BIM技術(shù)在建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化電氣設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

沈維龍，宣超，孫昱晨,付臻

（南京長(zhǎng)江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司）

BIM技術(shù)在建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化電氣設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

沈維龍，宣超，孫昱晨,付臻

（南京長(zhǎng)江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司）

以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合某預(yù)制裝配式建筑項(xiàng)目，系統(tǒng)闡述了BIM協(xié)同設(shè)計(jì)理念在住宅產(chǎn)業(yè)化電氣專業(yè)預(yù)制安裝中的初步嘗試。前期通過Revit軟件進(jìn)行土建、機(jī)電信息模型的搭建；中期利用參數(shù)化的安裝模型用工業(yè)化的方式進(jìn)行預(yù)制加工；后期進(jìn)行裝配式安裝，極大地提高了電氣施工效率，利于促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化全生命周期的不斷完善。

預(yù)制裝配式；BIM；電氣；管線預(yù)留

1 引言

“十三五”（2016～2020年）時(shí)期，我國(guó)仍將處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，各行各業(yè)將迎來(lái)重大變革。尤其像建筑類傳統(tǒng)行業(yè)，其“十三五”規(guī)劃將是中國(guó)在預(yù)制裝配式房屋行業(yè)應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展環(huán)境重大變化的5年規(guī)劃，是深入實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀、全面落實(shí)十八大發(fā)展要求的5年規(guī)劃，也是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的5年規(guī)劃。科學(xué)地制定并實(shí)施規(guī)劃，有利于企業(yè)在預(yù)制裝配式房屋行業(yè)發(fā)揮自己的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)[1]。

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以項(xiàng)目相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的搭建，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性5大特點(diǎn)。BIM系列軟件可以將傳統(tǒng)的線性二維圖紙轉(zhuǎn)化為參數(shù)化、可視化的三維模型，以此進(jìn)行工廠化預(yù)制加工，完成后的成品部件直接運(yùn)到項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行“積木型”拼裝。相關(guān)方（設(shè)計(jì)方、施工方、構(gòu)件工程師）進(jìn)行實(shí)地研究，分析確定配套的工業(yè)化電氣安裝技術(shù)，以提高電氣安裝的施工效率及項(xiàng)目整體品質(zhì)。

2 工程概況

該項(xiàng)目總建筑面積約49 500㎡，建筑高度27.65m。在滿足業(yè)主主要功能為精品酒店的同時(shí)從其所處的地理位置出發(fā)以《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（LEED認(rèn)證）為基準(zhǔn)進(jìn)行各種方案的被動(dòng)式日照采光節(jié)能分析。本項(xiàng)目最終定位主體為地下2層，地上8層，地下1層為設(shè)備用房及酒店配套商業(yè)、娛樂用房；地下2層主要功能為停車場(chǎng)及酒店后勤用房。地上1層為酒店入口門廳；地上2層主要功能為宴會(huì)廳及酒店配套餐飲；地上3層為會(huì)議及SPA泳池；地上4層到8層主要為客房層。從節(jié)能和工程投資方面考慮，本工程的供電系統(tǒng)由供電局提供[2]。供電系統(tǒng)結(jié)線型式及運(yùn)行方式：采用2路獨(dú)立的10kV電源供電，10kV電源由供電局開閉所通過電纜溝接入至地下1層10kV配電所，10kV側(cè)采用單母分段接線，設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)；正常運(yùn)行時(shí)，2路10kV電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行，當(dāng)任何一路10kV電源發(fā)生故障時(shí)，另一路10kV電源均能滿足本組全部一、二級(jí)負(fù)荷供電；10kV總配電設(shè)在地下1層10kV配電所，系統(tǒng)以放射式向各10/0.4kV變壓器、10kV高壓冷凍機(jī)組供電；遠(yuǎn)離10kV配電所的受電設(shè)備，在就地設(shè)高壓隔離開關(guān)柜，以備檢修時(shí)隔離操作。

由于項(xiàng)目地上客房層凈高高度有限加之精裝要求較高，故采用BIM三維信息技術(shù)輔助預(yù)制裝配式的需求，以提高工程質(zhì)量。在民用建筑、市政工程項(xiàng)目中機(jī)電管線工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配施工技術(shù)還處于初步發(fā)展階段，從設(shè)計(jì)方到施工方對(duì)管道預(yù)制技術(shù)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)不足，不能全面地從傳統(tǒng)機(jī)電施工方式中解放出來(lái)。

