BIM技術(shù)在高層建筑機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

廣西建工集團(tuán)第五建筑工程有限責(zé)任公司 廣西 柳州 545001

正文：

1.前言

BIM( Building Information Modeling)即建筑信息模型，是以建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，建立的三維模型，是一種數(shù)字信息的應(yīng)用，利用信息模型對建筑物在設(shè)計(jì)、施工及后期運(yùn)營維護(hù)管理各個階段全壽命周期的科學(xué)管理。在設(shè)計(jì)和施工階段，可以先對建筑物進(jìn)行虛擬建造，對虛擬建造的過程中發(fā)現(xiàn)的各種問題進(jìn)行優(yōu)化并解決，再建造真實(shí)建筑物，從而降低建造過程中產(chǎn)生的錯誤，減少不必要的返工，提高工作效率，節(jié)約工期。

2.工程概況

本項(xiàng)目為柳州市民服務(wù)中心項(xiàng)目，本項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積98154.19㎡，用地分為A、B兩部分；A地塊規(guī)劃凈用地面積為39597.06㎡，用地性質(zhì)為公共管理與公共服務(wù)用地(辦公)；為市民服務(wù)中心建筑的建設(shè)用地；B地塊規(guī)劃用地面積為47907.35㎡，用地性質(zhì)為地上公園綠地、地下公共停車場用地；為公園建設(shè)用地。項(xiàng)目總建筑面積為194025.69㎡，其中地上建筑面積為77035.10㎡，地下建筑面積為116990.59㎡；地上9層，建筑高度 43.35m，1層層高6m，2至7層層高4.8m，8層、9層層高4.2m，屬A級高度高層建筑。A地塊設(shè)有兩層地下室，B地塊為一層地下室，AB地塊地下一層形成了整體地下空間，長約402m，寬約 210m; A地塊地下二層長178m，寬約 208m。地下室基本柱網(wǎng)為 8.4mx8.4m，為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，塔樓范圍外的純地下室頂板采用無梁樓蓋?；局W(wǎng)為8.4mx8.4m，主體結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(含部分屈曲約束支撐)。上部結(jié)構(gòu)平面在五層、七層局部退臺，結(jié)構(gòu)高寬比較小，有利于抗震抗風(fēng)。西北角八層～屋面層設(shè)有兩層挑空連廊，采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，桁架高度4.2m，X向桁架跨度33.6m；1軸、2軸、3軸及8軸的Y向懸挑桁架既作為X向邊桁架的支座，也可作為 X向桁架的平面外支撐。東南角局部室外平臺為混凝土單層框架結(jié)構(gòu)，與塔樓主體結(jié)構(gòu)間設(shè)結(jié)構(gòu)縫脫開。該項(xiàng)目機(jī)電工程部分包括暖通設(shè)計(jì)、給排水工程設(shè)計(jì)、電氣工程，涉及到通風(fēng)、消防、排煙系統(tǒng)、生活給水、熱水及污水系統(tǒng)、消火栓給水和自動噴水滅火系統(tǒng)、變(配)電、照明、動力設(shè)備配電及控制、電話及網(wǎng)通信、火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動控制、安全防范系統(tǒng)等。機(jī)電專業(yè)系統(tǒng)多，管線錯綜復(fù)雜，交叉作業(yè)多，管線碰撞問題嚴(yán)重。

圖一 效果圖

3.BIM在地下室機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代建筑物不僅規(guī)模大，而且功能越來越復(fù)雜，導(dǎo)致建筑物內(nèi)設(shè)備設(shè)施種類繁多，在有限的空間里，各專業(yè)管線越來越多，施工難度也日益增加。傳統(tǒng)的項(xiàng)目建設(shè)過程中，由于僅依靠各專業(yè)平面圖、立面圖、剖面圖、節(jié)點(diǎn)大樣圖等，難以精確表述各專業(yè)管線在空間內(nèi)的聯(lián)系，不能直觀反映各專業(yè)管線的空間關(guān)系，施工過程中必然會出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致大量變更，必然會造成返工，不僅增加了成本還延誤工期。

