基于BIM技術(shù)的裝配式機電優(yōu)化研究

李想

摘 要：傳統(tǒng)的機電工程設(shè)計自身存在著許多的缺點，往往有時候還會影響工程的質(zhì)量，最終產(chǎn)生較差的使用效果，造成建筑物使用壽命、能耗、空間、經(jīng)濟(jì)等極大的損失。為了解決上述問題，文章以2017年北京住博會裝配式機電展臺為例，以BIM技術(shù)為研究工具進(jìn)行優(yōu)化研究。

關(guān)鍵詞：機電工程；裝配式機電；BIM

中圖分類號：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）27-0135-02

Abstract： The traditional mechanical and electrical engineering design has a lot of shortcomings， and sometimes it will affect the quality of the project， resulting in poor results， resulting in building life， energy consumption， space， economic and other huge losses. In order to solve the above problems， this paper takes the assembly electromechanical exhibition stand of Beijing living Expo 2017 as an exemplar， and uses BIM technology as a research tool to optimize the research.

Keywords： mechanical and electrical engineering； assembled mechanical and electrical engineering， BIM

引言

近些年來，隨著裝配式建筑發(fā)展持續(xù)升溫，中央和地方政府相繼出臺多項政策，大力推動裝配式建筑發(fā)展。2016年以來，在國家政策導(dǎo)向下，我國新型裝配式建筑發(fā)展步伐已全面提速，國家層面產(chǎn)業(yè)化發(fā)展政策即將出臺，住建部也將“全面推進(jìn)裝配式建筑”，列為全國建設(shè)領(lǐng)域2016年度八大重點工作任務(wù)之一。[1]國家戰(zhàn)略形勢迫切需要我們在裝配式建筑設(shè)計過程中，秉承轉(zhuǎn)型升級的觀念，依靠技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)、采用綠色新材料、新產(chǎn)品、新工藝，從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變、從經(jīng)驗化向流程化轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)時，全面提升建筑行業(yè)整體技術(shù)水平，從而促進(jìn)綠色可持續(xù)發(fā)展。[2]基于BIM的裝配式機電技術(shù)可以更好的優(yōu)化機電管線排布，提高設(shè)計效率以及現(xiàn)場施工效率。通過對機電展臺進(jìn)行優(yōu)化研究，為實際工程中機電管線優(yōu)化提供借鑒意義。

1 裝配式機電與BIM技術(shù)

1.1 BIM技術(shù)

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一項全新的思維方式和技術(shù)模式，該概念由美國的Chuck Eastman博士于30年前首次提出，國內(nèi)目前的主流認(rèn)識將BIM界定為“全壽命期工程項目或其組成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享數(shù)字化表達(dá)”[9]如今正受到建筑行業(yè)的高度重視。我國工程建設(shè)業(yè)從2002年以后開始接觸BIM理念和技術(shù)，現(xiàn)階段國內(nèi)BIM 技術(shù)的應(yīng)用以設(shè)計單位為主，還遠(yuǎn)不及美國的發(fā)展水平及普及程度，整體上仍處于起步階段，遠(yuǎn)未發(fā)揮出其全生命周期的應(yīng)用價值。[3]

通過BIM技術(shù)實現(xiàn)對建筑項目各個階段的信息集成與管理，對建筑單體以及群體進(jìn)行性能模擬并分析處理，可提高相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境品質(zhì)[4]。在大型機電安裝工程中，利用BIM技術(shù)的可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性，可有效地解決管線交叉矛盾，優(yōu)化空間布局，提高施工質(zhì)量和效益，在機電設(shè)計中發(fā)揮了舉足輕重的作用。[5]

1.2 裝配式機電

裝配式機電工程在大型民用建筑中成本約占20～30%，是裝配式建筑的有機組成部分。裝配式機電工程大致流程為三維模型最初設(shè)計，然后把風(fēng)管，水管，抗震支吊架等圖紙模型拿到工廠進(jìn)行預(yù)制化加工，最終拿到現(xiàn)場進(jìn)行最終組裝。裝配式機電相對獨立、具有獨特的技術(shù)特點。在建筑物設(shè)計方案確定后，結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)定型，空間的主要影響因素是機電管道、設(shè)備，空間的舒適性、功能性需要機電維持；建筑壽命周期內(nèi)的運維成本的70%屬于機電損耗；機電設(shè)計與安裝的質(zhì)量決定了工程的綜合品質(zhì)。因此大力發(fā)展裝配式機電將成為今后機電工程的主流。

1.3 裝配式機電采用BIM技術(shù)的必要性

BIM技術(shù)應(yīng)用將會大大提高建筑業(yè)的生產(chǎn)效率，提升建筑工程的集成化、精細(xì)化程度，使設(shè)計、施工到運營整個全生命周期的質(zhì)量和效率顯著提高、成本降低，給建筑業(yè)的發(fā)展帶來更高的效益及全新的模式。

