BIM在機(jī)電安裝施工管理中的應(yīng)用和探索

高文文

（重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，重慶400072）

BIM在機(jī)電安裝施工管理中的應(yīng)用和探索

高文文

（重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，重慶400072）

BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，可在機(jī)電安裝項(xiàng)目中，模擬所有管線的綜合排布位置和工序，并進(jìn)行施工模擬，為工程實(shí)際安裝階段的工作提供更有價(jià)值的信息。該文從機(jī)電安裝的角度，結(jié)合實(shí)際案例，在機(jī)電綜合排布、碰撞檢查等方面的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，驗(yàn)證BIM技術(shù)在機(jī)電安裝施工管理中的作用，并對(duì)BIM技術(shù)對(duì)安裝工業(yè)化進(jìn)程的推動(dòng)作用進(jìn)行了探討。

BIM技術(shù)；機(jī)電安裝；碰撞檢查；推進(jìn)工業(yè)化

基金論文：該論文為重慶市建設(shè)科技計(jì)劃項(xiàng)目2015年重大課題“裝配式住宅建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究集成與示范”（項(xiàng)目編號(hào)：城科字2015第（0-1）號(hào)）論文之一。

1　BIM的應(yīng)用背景

BIM技術(shù)是指用工程化的數(shù)字信息來描述實(shí)體建筑的一種多維模型信息集成技術(shù)。該技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普遍應(yīng)用，在我國還處于探索階段。BIM技術(shù)為建設(shè)工程項(xiàng)目各參與方提供交流、協(xié)作的平臺(tái)，在節(jié)約項(xiàng)目成本、把控工程質(zhì)量、縮短工期等方面做出很多貢獻(xiàn)，其在建筑行業(yè)的發(fā)展作用越來越大。在國家大力推進(jìn)建筑工業(yè)化的進(jìn)程中，機(jī)電安裝行業(yè)也應(yīng)響應(yīng)行業(yè)號(hào)召，依靠技術(shù)創(chuàng)新改革施工管理模式，全面推行機(jī)電安裝工程的工業(yè)化［1］。在過去，建筑機(jī)電安裝僅限于滿足供水供電等簡單要求。現(xiàn)在，隨著智能化樓宇的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)、高速電梯系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、廢水回收系統(tǒng)、消防火災(zāi)報(bào)警等對(duì)機(jī)電安裝提出了更高的要求，系統(tǒng)變得異常復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維繪圖軟件（如CAD）繪制機(jī)電綜合圖紙，由于其局限性，并不能保證其管線布局完全合理。BIM技術(shù)可以模擬所有管線的綜合排布位置和工序，并在三維信息模型中模擬施工，發(fā)現(xiàn)碰撞，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)消除碰撞，減少在施工階段可能存在的錯(cuò)誤損失和返工。

1.1BIM應(yīng)用的必要性

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的可視化的建筑信息模型，可以為機(jī)電安裝提供科學(xué)的協(xié)作平臺(tái)［2］。BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管理，根據(jù)管線施工工序、材料、進(jìn)度、安裝等施工信息，跟蹤項(xiàng)目施工進(jìn)度及施工安全掌控，避免返工及拆除現(xiàn)象，有效地控制項(xiàng)目成本，增加企業(yè)的結(jié)算利潤。

1.1.1優(yōu)化項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)流程

大多數(shù)建筑項(xiàng)目工程量巨大，體系龐大而繁雜，包含了大量的信息。通過BIM技術(shù)建立的信息模型，可直觀地展現(xiàn)管網(wǎng)如管道、網(wǎng)線、電線以及相關(guān)管井的具體位置和參數(shù)信息，并且可以在圖上直接讀取相互位置關(guān)系，便于維修。在構(gòu)件進(jìn)行位置移動(dòng)和更換時(shí)，可以在模型中做出信息更新，記錄更改的時(shí)間和維護(hù)信息，保證信息的完整性和準(zhǔn)確性［3］。BIM是建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新技術(shù)，利用信息技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行建模與仿真，優(yōu)化整個(gè)業(yè)務(wù)流程，提高效率，減少浪費(fèi)，控制成本。

