BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

王向明

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院　福建福州　350001)

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BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

王向明

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院福建福州350001)

結(jié)合具體工作實(shí)踐，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)在工程建設(shè)項(xiàng)目電氣專業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并基此，引入VR技術(shù)對電氣設(shè)備的運(yùn)行管理——全新的三維運(yùn)營管理模式。

可行性研究；電氣設(shè)計(jì)；三維建模；可視化；三維運(yùn)營管理

0　引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來越多的大型工程項(xiàng)目投入到建設(shè)中，這些工程項(xiàng)目從前期立項(xiàng)到竣工驗(yàn)收投入使用，過程階段多(包含前期方案、工程咨詢、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工建設(shè)管理、造價(jià)管理、運(yùn)營維護(hù)等)，各單位部門的參與方多(包含建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、工程咨詢、施工單位、造價(jià)管理、物業(yè)管理等)，涉及的專業(yè)多。每個(gè)階段、部門之間、專業(yè)之間圖紙交付、信息交流的工程量大，僅憑傳統(tǒng)的“二維圖紙模式”已經(jīng)滿足不了大型工程建設(shè)的需求。BIM(建筑信息模型)是把建筑里的每個(gè)“零件”信息化、參數(shù)化，關(guān)聯(lián)化，采用“搭積木”的方式，把各階段、各專業(yè)結(jié)合在一起，協(xié)同管理，貫穿工程項(xiàng)目的全生命周期。傳統(tǒng)的二維圖紙可能需要成百上千張圖紙來表達(dá)的，運(yùn)用BIM技術(shù)，一個(gè)BIM模型可以說明。使用管理簡單、準(zhǔn)確度高、三維模型可視性強(qiáng)。近年BIM技術(shù)越來越成熟，在工程項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段的運(yùn)用有很多成功的案例，在力求精細(xì)化作業(yè)的裝配式建筑中起著舉足輕重的作用。

1　項(xiàng)目可行性研究、方案階段

項(xiàng)目前期是項(xiàng)目最重要的階段，通過可行性研究的規(guī)劃分析決定項(xiàng)目的功能、規(guī)模、投資等各項(xiàng)性能指標(biāo)，建筑師通過方案文本、效果圖等形式向建設(shè)單位表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，業(yè)主對建筑的成果的理解較多的還是靠“想象”。利用3DMAX等軟件的三維建模也只適應(yīng)在方案階段，施工圖的表達(dá)又是另外一回事。在前期方案階段引入BIM技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)，獲取項(xiàng)目用地的日照信息、地形信息以及對項(xiàng)目地塊進(jìn)行豎向分析、風(fēng)向分析等，在場地內(nèi)構(gòu)建建筑模型，復(fù)雜地形的建筑物利用BIM模型進(jìn)行參數(shù)模擬，進(jìn)行合理的總平規(guī)劃、人流流線、交通流線等。運(yùn)用BIM三維可視化的特點(diǎn)，生成三維模型(見圖1)或者三維動(dòng)畫，“所見即所得”生動(dòng)地向建設(shè)單位展示設(shè)計(jì)意圖，對功能布局、日照分析、能耗控制等亦有準(zhǔn)確的定位。以電氣設(shè)備房間功能分區(qū)布局為例，選用房間標(biāo)志的命令，可自動(dòng)讀取房間面積，對平面圖中的房間功能分色塊顯示，見圖2。

2　設(shè)計(jì)階段

傳統(tǒng)的CAD二維制圖設(shè)計(jì)，經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：

(1)由于工程的復(fù)雜性、工期緊等原因，容易出現(xiàn)專業(yè)之間配合不到位的修改圖甚至返工，規(guī)模大的工程由于圖紙量多，同專業(yè)的圖紙不一致的情況亦不在少數(shù)，比如平面、立面、剖面不一致，強(qiáng)電平面和弱電平面不一致等。