BIM技術(shù)可以幫助樓宇自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對整個建筑的所有公用機電設(shè)備的管理和控制，包括建筑的空調(diào)與通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、給排水監(jiān)控系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)、電力供應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)、電梯運行監(jiān)控系統(tǒng)、綜合保安系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)等等，提高建筑的管理水平，降低設(shè)備故障率，保障建筑物及建筑物內(nèi)工作人員的安全，提供舒適的環(huán)境，節(jié)約能源，減少維護(hù)及營運成本等。由此可見，BIM對于裝配式機電的重要性不言而喻。

2 裝配式機電模塊展臺

2.1 裝配式機電展臺最初設(shè)計階段

最初設(shè)計的展示臺由無動力太陽能，預(yù)制化水管、內(nèi)保溫風(fēng)管、電橋架以及起到固定作用的抗震支吊架組成。由于此前并沒有相關(guān)類似的集成模塊的設(shè)計經(jīng)驗以及組裝經(jīng)驗，展品的設(shè)計還較為單調(diào)，在集成化方面，雖然管路之間在圖上最初設(shè)計排布集成化程度高，但是工作進(jìn)行到組裝階段的時候，由于抗震支吊架在空間排布上占用了大量位置，因此管線的排布受到限制，集成化程度有所降低，以至于最終排除了一些管線。圖1是在最初設(shè)計的展示臺成品，為后面的展示臺設(shè)計提供了寶貴經(jīng)驗。

展示臺管線的排布較為松散，而且在現(xiàn)場組裝時與最初設(shè)計時差距較大，空間利用率低，支吊架鋼材浪費過多，與實際工程管線還有較大差距，管線的集成度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期效果。

2.2 裝配式機電展臺改進(jìn)設(shè)計階段

為了能夠充分展示機電集成一體化展臺，通過汲取的之前設(shè)計的一些經(jīng)驗，主要對展臺進(jìn)行以下幾方面的優(yōu)化。

（1）截取某工程機電管線實際斷面作為展臺管線排布斷面，并且預(yù)留出檢修口。

（2）水管添加上法蘭，絲扣，卡箍等連接方式更加貼近實際工程。

（3）抗震支吊架通過BIM設(shè)計進(jìn)一步減小占用空間。

（4）各個管線的密集程度大幅增加，整體不再松散。

（5）增加了后排集成管井和展臺一同展示。

2.3 裝配式機電展示臺優(yōu)化的目的與意義

在保證抗震架整體的大小幾乎沒有太大變化的同時，排布了更多的機電管線，使得機電管線的集成化大幅提升，內(nèi)保溫風(fēng)管，鍍鋅水管，電橋架的凈高度相對于原設(shè)計有所提升，并且大大提升了空間的利用率，并且和實際工程斷面吻合，為工程提供相應(yīng)的樣例。

3 結(jié)束語

第十六屆北京住博會的主題是發(fā)展裝配式建筑、促進(jìn)綠色發(fā)展，各個參展企業(yè)單位充分響應(yīng)政府大力發(fā)展裝配式建筑的號召并且充分迎合展會主題在裝配式建筑上也是集思廣議，其中作為裝配式建筑中不可分割的一部分——裝配式機電集成系統(tǒng)也有相應(yīng)的展示。一個優(yōu)質(zhì)的裝配式建筑勢必有著與之相配套的優(yōu)良的裝配式機電系統(tǒng)，而在裝配式的發(fā)展上，裝配式機電尚且還處于萌芽階段，它的推廣以及付諸實施還是需要一定的時間，畢竟目前無論是從最初集成管線的精細(xì)化設(shè)計還是到工廠的預(yù)制化加工階段以及最終拿到現(xiàn)場進(jìn)行裝配式組裝等等各個階段都需要非常完善的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、人員素質(zhì)基礎(chǔ)、科研能力基礎(chǔ)等必不可少的條件，因此裝配式機電的發(fā)展也面臨著更多的挑戰(zhàn)和沖擊。

如今中國正處于一個裝配式建筑高速發(fā)展的時代，國家政策的大力支持以及建筑施工的迫切需求無疑成為了裝配式建筑發(fā)展的催化劑。在環(huán)境保護(hù)日益重要的今天，傳統(tǒng)的建筑施工方法已經(jīng)不能完全滿足建筑升級轉(zhuǎn)型的需求，既而發(fā)展裝配式建筑就成為了這個時代的主題。與裝配式建筑相配套的裝配式機電系統(tǒng)的發(fā)展相對還是不太成型，機電管線相當(dāng)于一個建筑物的筋絡(luò)血脈，如果也能實現(xiàn)全面的預(yù)制化、裝配化施工，那么無疑對于裝配式建筑的發(fā)展的成熟起到極大的促進(jìn)作用。機電工程在民用建筑內(nèi)裝系統(tǒng)中與空間、文化、品質(zhì)密不可分，更是裝配式建筑的有機組成部分。

最后希望能夠通過對于裝配式機電展示臺的優(yōu)化設(shè)計為大型實際工程項目提供積極借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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