1.1.2施工模擬

原來的施工沖突主要體現(xiàn)在施工過程中對(duì)其他專業(yè)或者工種、工序不了解，因此在解決沖突時(shí)大多方案要受限于施工現(xiàn)場已完成的部分，進(jìn)行被動(dòng)的變更，造成返工或者部分拆除，既增加了成本，又拖延了工期。如果利用BIM技術(shù)將建筑和機(jī)電設(shè)備管線進(jìn)行三維建模，依照實(shí)際尺寸按照次序布置管線，并對(duì)信息模型進(jìn)行碰撞檢查，在設(shè)計(jì)建模階段就可發(fā)現(xiàn)各種沖突與碰撞，及時(shí)調(diào)整，進(jìn)而減少了不必要的返工，提高了安裝的一次成功率。

1.2BIM技術(shù)的最大特色

參數(shù)化設(shè)計(jì)是BIM技木最大的特點(diǎn)［4］。立足這一優(yōu)勢，可以嘗試將BIM技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電安裝項(xiàng)目中，根據(jù)項(xiàng)目要求將模型進(jìn)一步深化，對(duì)每一個(gè)末端點(diǎn)位進(jìn)行校核，在施工方案確定之前，預(yù)先檢查管線碰撞問題，并及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，避免后期施工因圖紙問題帶來停工以及返工，降低返工成本同時(shí)減少資源浪費(fèi)，從而達(dá)到真正指導(dǎo)施工的目的。

2　BIM技術(shù)運(yùn)用

2.1項(xiàng)目概況

某學(xué)生宿舍樓建設(shè)項(xiàng)目工程體量較大但機(jī)電安裝工程復(fù)雜程度一般，含電氣系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、樓宇智控等。在項(xiàng)目初始階段，各專業(yè)技術(shù)人員首先將二維建筑結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)入Revit軟件，然后定義平立剖面位置，即可自動(dòng)生成相應(yīng)的平、立、剖面圖，同時(shí)創(chuàng)建建筑項(xiàng)目信息模型，做好施工信息管理。根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度和各專業(yè)要求，利用BIM技術(shù)檢測消防和機(jī)電等模塊部分之間的碰撞問題，并形成碰撞報(bào)告，依據(jù)優(yōu)先原則對(duì)碰撞部位消除碰撞，優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效控制建筑和結(jié)構(gòu)圖紙的一致性，最終生成三維管線綜合圖、二維施工圖，合理進(jìn)行機(jī)電管線綜合排布，有效安排施工工序，減少了在施工過程因建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖突造成的返工、拆改。

2.2三維模擬及碰撞檢查

通過可視技術(shù)建立三維模型，可對(duì)模型平移、旋轉(zhuǎn)，可創(chuàng)建三維漫游動(dòng)畫（圖1），其虛擬現(xiàn)實(shí)圖如同工程師身臨其境，透過三維視角審核圖紙，進(jìn)而簡化了圖紙審核的工作量。

圖1　三維漫游動(dòng)畫

利用BIM軟件將建筑、結(jié)構(gòu)等影響到機(jī)電專業(yè)的模型進(jìn)行整合，然后分別進(jìn)行碰撞檢查。在有發(fā)生碰撞時(shí)，相互協(xié)調(diào)碰撞，把問題提前優(yōu)化，把影響較大的問題反饋給相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)修改（圖2）。通過碰撞檢測可以看出消防管道與暖通有明顯的沖突，通過協(xié)商，把橋架的位置進(jìn)行調(diào)整，解決碰撞。