(2)工作效率低下，簡單重復(fù)的勞動(dòng)過多。

(3)二維的圖紙的可視性差，造成工程設(shè)計(jì)的失誤不易被察覺 。

采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)遇到的問題迎刃而解：

①是可沿用原有方案階段的BIM模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，各專業(yè)協(xié)同作業(yè)，配合度高，專業(yè)之間鏈接提資專業(yè)的文件，一個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)調(diào)整上傳，其他專業(yè)會(huì)收到調(diào)整部位的監(jiān)視信息，提醒做相應(yīng)修改；同專業(yè)之間的調(diào)整亦會(huì)關(guān)聯(lián)，比如在強(qiáng)電平面圖上某配電箱調(diào)整了位置，在弱電平面圖上會(huì)自動(dòng)修改，避免出現(xiàn)同專業(yè)圖紙矛盾的情況。

②采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成平面，對應(yīng)的平面、剖面、大樣圖自動(dòng)生成，“智能化”程度高，設(shè)計(jì)變得簡單?；趓evit的軟件，建筑物的每個(gè)“零件”在BIM都定義為族，每個(gè)族的參數(shù)信息量大，比如電纜橋架的規(guī)格、安裝高度、敷設(shè)電纜的類別等，在設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的設(shè)計(jì)意圖把族設(shè)置在相應(yīng)的位置后，其關(guān)聯(lián)性就形成了，以電纜橋架為例，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，布置好電纜橋架后，若修改其中一段電纜橋架的位置，相連接的彎通、其他相鄰段的電纜橋架會(huì)自動(dòng)調(diào)整，對橋架的注釋，只需一個(gè)命令，會(huì)自動(dòng)注釋電纜橋架的規(guī)格、安裝高度、類別等參數(shù)(圖3)。

③BIM的三維建模設(shè)計(jì)可視度高，準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)師的意圖，減少工程設(shè)計(jì)中的失誤，BIM的三維碰撞檢測在現(xiàn)有工程項(xiàng)目中應(yīng)用最廣，對減少工程返工，節(jié)省造價(jià)，起到重要的作用。

在電氣專項(xiàng)設(shè)計(jì)的變電所專項(xiàng)設(shè)計(jì)中，基于revit的三維設(shè)計(jì)已較多地應(yīng)用于施工圖設(shè)計(jì)。變電所內(nèi)高度、面積有限，電氣設(shè)備體積較大(比如變壓器柜、高壓中置柜等)，電氣設(shè)備有規(guī)定的操作距離，各類電氣設(shè)備多，電纜橋架多。以往的二維設(shè)計(jì)中，照明平面、接地平面、設(shè)置布置平面圖、剖面、大樣圖等繪制圖紙多，較容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤。在某10kv高低壓配電室的專項(xiàng)設(shè)計(jì)中，采用REVIT進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，鏈接建筑RVT文件，復(fù)制監(jiān)視標(biāo)高、軸網(wǎng)，在對應(yīng)樓層的平面視圖中，按規(guī)范要求布置好高低壓配電柜、電纜橋架、照明燈具等，合理布線，繪制供電系統(tǒng)圖，確定配電回路，檢測三維碰撞，自動(dòng)生成剖面和大樣圖，自動(dòng)進(jìn)行電氣注釋，通過BIM技術(shù)使復(fù)雜的設(shè)備用房設(shè)計(jì)變得清晰簡單，出圖圖紙更為準(zhǔn)確(圖4)。

在裝配式建筑設(shè)計(jì)中，精準(zhǔn)定位設(shè)計(jì)施工尤為重要，失誤返工會(huì)嚴(yán)重影響工程造價(jià)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需采用BIM技術(shù)，全方位考慮，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，達(dá)到環(huán)保、降低造價(jià)等效果。