因此，需要不斷嘗試不斷突破，以已經(jīng)趨于成熟的工業(yè)管道工廠化預(yù)制技術(shù)為基礎(chǔ)，參照石油、化工預(yù)制裝配式管道安裝技巧，進(jìn)一步推動(dòng)預(yù)制裝配式技術(shù)在民用建筑中的普及發(fā)展。

3 BIM技術(shù)在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化

3.1 電氣專業(yè)信息模型邊界參數(shù)的協(xié)同

由BIM團(tuán)隊(duì)中的一員依據(jù)建筑總圖為即將建立的模型建立統(tǒng)一的軸網(wǎng)及各個(gè)樓層平面作為該建筑的標(biāo)準(zhǔn)邊界參數(shù)模板，在云平臺(tái)上建立1個(gè)該項(xiàng)目的文件夾將其放進(jìn)去分享給每一位參與項(xiàng)目的BIM工程師，這樣可以確保接下來(lái)的模型整合時(shí)，預(yù)制參數(shù)化的電氣構(gòu)件跟其他各專業(yè)的模型具有相同的三維坐標(biāo)方位系，鏈接時(shí)選用“原點(diǎn)到原點(diǎn)”的命令使得鏈接進(jìn)來(lái)的各專業(yè)模型位置準(zhǔn)確無(wú)誤。

3.2 模型搭建時(shí)的協(xié)同

將電氣專業(yè)的CAD圖紙導(dǎo)入Revit軟件中進(jìn)行建模，把二維圖紙中錯(cuò)綜復(fù)雜的線條轉(zhuǎn)化為具有參數(shù)化、信息化、可視化特點(diǎn)的三維模型。為避免半預(yù)制半現(xiàn)澆的疊合樓板中電氣預(yù)埋、預(yù)留管線（見圖1）在施工安裝時(shí)精度難以把控、現(xiàn)澆層厚度不夠布線等問題，首先在建模初期就考慮各個(gè)專業(yè)內(nèi)部自身的碰撞，這樣可以有效規(guī)避強(qiáng)弱電橋架及母線槽、樓宇智能化控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等不同系統(tǒng)產(chǎn)生管線無(wú)效碰撞。

機(jī)電專業(yè)建模時(shí)要算清空間管線的位置高度，懂得相對(duì)標(biāo)高、絕對(duì)標(biāo)高、地基間凈空高度在Revit三維空間的轉(zhuǎn)換。前期每個(gè)專業(yè)標(biāo)高計(jì)算精確與否關(guān)系到后期裝配式機(jī)電管線綜合布線安裝的有效性，尤其在后期Navisworks中選用軟碰撞進(jìn)行碰撞檢查時(shí)空間高度越精確越有利于解決關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的布線問題，為預(yù)制管線安裝提供1個(gè)參數(shù)化的空間布線方案，相應(yīng)地也減少了預(yù)制加工廠模具的搭建，降低了初期預(yù)制成本[3]。

圖1 梁上預(yù)留孔洞圖

表1 某碰撞點(diǎn)的詳細(xì)報(bào)告

3.3 電氣管線綜合碰撞中的協(xié)同

將電氣專業(yè)的Revit模型導(dǎo)出nwc格式的文件，用Navisworks軟件將其以主文件的形式打開，同時(shí)鏈接其他專業(yè)的模型，根據(jù)實(shí)際情況做軟/硬綜合碰撞檢查。依據(jù)Navisworks導(dǎo)出的碰撞報(bào)告（見表1）再重新對(duì)模型進(jìn)行協(xié)調(diào)更改，在復(fù)雜的碰撞節(jié)點(diǎn)處會(huì)同預(yù)制構(gòu)件加工廠出管線疊加或局部翻越預(yù)制加工圖，應(yīng)根據(jù)預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)施工需要，同施工方交流，為即將面臨的施工問題提出切實(shí)可行的解決方案。

4 以BIM模型輔助裝配式施工圖進(jìn)行工業(yè)化安裝

由于該項(xiàng)目對(duì)整體的容積率及日照間距的要求較高，賓館的客房層高受到嚴(yán)格的限制，所以在后期粉刷時(shí)要盡量減少建筑內(nèi)部面層的厚度來(lái)緩增現(xiàn)澆層的厚度，滿足局部線管疊合厚度的需要。先對(duì)電氣專業(yè)相關(guān)的不同系統(tǒng)（強(qiáng)弱電、燈具、裝飾）的平面圖進(jìn)行匯總、疊合管線優(yōu)化，盡量避免管線出現(xiàn)兩層、三層管線交叉的情況。再對(duì)其建立三維信息模型（見圖2），配合水專業(yè)、暖通專業(yè)進(jìn)行管綜排線優(yōu)化凈空高度，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處出三維大樣圖（見圖3），輔助施工安裝的需要。