圖2　消防管道與暖通碰撞

3　BIM推動(dòng)機(jī)電安裝工業(yè)化進(jìn)程

機(jī)電安裝項(xiàng)目本質(zhì)上是工業(yè)化制造和現(xiàn)場施工安裝結(jié)合的產(chǎn)物，機(jī)電安裝工業(yè)化目標(biāo)之一就是提高工業(yè)化制造，而工業(yè)化制造要經(jīng)過制圖、工廠制造、運(yùn)輸儲(chǔ)存及管理等重要環(huán)節(jié)，如果設(shè)計(jì)制圖不準(zhǔn)確則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品無法裝配，重新制造導(dǎo)致成本上升，運(yùn)輸出問題導(dǎo)致工期延誤。而BIM技術(shù)的三維模型、裝配模擬等環(huán)節(jié)可以完成傳統(tǒng)的“二維圖紙—深化圖紙—加工制造”流程，為機(jī)電安裝工作提供先進(jìn)的技術(shù)保障。

3.1工廠化預(yù)制生產(chǎn)

工廠化預(yù)制生產(chǎn)是按照設(shè)計(jì)圖中機(jī)電構(gòu)件的尺寸進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn)。工廠化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面。

（1）規(guī)?；a(chǎn)。BIM技術(shù)可以對(duì)機(jī)電構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化及可視化設(shè)計(jì)，并且自動(dòng)關(guān)聯(lián)生成二維圖紙，加工廠利用預(yù)制加工圖，采用專用生產(chǎn)線加工部件，完成對(duì)構(gòu)件的批量生產(chǎn)，此法制作精度高，尺寸正確，縮短了制造工期，減少了材料的損耗［5］。

（2）預(yù)算準(zhǔn)確，節(jié)省材料。人工標(biāo)識(shí)預(yù)制構(gòu)件不僅容易出錯(cuò)，而且表達(dá)信息有限，而通過BIM技術(shù)生成的構(gòu)件圖在尺寸等細(xì)節(jié)上與實(shí)際建筑內(nèi)容精確對(duì)應(yīng)，進(jìn)而精確確定材料用量，大大提高了構(gòu)件生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，避免現(xiàn)場加工制作導(dǎo)致的材料浪費(fèi)，直接降低成本。

（3）不受現(xiàn)場條件制約。工廠化預(yù)制不受現(xiàn)場條件限制，不受其他施工進(jìn)度的影響，可以根據(jù)材料、加工尺寸要求獨(dú)立制造。

3.2機(jī)械化安裝

現(xiàn)場安裝利用機(jī)械設(shè)備減少了現(xiàn)場作業(yè)人員。原材料、半成品、成品在作業(yè)區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸采用機(jī)械化，提高功效，減少勞動(dòng)力的使用，半成品、成品的吊裝及安裝可采用帶工裝的叉車及液壓升降車，改變了傳統(tǒng)的搭活動(dòng)腳手架及手拉葫蘆等工作方式，降低了安全隱患。

3.3避免污染，減少安全隱患

減少高空作業(yè)和輔助設(shè)施的架設(shè)，減少現(xiàn)場的切割和焊接，既保障了施工人員的安全，又避免了污染。

4　結(jié)束語

機(jī)電安裝工業(yè)化是行業(yè)發(fā)展的趨勢，相比發(fā)達(dá)國家，我國建筑行業(yè)工業(yè)化水平較低，大多機(jī)電安裝企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的施工技術(shù)，施工質(zhì)量差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全事故居高不下?，F(xiàn)在，BIM技術(shù)已快速融入建筑行業(yè)，成為建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要工具和手段，并服務(wù)于建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造、安裝、運(yùn)行及維護(hù)等整個(gè)生命周期。對(duì)機(jī)電安裝部分來說，依托三維模塊模型，在設(shè)備管線的各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)之間進(jìn)行碰撞檢查，根據(jù)碰撞報(bào)告，結(jié)合優(yōu)先處理原則，消除軟、硬碰撞，同時(shí)優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，降低施工返工，降低企業(yè)成本，對(duì)推動(dòng)安裝工業(yè)化起到深遠(yuǎn)的推動(dòng)意義［6］。

［1］谷永新，劉燕紅，李潤偉.BIM技術(shù)在設(shè)備安裝企業(yè)中的應(yīng)用［J］.探索，2015（2）.

