BIM技術(shù)在某公建項目機電安裝工程中的應用研究

王 松

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450064）

1 引言

建筑業(yè)信息化是建筑業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提質(zhì)增效、節(jié)能減排的必然要求，對建筑業(yè)綠色發(fā)展、提高人民生活品質(zhì)具有重要意義。建筑企業(yè)應深入學習貫徹住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（建質(zhì)函[2016]183號）與《關(guān)于推進建筑信息模型應用的指導意見》，以及《河南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于印發(fā)推進建筑信息模型（BIM）技術(shù)應用工作的指導意見的通知》（豫建設(shè)標[2017]44號文）的相關(guān)精神，在實際項目中應用BIM技術(shù)，推動建筑業(yè)信息化轉(zhuǎn)型升級。

建筑信息模型（BIM）是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達，通過創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型，可對工程項目的前期決策、勘察設(shè)計、施工、運營全過程進行更加直觀有效的管理和優(yōu)化，實現(xiàn)建筑工程的可視化決策、虛擬化設(shè)計、協(xié)同化建設(shè)、透明化監(jiān)管、精細化管理、科學化運營，為建筑業(yè)的提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造條件。提高工程項目全生命周期各參與方的工作質(zhì)量和效率，實現(xiàn)建筑業(yè)向信息化、工業(yè)化的轉(zhuǎn)型升級。

本公建項目總建筑面積約7.92萬m2，地上9層，地下2層，其中地下2層為停車庫，建筑高度為45.62m，分為辦公和商業(yè)兩部分。由三層裙房、兩座塔樓組成。由于機電安裝工程涉及專業(yè)眾多，機電管路復雜，施工協(xié)調(diào)難度大，所以應用Revit、Navisworks等軟件（如圖1所示）碰撞檢查進行設(shè)計糾錯，管線綜合進行方案優(yōu)化、凈高優(yōu)化等，動畫模擬施工進度管理，有效地解決了難題，加快了施工進度，取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益，下面分開來闡述。

2 BIM技術(shù)應用

圖1 軟件利用方案

1）設(shè)計糾錯

通過BIM模型的搭建、機電管線綜合等方式，設(shè)計階段通過對空間、凈高、檢修安裝的分析，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙問題。

如圖2所示的暖通空調(diào)平面圖中，原設(shè)計方案將風管排至管線下層位置，出現(xiàn)交叉風管無法利用梁窩空間翻越問題，導致浪費了管綜空間。建議改為風管排布在上層，并利用梁窩空間翻越，其他管線利用管線上下層間距通過。

如圖3中的地下車庫凈高分析中，原設(shè)計方案中梁底標高2.950m，由于風管通過車道上空，風管尺寸為1250X630，風管底標高2.300m，預留消防噴淋頭空間100mm，車道凈高只能達到2.200m。建議調(diào)整風管尺寸為1600X500，調(diào)整后，車道凈高可達到2.330m，規(guī)范中對于矩形風管寬高比要求不宜大于4，符合規(guī)范要求。

圖2 暖通空調(diào)平面圖

圖3 地下車庫凈高分析

2）碰撞檢查

機電安裝工程中出現(xiàn)的碰撞多為管道與管道的碰撞、管道與橋架、管道與墻體、管道與結(jié)構(gòu)、管道與設(shè)備之間的碰撞。利用Revit和Navisworks軟件對各專業(yè)管線進行碰撞檢查，根據(jù)碰撞檢查情況，不斷調(diào)整管線的空間布局，達到最合理的綜合排布效果。（如圖4所示）

通風管道和剪力墻交叉碰撞

圖4 碰撞檢查

3）管線綜合

機電安裝工程中設(shè)備、管線眾多，施工難度大。利用Revit和Navisworks軟件，可以實現(xiàn)機電專業(yè)的深化設(shè)計，根據(jù)工程的具體情況，對管線進行科學合理的布置。各專業(yè)技術(shù)人員在進行圖紙深化設(shè)計時，同步創(chuàng)建BIM三維模型。在管線綜合的過程中，針對管線復雜、管線排布空間不足、凈高偏低等相關(guān)問題，運用BIM技術(shù)進行分析與推演，提前發(fā)現(xiàn)問題提前解決，減少拆改與返工，確保施工質(zhì)量和周期。

如圖5所示，辦公標準層管綜方案優(yōu)化，原設(shè)計方案中多處天花設(shè)備位置沖突，且翻越較多，凈高只有2.800m，走廊及辦公區(qū)凈高有提升空間。管綜優(yōu)化后調(diào)開了所有天花設(shè)備沖突問題，對各專業(yè)管線路由及高度進行了優(yōu)化，將凈高提升至2.900m。并分別針對冷媒井、強電井等位置進行專項分析，確保了方案的可行性。

圖5 辦公標準層管綜方案優(yōu)化

如圖6所示，地下2層車庫管原設(shè)計方案中各專業(yè)間管線碰撞問題較多，且凈高不能滿足車道高度要求，風管占據(jù)車道上空空間，對車道觀感及標識導視系統(tǒng)存在較大影響。管綜優(yōu)化后通過綜合考慮地下2層車庫管線情況，并進行階段性的方案比選，擇最優(yōu)方案，避免了優(yōu)化前發(fā)現(xiàn)的所有問題。