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況和以往的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與預(yù)制構(gòu)件廠商討后決定采用在現(xiàn)澆層中預(yù)埋電氣管線。這樣不僅可以減少預(yù)制模具的種類而且還可以避免在預(yù)制板中預(yù)埋電氣管線時(shí)遇到現(xiàn)場(chǎng)特殊情況難以進(jìn)行調(diào)整的弊端，從而提高了現(xiàn)場(chǎng)安裝的靈活性、便捷性。在走道疊合的現(xiàn)澆層內(nèi)至少會(huì)出現(xiàn)兩層線管疊合交叉的情況，兩層管線的厚度加上現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制結(jié)構(gòu)保護(hù)層和內(nèi)置鋼絲網(wǎng)的厚度大約在60～70mm。因此，在照明配電箱、動(dòng)力配電箱出線回路密集處現(xiàn)澆層厚度至少需保證70mm的厚度，方能確保后期施工的可行性。在戶內(nèi)電氣管線的交叉、疊合現(xiàn)象較少采用60mm厚的現(xiàn)澆層就可以滿足管線排布安裝的要求。

在預(yù)制工廠需對(duì)有色管件進(jìn)行除銹刷防銹漆、鍍鋅等操作；管線剔鑿工作必須安排在土建噴漿之前進(jìn)行，不得使用大錘，剔孔盡量采用機(jī)械，剔洞直徑不宜超過管外徑40mm；依據(jù)優(yōu)化后的模型布置，遇到剔洞需要截?cái)鄻?gòu)件的鋼筋或損傷結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位時(shí)，須取得土建負(fù)責(zé)人同意方可布線安裝[4]，管道安好后應(yīng)用水泥砂漿將洞眼堵塞嚴(yán)實(shí)；管線穿墻一般需用紙?zhí)坠?，套管兩端與墻面平，穿樓板處用鐵套管，套管高出樓面30mm；堵塞洞眼時(shí)注意保證管道及套管位置準(zhǔn)確，不準(zhǔn)用磚或木塊填塞。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層三維信息模型圖

圖3 局部節(jié)點(diǎn)三維空間布線圖

5 結(jié)論與展望

現(xiàn)階段住宅產(chǎn)業(yè)化電氣管線工廠預(yù)制技術(shù)正處于發(fā)展初期，方案、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)體制尚未完善。參數(shù)化BIM技術(shù)的輔助性運(yùn)用，可以有效地將預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)場(chǎng)裝配分開進(jìn)行，解決預(yù)制裝配過程中出現(xiàn)的不同復(fù)雜問題。管道工廠化預(yù)制技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，只有不斷地探索，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)，縮短施工周期，節(jié)約工程成本，才能更利于推動(dòng)住宅產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，擴(kuò)大預(yù)制裝配式的運(yùn)用范圍。

[1]北京中元智盛市場(chǎng)研究有限公司.預(yù)制裝配式房屋行業(yè)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)分析及發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告[R].2015.

[2]孔嵩.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)解析[J].建筑電氣,2015（5）:39-44.

[3]張存貴.管道工廠化預(yù)制技術(shù)在建筑機(jī)電安裝中的應(yīng)用[J].山西建筑,2011（10）：37.

[4]邵光華.BIM技術(shù)在某建筑實(shí)例排水管道設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[D].青島：青島理工大學(xué),2015.

The Application of BIM Technology in the Construction Industry Modern Electric Design

SHEN Wei-long,XUAN Chao,SUN Yu-chen,FU Zhen

(Nanjing Yangtze River Urban Architectural Design Ltd.Co.)

In this paper,based on BIM technology combined with a prefabricated building projects,system elaborated the BIM concept of collaborative design in housing industrialization preliminary attempt of electrical professional prefabricated installation.Early by Revit software for the construction of the civil engineering,mechanical and electronic information model;using parameterized installation model mid prefabrication in industrialized way;late for prefabricated installation,greatly improve the efficiency of the electric construction,to promote the continuous improvement of the whole life cycle of housing industrialization.

prefabricated;BIM;electric;pipeline reserved