［2］繆昌華，費(fèi)海豐，錢雪松.基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電管線安裝的優(yōu)化管理［J］.建筑技術(shù)，2013（10）.

［3］林孝勝.機(jī)電安裝工程工業(yè)化的探索和應(yīng)用［J］.安裝，2015（12）.

［4］劉應(yīng)周.BIM在某公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用研究［D］天津：天津大學(xué)，2013.

［5］洪濤.中小型安裝企業(yè)開展BIM技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.經(jīng)濟(jì)技術(shù)導(dǎo)刊，2015（12）.

［6］趙宗敏.基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)備管線優(yōu)化［J］.科技資訊，2015（6）.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

施工安全

模板拆除過早的后果

某商品住宅樓工程，地下1層，地上28層，為剪力墻結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)墻體的混凝土強(qiáng)度等級(jí)1～4層為C40，5～6層為C35，7層以上墻板和1～6層頂板均為C30。9號(hào)樓的4層西段有幾道墻體混凝土澆筑后，由于墻體模板拆模過早，混凝土在水化熱階段不能承擔(dān)自身的重量而變形，模板把表面混凝土成片地粘下來，造成表面空鼓、蜂窩、麻面、凹陷、豎向和橫向裂縫等肉眼可見的嚴(yán)重質(zhì)量缺陷。主體結(jié)構(gòu)檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)豎向裂縫局部最寬達(dá)2cm，且強(qiáng)度偏低；鋼筋間距雖然符合設(shè)計(jì)要求，但在混凝土凹陷的地方，鋼筋的混凝土保護(hù)層的厚度明顯不符合要求。

8號(hào)樓10層西段墻板混凝土澆筑完成時(shí)是在當(dāng)日傍晚，由于夜間氣溫低，次日早上就開始松開固定墻體模板的螺栓，上午拆模后檢查，發(fā)現(xiàn)又有幾道剪力墻體因拆模過早，形成表面粘模和裂縫等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的地方出現(xiàn)5道上長下短的水平裂縫，且水平縫最長的達(dá)1.2m。裂縫甚至從混凝土表面延伸到混凝土的內(nèi)部，形成肉眼可見且寬度較大的裂縫，裂縫下面的混凝土還存在外凸現(xiàn)象。

發(fā)生以上質(zhì)量事故的最主要原因是模板拆除過早，混凝土水化熱未完全釋放?；炷了療岬闹饕绊懸蛩厥菧囟?，其持續(xù)時(shí)間和天氣狀況直接相聯(lián)。當(dāng)天氣炎熱時(shí)，水化熱來得快且高峰時(shí)間要早，過程經(jīng)歷時(shí)間長，一般在澆筑后24～48h后產(chǎn)生最高峰；而在氣溫低時(shí)，則是在約一周后達(dá)到高峰。所以施工單位的管理人員必須密切關(guān)注施工溫度和天氣狀況，避免混凝土模板拆除過早帶來不可挽回的損失。另外，水化熱與水泥用量和混凝土中粉煤灰的摻量有關(guān)，這是配合比設(shè)計(jì)與施工單位選擇攪拌站時(shí)必須關(guān)注的事宜。

（摘自：《建筑工人》）

Application and Exploration of BIM in Construction and Managementof Mechanicaland Electrical Installation

BIM technology can realize the collaborative design forevery field，can simulate the comprehensive arrangementand working procedureofall the pipelinesinmechanicaland electrical installation project，and providemore valuable information for the practicalwork in installation phaseby simulating construction.From the perspectiveofmechanicaland electrical installation，combined w ith theactual cases，thispaper elaborates the application of integratedmechanicaland electrical configuration，collision check and so forth，so as to verify the role of BIM technology in construction andmanagementofmechanicaland electricalinstallation.Italso discusses thepromotion roleof BIM technology in installation industrialization.

BIM technology；mechanicaland electrical installation；collision check；industrialization promotion

TU 18

A

1671-9107（2016）08-0007-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.007

2016-07-06

高文文（1978-），女，江蘇豐縣人，研究生，講師，主要從事建筑電氣教學(xué)和研究工作。