3.1 BIM模型的構(gòu)建

由于本項(xiàng)目具有機(jī)電管線系統(tǒng)繁多、設(shè)備機(jī)房多、設(shè)備先進(jìn)、管線錯綜復(fù)雜、智能化程度高等特點(diǎn)。為防止施工過程中因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙問題及變更而造成的管線安裝混亂出現(xiàn)返工，增加成本及延誤工期等問題，項(xiàng)目施工前，利用 Revit2014系列軟件，建立了建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)的BIM三維模型，通過BIM技術(shù)對管線進(jìn)行綜合排布，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深化。地下室機(jī)電管線綜合模型如圖2所示。

圖2 地下室機(jī)電管線綜合模型

3.2 管線綜合原則

根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，了解各專業(yè)管線在平面位置及標(biāo)高，充分理解原設(shè)計(jì)圖紙的意圖，滿足原設(shè)計(jì)圖紙的功能要求、施工安裝要求及運(yùn)營維護(hù)要求，同時結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制條件進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，采用BIM技術(shù)對機(jī)電管線進(jìn)行綜合排布。當(dāng)管道發(fā)生碰撞沖突時，在滿足規(guī)范要求的前提下，對各專業(yè)管線進(jìn)行優(yōu)化及合理布置，布置原則如下：

（1）電器管避讓水管、水管避讓風(fēng)管、壓力管避讓無壓管、小管徑避讓大管徑、方便的管線避讓不方便的管線。

（2）管線宜靠近墻、梁進(jìn)行集中合理布置，在大梁位置處應(yīng)避免設(shè)備管線的接頭。

（3）橋架與水管多層水平布置時，橋架應(yīng)位于水管上方，橋架鋪設(shè)應(yīng)考慮后期電纜鋪設(shè)。

（4）管線外壁距墻面或側(cè)邊的距離不宜小于150mm，距梁、柱之間的距離宜為50mm,各種管道外壁之間的距離宜為100～150mm。圖3所示為優(yōu)化前與優(yōu)化后的對比。

圖3 地下室機(jī)電管線綜合模型對比

3.3 管線綜合碰撞檢查與調(diào)整

采用 Revit和Navisworks軟件對專業(yè)間和專業(yè)內(nèi)部的管線進(jìn)行碰撞檢查，生成碰撞檢查模型文件，再結(jié)合各專業(yè)要求對分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。本工程項(xiàng)目建筑體量大，地下室的機(jī)電系統(tǒng)多，機(jī)電設(shè)備先進(jìn)，管線密集，進(jìn)行碰撞檢查時以樓層為單位先進(jìn)行機(jī)電各專業(yè)之間的碰撞檢查，再進(jìn)行機(jī)電各專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)之間的碰撞檢查，重點(diǎn)檢查以下幾點(diǎn)：（1）各專業(yè)管線位置是否協(xié)調(diào)；（2）各專業(yè)管線與機(jī)房、設(shè)備間等間距是滿足規(guī)范要求；（3）各機(jī)電管線和設(shè)備安裝是否與建筑、結(jié)構(gòu)相匹配：（4）回風(fēng)口與排風(fēng)口位置是否滿足規(guī)范要求；（5）是否存在管線穿梁柱的情況；（6）管線走向、凈空是否可優(yōu)化等。

4.結(jié)束語

柳州市民服務(wù)中心項(xiàng)目利用BIM技術(shù)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性的特點(diǎn)，運(yùn)用三維手段建立建筑及管線設(shè)備模型，對機(jī)電各專業(yè)管線進(jìn)行綜合排布和優(yōu)化，并指導(dǎo)現(xiàn)場施工，取得了巨大的成果，提高了機(jī)電專業(yè)的施工質(zhì)量和工作效率，避免了不必要的返工，縮短了工期，節(jié)約了成本。同時為公司在其他項(xiàng)目上實(shí)施推廣BIM技術(shù)提供了可參考的經(jīng)驗(yàn)，為其他工程項(xiàng)目能夠更好的運(yùn)用BIM技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)。