3　造價(jià)控制

傳統(tǒng)的依賴人力統(tǒng)計(jì)的工程量清單，工作繁瑣，容易出錯(cuò)。BIM族參數(shù)化的特點(diǎn)，對工程量清單的統(tǒng)計(jì)是個(gè)突破性的發(fā)展，建筑物的每個(gè)“零件”都準(zhǔn)確地包含各自的信息，在材料表清單統(tǒng)計(jì)中，幾個(gè)命令就可以把建筑物BIM模型內(nèi)所有材料統(tǒng)計(jì)出來，包含面積、體積、長度等各種參數(shù)。比如暖通的風(fēng)管、電氣專業(yè)的橋架、管線等復(fù)雜的工程量的統(tǒng)計(jì)變得簡單。

4　BIM施工模擬階段

傳統(tǒng)的二維圖紙因其可視化程度差，施工技術(shù)人員需要根據(jù)其自身的“經(jīng)驗(yàn)”才能準(zhǔn)確地理解設(shè)計(jì)師的意圖，利用BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)模型，建筑物的每個(gè)細(xì)節(jié)準(zhǔn)確地表示，施工人員根據(jù)BIM模型準(zhǔn)確施工。利用施工模擬軟件導(dǎo)入設(shè)計(jì)師的BIM模型，在建筑物的模擬場景進(jìn)行施工前檢查(圖5)，對有問題的部位提前交底；建立5D模型，增加時(shí)間和施工進(jìn)度的控制，可以完善施工管理，節(jié)省材料和工期。

5　全新的三維運(yùn)營管理模式

在項(xiàng)目交付使用后，運(yùn)營維護(hù)是建設(shè)單位關(guān)心的問題。傳統(tǒng)的施工圖竣工圖是繁重的二維圖紙，難以管理，易丟失，可利用率不高。BIM結(jié)合VR技術(shù)帶來全新的三維運(yùn)營管理形式，項(xiàng)目交付使用后，建設(shè)單位收獲的是準(zhǔn)確的BIM三維文件。這個(gè)BIM三維文件，簡單易操作，對電腦要求不高，無需安裝任何軟件即可應(yīng)用，而且伴隨建筑物后續(xù)的生命周期。打開此三維文件，利用導(dǎo)航地圖(圖6)，管理人員可到達(dá)建筑物的任何部位，對建筑物的任一構(gòu)件進(jìn)行查看，比如點(diǎn)開頭頂?shù)臒艟?，即可查閱該燈具的瓦?shù)、光通量、回路編號(hào)等各種重要參數(shù)(圖7)。建筑物的任一部件有故障等問題，可在模型中對其標(biāo)示具體故障，故障構(gòu)件會(huì)自動(dòng)顯示紅色警告，待故障排查后，刪除故障，紅色警告消除。

6　結(jié)語

BIM技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)各個(gè)階段的應(yīng)用很廣，將很快成為項(xiàng)目建設(shè)中必不可缺的技術(shù)。BIM技術(shù)是個(gè)開放式平臺(tái)，國內(nèi)越來越多的公司投入到BIM技術(shù)的研發(fā)中來，針對BIM的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維、造價(jià)等都有較好的軟件開發(fā)，但是BIM技術(shù)還是個(gè)新興的技術(shù)，雖然好用，卻因?yàn)樵O(shè)備族庫不完善、revit二次開發(fā)欠缺、軟件亦存在不完善的地方等原因，實(shí)用度還不夠廣，需要廣大從業(yè)人員共同努力。

[1]Autodesk Asia Pte Led. Autodesk Revit 2015機(jī)電設(shè)計(jì)應(yīng)用寶典[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015:7.

[2]陸璐，李譽(yù)惠.淺談BIM技術(shù)在現(xiàn)階段電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù)，2015:2.

The application of BIM technology in the electrical design of construction project

WANGXiangming

(Fujian Provincial Institute Of Architectural Design And Research, Fuzhou 350001)

This paper presents a summary of practical work experience, detailed the application of BIM technology in electrical engineering design of construction projects, and introduced the brand new VR technology in the operation management of electric equipments, which is called the 3D operation and management mode.

Feasibility study; Electrical design; 3D modeling; visualization; 3D operation management

王向明(1961.06-)，男，工程師。

E-mail:1647311760@qq.com

2016-06-12

TU855

A

1004-6135(2016)07-0102-03