專業(yè)首先約定好模型中心原點，然后由建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)帶頭搭建，標(biāo)高由建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)定，由其優(yōu)先協(xié)同溝通并根據(jù)不同注意點（表1）建模，確認(rèn)無誤后提交給機電專業(yè)。機電專業(yè)以建筑結(jié)構(gòu)模型為載體并根據(jù)不同的注意點（表1）建模，在協(xié)同搭建過程中，避免了一些同一空間多專業(yè)的沖突問題，如在復(fù)雜區(qū)域，可以協(xié)同預(yù)判，避免了在深化設(shè)計階段進行重大設(shè)計變更及再深化這樣反復(fù)的過程。

BIM協(xié)同建模之后，繼而以協(xié)同文件深化整合成中心文件。此文件中包含所有專業(yè)的模型及所有專業(yè)特有的系統(tǒng)、參數(shù)、族。在許多早中期BIM應(yīng)用階段，很多企業(yè)在BIM 機電上會以圖層過濾器等方法來進行分類。這種方法確實能對各專業(yè)分類，但卻以繁雜而重復(fù)工作的形式形成一個周而復(fù)始的分類過程，在參數(shù)計算上也不利于統(tǒng)計計算。此項目在Revit中使用系統(tǒng)分類，即便是每個機電專業(yè)中的小分類，同樣可以做到有序和一勞永逸。

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表達與交換是BIM協(xié)作的核心，BIM模型作為專業(yè)間協(xié)同的中介媒體，將各不同專業(yè)的信息模型整合到一起，大大縮短了此項工作的周期。

表1　建模注意點

愛多邦項目售樓處各專業(yè)通過BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計，建筑（圖3）、結(jié)構(gòu)（圖4）、暖通（圖5）、給排水（圖6）、電氣（圖7）多專業(yè)協(xié)同搭建，提早解決單專業(yè)問題，并提前發(fā)現(xiàn)一些空間多專業(yè)的沖突問題，從而提高了設(shè)計和施工效率。

圖3　建筑模型

圖4　結(jié)構(gòu)模型

圖5　暖通模型

圖6　給排水模型

圖7　電氣模型

圖8　工作集各專業(yè)分類

4.2管線碰撞與管線綜合

機電安裝功能主要是提供持續(xù)舒適的室內(nèi)環(huán)境、電力通信供應(yīng)、預(yù)防火災(zāi)、水源供應(yīng)及污廢水排出，因此，機電系統(tǒng)常被比喻為賦予建筑物生命的系統(tǒng)。本項目中，機電專業(yè)主要有通風(fēng)空調(diào)、防排煙、給水、排水、消防水、強弱電等；模型更細分為通風(fēng)、防排煙、空調(diào)水、給水、排水、消火栓水、噴淋主干水、噴淋支水、電力、照明、弱電等系統(tǒng)（圖8）。因本項目售樓處機電系統(tǒng)相對復(fù)雜多樣，使得管線綜合工作具有更大的挑戰(zhàn)。此外，不同專業(yè)的設(shè)計圖按傳統(tǒng)方式由不同設(shè)計人員單獨完成，專業(yè)間缺少必要的信息溝通，這同樣給管線協(xié)調(diào)工作帶來了困難。傳統(tǒng)管線綜合和協(xié)同工作是在各個專業(yè)設(shè)計完成之后，將不同專業(yè)的設(shè)計疊放在一起，通過綜合找出管線碰撞部位，按照一定的優(yōu)先順序進行調(diào)整。但是，一個復(fù)雜龐大的機電系統(tǒng)，即便某個區(qū)域調(diào)整完畢確定沒問題之后，其周圍的系統(tǒng)也可能繼而發(fā)生問題，這種傳統(tǒng)的管線協(xié)調(diào)方式往往需要多次的整合才能確定方案，對工期也會造成影響。對此，我們對售樓處機電模型進行管線碰撞及管線綜合：主要通過Revit協(xié)同搭建模型，而后將整合后的模型導(dǎo)入Navisworks進行管線碰撞檢查，再將碰撞報告送到相關(guān)部門，并在此基礎(chǔ)上運用BIM技術(shù)進行管線綜合并提交。

4.2.1管線碰撞

在碰撞檢查上，售樓處運用的是間隙碰撞。一般情況下，碰撞分為硬碰撞和間隙碰撞（軟碰撞）。硬碰撞即指兩個構(gòu)件之間發(fā)生交叉碰撞；間隙碰撞指實體間實際并沒有碰撞，但間距和空間無法滿足相關(guān)施工要求。

碰撞檢查又分為單專業(yè)的碰撞檢查及多專業(yè)的碰撞檢查。單專業(yè)碰撞檢查相對簡易，只在單一專業(yè)內(nèi)查找碰撞，設(shè)計者只要將某一專業(yè)導(dǎo)入即可進行碰撞分析。多專業(yè)綜合碰撞檢查包括暖通、給排水、電氣、結(jié)構(gòu)、建筑之間的碰撞。為了使碰撞檢查效率更高、更清晰明了，可以將項目劃分為幾個區(qū)域分別進行碰撞檢查。本項目售樓處就是通過劃分區(qū)域之后，進行多次多專業(yè)檢查分析，從而匯集多處碰撞點（圖9）并得出分析報告。