原設(shè)計方案

圖6 地下2層車庫管設(shè)計優(yōu)化

4）方案優(yōu)化比選

通過BIM模型對管綜方案的推演，發(fā)現(xiàn)方案優(yōu)缺點，選擇最優(yōu)方案指導施工。如圖7所示方案一中風管全貼大梁，其他管線碰撞翻小梁底，優(yōu)點是保證地下二層所有部位凈高最大化。缺點是橋架、消火栓、噴淋、給水、排水等翻越過多，施工作業(yè)困難導致工期延長以及成本投入增加，水阻較大，而且機電工程觀感不佳。該方案雖然保證了凈高，缺點更加明顯，不具備操作性。

圖7 管綜方案一

如圖8所示方案二中風管全貼大梁，干管貼次梁底，支管貼風管底。優(yōu)點是利用風管底部的法蘭與支架的空間布置，凈高影響小，較為整齊。缺點是干管遇風管后翻越仍較多，噴淋支管長度增加，成本增加明顯，而且噴淋支管整體下壓，造成壓低凈高的視覺影響。該方案雖避免了大量的管線翻越，但是凈高還有提升空間。

圖8 管綜方案二

如圖9所示方案三中風管與梁之間預留160mm的空間，供各專業(yè)管線穿過，發(fā)生碰撞時按小管讓大管的原則翻越，每跨梁間增加噴淋干管，噴淋支管全部貼小梁。優(yōu)點是可以節(jié)省大部分水、電專業(yè)干管翻越。缺點是完成后較方案一、二凈高降低，而且增加了噴淋干管。綜合來講該方案凈高仍然較低，不可取。

圖9 管綜方案三

如圖10所示方案四，也是最終應用的方案，在設(shè)計不同意加大風管高寬比的情況下，允許較大高度的風管（500mm）貼大梁。其他高度的風管（400mm及以下）距大梁80mm，其間布置噴淋支管以及給水、排水管道。降板區(qū)（凈高為2.7m）的風管高度調(diào)整為320mm，并貼大梁。其它管線在非降板區(qū)大梁以下，形成2.45～2.65m，2.67～2.87m和2.88～2.95m三個空間層，其他管線與噴淋支架盡可能平行布置，與風管交叉時，避過大小梁，利用梁窩空間翻越。

圖10 管綜方案四

局部風管高度為630mm區(qū)域滿足凈高不得小于2.20m的最低要求。行車道上原則上不宜布置風管，應盡可能調(diào)整至車位上方。水系統(tǒng)干管建議采用45度彎頭，減少局部阻力損失。行車道側(cè)不宜布置消火栓箱，應盡可能布置在車位側(cè)方，但不能影響車輛的停放。燈具的安裝高度不宜小于2.4m，且同一區(qū)域應保持同一高度。

5）凈高分析

對于地下車庫，機電管線復雜，安裝布置困難，通過BIM三維模擬管線綜合，與業(yè)主及施工方溝通，反復推敲得出最優(yōu)方案。在最優(yōu)方案下，分析各區(qū)域最低凈高及可行性，地下2層所有車位上方凈高控制在2.300m以上，車道凈高控制在2.430m以上，降板區(qū)域凈高為2.360m，因降板原因，凈高已達到上限，樣板段之外區(qū)域均可達到凈空高度及滿足觀感等要求。

6）指導施工和施工模擬

通過BIM三維出圖，把BIM模型綜合管線反映在二維平面上以指導施工，BIM工程師駐場服務的同時，核實現(xiàn)場實際情況并隨時與施工方保持溝通。

如圖11左圖是BIM三維模型，右圖是現(xiàn)場施工情況，現(xiàn)場機電專業(yè)安裝未全部完成，安裝方案與BIM模型管綜方案一致，達到了指導施工的效果。

圖11 指導施工和施工模擬

利用Navisworks和Office Project等軟件動畫模擬施工場景，將Revit軟件的三維模型導入到Navisworks軟件中，利用Office Project軟件中的項目進度管理的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑施工進度的可視化管理，通過模擬施工場景，被賦予時間屬性的各個建筑構(gòu)件的四維模型（BIM 4D）會按預定的進度逐步加載到施工場景中。

3 總結(jié)

通過BIM三維模型模擬，結(jié)合現(xiàn)場情況，在建模及管線綜合的過程中發(fā)現(xiàn)問題并反饋給業(yè)主的方式，在施工初期解決了大量的問題。BIM技術(shù)提高了溝通效率，銜接施工圖設(shè)計和施工。BIM技術(shù)提高了審圖效率，通過虛擬建造發(fā)現(xiàn)問題。BIM技術(shù)提高了決策效率，精細化設(shè)計為決策提供精準依據(jù)。BIM技術(shù)降低了工程項目投資成本，節(jié)省工期，減少拆改，取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益，所以值得大力推廣。

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