圖9　碰撞點

在碰撞分析報告上，通過Navisworks軟件將所有符合碰撞條件的碰撞點（圖10）查找出來，生成碰撞點列表。每條碰撞點信息包括碰撞類型、碰撞深度、具體三維碰撞情況。這些碰撞點會有相當(dāng)?shù)臄?shù)量，要在所有碰撞點中羅列出每個區(qū)域主要的碰撞點，并生成碰撞分析報告（圖11）。通過報告可清晰發(fā)現(xiàn)原設(shè)計存在的問題（如機電各專業(yè)管線交叉碰撞與結(jié)構(gòu)沖突等無法安裝的問題），再根據(jù)報告分析出碰撞的主要原因，然后通過管線綜合解決問題。這既提高了使用者的效率，也提高了項目進程的效率。

圖10　Navisworks碰撞點

圖11　碰撞分析報告

在管線綜合上，應(yīng)用Revit布置和調(diào)整各種管道時，由于涉及到BIM所有團隊及設(shè)計人員的配合，需要明確管綜規(guī)則及管道布置優(yōu)先級，必須做到以下幾點：①必須符合設(shè)計要求且不影響系統(tǒng)的使用功能；②必須符合國家有關(guān)施工質(zhì)量驗收規(guī)范要求；③盡量采用聯(lián)合支架，提高樓層凈空；④考慮管線之間的安裝、操作空間；⑤考慮管線的安裝順序影響；⑥考慮管線之間的安全及相互干擾距離要求；⑦遵循管線互相謙讓布置原則及各種水管線系統(tǒng)布置原則；⑧遵循通風(fēng)管線系統(tǒng)布置原則；⑨遵循弱電系統(tǒng)管線布置原則；⑩考慮提高觀感質(zhì)量原則（圖12）。

本項目基本遵循以下要點：

（1）小管讓大管，因為小管避讓所增加的費用小。

（2）臨時管讓永久管，因為臨時管道使用完后，需要拆除。

（3）新管讓舊管，因為已經(jīng)安裝好的舊管道正在使用，更改起來較麻煩。

（4）壓力管讓重力管，因為重力流管道改變坡度困難。

（5）金屬管讓非金屬管，因為金屬管容易彎曲、切割和連接。

(2)護理滿意度:采用我院自制激光治療患者護理滿意度調(diào)研問卷,調(diào)研痤瘡患者的護理滿意度,問卷為百分制,根據(jù)具體評分評價滿意度,其中80-100分為非常滿意,60-79分為滿意,0-59分為不滿意。治療總滿意率=(非常滿意+滿意)/總例數(shù)×100%。

（6）冷管讓熱管，從工藝和節(jié)約的角度，熱水管道短更有利。

（7）給水管讓排水管，因為排水管為重力流，有坡度要求，敷設(shè)時受到限制。

（8）低壓管讓高壓管，因為高壓管道施工技術(shù)要求高，造價高。

圖12　管綜之后

（9）氣管讓水管，因為水管比氣管造價高，水比氣流動動力費用更大。

（10）閥門管件少的讓管件多的。（11）電管讓水管，因為電管安裝維修方便、費用低。（12）弱電讓強電，因為弱電導(dǎo)線更小，便于安裝且費用低。（13）水管讓風(fēng)管，因為風(fēng)管一般較大，占空間大。（14）熱水管讓冷凍管，因為冷凍管造價高，管道短會較有利。

除了這些管綜要點，項目還采用了“分層”的思維對各管道標(biāo)高及走向進行調(diào)整?？紤]設(shè)備的實際尺寸大小、支架安裝位置、各專業(yè)管線之間的間距等情況，同時結(jié)合售樓處實際情況，進行如下考慮：首先，基于售樓處內(nèi)裝屬于異形裝飾，特別是配合的暖通專業(yè)，應(yīng)滿足其風(fēng)口、裝飾風(fēng)口和吊頂?shù)你暯訂栴}；其次，基于售樓處中空調(diào)冷凝水管的排布及整體機電數(shù)量及凈高要求，整體機電安裝高度也應(yīng)優(yōu)先考慮；另外，還應(yīng)考慮售樓處的區(qū)域功能使用劃分。機電模型要盡量做到最優(yōu)化，特別是做到安裝方便，施工管件數(shù)量最少且不影響其功能，以及運維、管線排布檢修方便、運維效率（圖13）。

此次愛多邦售樓處的管線綜合中，還結(jié)合了工業(yè)化預(yù)制件特點、管線穿墻穿板的定位協(xié)同結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，并結(jié)合模型具體情況，合理確定機電設(shè)備管綜，確保后續(xù)工廠生產(chǎn)預(yù)制件合理精確。此時的機電模型（圖14），即可進入下一階段。

4.3輔助生產(chǎn)

圖13　完成版機電結(jié)構(gòu)模型

寶業(yè)工業(yè)化模式下的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，要以保證模型的精準(zhǔn)為前提，再通過現(xiàn)場測繪、放樣等更精確的技術(shù)，進行BIM數(shù)字化建造。在售樓處管綜環(huán)節(jié)確定通過后，根據(jù)模型進行預(yù)制件深化設(shè)計，隨后到工廠做預(yù)制件時提前精確預(yù)留洞（圖15）。從生產(chǎn)構(gòu)件環(huán)節(jié)開始，就把預(yù)留洞事情考慮進去，省下了現(xiàn)場開洞環(huán)節(jié)，避免現(xiàn)場留洞變更以及留洞完成后的養(yǎng)護定型等工期（相當(dāng)于省下了大量的人工、材料）。顯然，通過BIM信息集成化，實現(xiàn)設(shè)計精細化、工序模擬化、預(yù)制工廠化、施工機械化、管理信息化，最終可為項目帶來節(jié)約成本、綠色環(huán)保等的效果。

圖14　售樓處正門視角透視機電模型

圖15　預(yù)制樓板預(yù)留洞

4.4輸出成果

通過BIM技術(shù)管線綜合，有了模型，但如何使用，這是大家普遍關(guān)注的問題。在青浦愛多邦售樓處項目中，由于各個部門需求點不一樣，所以BIM輸出成果類別較為豐富，如平面圖（圖16）、三維節(jié)點圖、三維可調(diào)節(jié)圖（圖17）、剖面圖（圖18）、三維剖面圖（圖19）及漫游、施工模擬等視頻文件。這些輸出成果格式均為常用格式，如3D CAD、3D PDF、jpg、wmv等，支持大眾配置的電腦及pad等設(shè)備瀏覽查閱，同時也方便打印。

4.5輔助出圖

愛多邦售樓處通過BIM技術(shù)管線綜合后，將生成的相應(yīng)碰撞報告、3D CAD圖提供給相關(guān)部門。最終，機電深化設(shè)計單位可根據(jù)報告及模型，深化修改機電施工設(shè)計圖，從而避免了因傳統(tǒng)管線綜合對設(shè)計工期造成的影響，大大提升出圖效率。

圖16　模型對應(yīng)平面CAD圖

圖17　3D可調(diào)CAD模型

另外，結(jié)合BIM管綜技術(shù)，協(xié)同結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，出包含預(yù)留洞的預(yù)制件加工圖，便于工廠精確生產(chǎn)預(yù)制件。

圖18　模型對應(yīng)剖面CAD圖

圖19　3D可調(diào)CAD剖面模型

4.6指導(dǎo)施工

愛多邦售樓處管線綜合后的模型不僅用于輔助出圖，在施工現(xiàn)場更有極大用處。傳統(tǒng)的平面綜合圖，不僅本身可能存在碰撞問題，而且平面圖紙本身看起來錯綜復(fù)雜；而3D BIM模型（圖20、21）則是直觀的、可視化的。通過簡便的可視化圖紙，管線走向、標(biāo)高均可以全部到位、一目了然，并通過模型和測繪儀的配合使用，在復(fù)雜區(qū)域精確定位，且安裝后密集管線區(qū)域的空間布局也將變得更為合理，這使得施工難度大大降低，更節(jié)約了時間、人工、返工材料等多項成本。據(jù)現(xiàn)場機電負責(zé)人統(tǒng)計，通過BIM技術(shù)的運用，各項成本減少了10%以上。

5　結(jié)語

BIM機電在寶業(yè)·愛多邦項目售樓處中的實踐應(yīng)用，從深化設(shè)計、生產(chǎn)到施工，在每一個環(huán)節(jié)都得到了良好的協(xié)同。設(shè)計方面，無論是進度還是設(shè)計變更，得到了明顯的優(yōu)化；生產(chǎn)方面，做到了參數(shù)化的預(yù)留洞預(yù)制件，精確度更是毫米級別；施工方面，更是不存在機電變更返工現(xiàn)象。售樓處僅是愛多邦項目的一部分，機電專業(yè)也僅是建筑里的一部分，在接下來整個項目的深化設(shè)計、生產(chǎn)、施工中，寶業(yè)上海公司BIM團隊將繼續(xù)努力，協(xié)同各部門，實現(xiàn)BIM技術(shù)在愛多邦項目實踐中的更多成功突破。

Application of BIM Technology in M&E （Mechanical and Electronical） Installation of Industrialized Real Estate Sales Offi ce

BIM technology， M&E installation， building industrialization， deepen design

圖20　3D局部復(fù)雜點模型1

圖21　3D局部復(fù)雜點模型2

王維，寶業(yè)集團上海建筑工業(yè)化研究院BIM工程師；王琳，寶業(yè)集團上海建筑工業(yè)化研究院BIM信息管理員。

2015-12-23）