展望BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉瀟陽

【摘 要】針對以往建筑電氣設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的專業(yè)沖突問題，提出一種以三維建模為核心的建筑電氣設(shè)計(jì)解決方案，即采取 BIM 技術(shù)，對此本文著重探討 BIM 技術(shù)優(yōu)勢及其實(shí)際應(yīng)用，并提出未來發(fā)展方向，旨在為進(jìn)一步提高建筑設(shè)計(jì)水平提供參考。

關(guān)鍵詞： BIM; 建筑電氣; 信息傳遞; 應(yīng)用; 展望

外國的BIM 發(fā)展和應(yīng)用都達(dá)到了一定水平，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 2011 年 5 月發(fā)布的《“十二五”建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中，正式將BIM 作為建筑業(yè)信息化首要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，明確指出要在施工階段開展 BIM 技術(shù)的研究與應(yīng)用，推進(jìn)BIM 技術(shù)從設(shè)計(jì)階段向施工階段的應(yīng)用延伸，降低信息傳遞過程中的衰減，研究基于 BIM 技術(shù)的4D 項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)在大型復(fù)雜工程施工過程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對建筑工程有效的可視化管理等。

1 建筑電氣專業(yè) BIM 應(yīng)用的基礎(chǔ)

1. 1已頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)有《中國 BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系CBIMS 框架》;地方標(biāo)準(zhǔn)有《深圳市工程設(shè)計(jì)行業(yè)BIM 應(yīng)用發(fā)展指引》（深圳市勘察設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)會(huì)（2013））和《香港房屋委員會(huì)發(fā)展和建設(shè)部 BIM標(biāo)準(zhǔn)手冊（1. 0 版）》;

1. 2 可參考的國際標(biāo)準(zhǔn)，可參考的國際標(biāo)準(zhǔn)有美國標(biāo)準(zhǔn) NBIMS 和英國標(biāo)準(zhǔn)《面向 Autodesk Revit 的 AEC（UK）BIM 標(biāo)準(zhǔn)》。

2 建筑電氣專業(yè)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用分析

2. 1 傳統(tǒng)應(yīng)用軟件現(xiàn)狀，當(dāng)前，建筑電氣工程師使用的傳統(tǒng) CAD 設(shè)計(jì)軟件平臺有兩個(gè)，即 Autodesk 公司的 AutoCAD平臺和 Bentley 公司的 MicroStation 平臺。專業(yè)軟件以天正電氣為主（基于 CAD 平臺開發(fā)的二次軟件），部分用戶使用博超電氣軟件（基于 CAD平臺開發(fā)的二次軟件），還有個(gè)別 AutoCAD 平臺用戶不使用專業(yè)軟件。用于計(jì)算的專業(yè)軟件有ETAP、DIALux 等。

2. 2 BIM 應(yīng)用軟件現(xiàn)狀BIM軟件的應(yīng)用在建筑電設(shè)計(jì)中以Autodesk 公司的Revit Mep、Revit 2013 為主，部分用戶使用 Magicad for Revit & Magicad for CAD 雙平臺。使用 Autodesk 公司的 Naviswork 三維模型瀏覽軟件，進(jìn)行碰撞檢查、漫游、動(dòng)畫。另外，鴻業(yè)軟件也在積極開發(fā)基于 Revit 軟件的機(jī)電設(shè)計(jì)二次軟件。當(dāng)前，建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣四個(gè)專業(yè)普遍使用 Revit 作為整合平臺進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)工作。

2. 3 傳統(tǒng)二維、三維軟件與 BIM 軟件的區(qū)別BIM 軟件不同于傳統(tǒng)的二維、三維軟件。

BIM 的核心是信息、信息的互用以及信息在全過程中完整、正確、無缺失的傳遞，包括電氣專業(yè)本身信息的傳遞以及與相關(guān)（建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、經(jīng)濟(jì)）專業(yè)間協(xié)同信息的傳遞。未來的建筑將是數(shù)字化、信息化的藝術(shù)。正是基于信息的協(xié)同和傳遞的要求，建筑設(shè)計(jì)的五個(gè)專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣、經(jīng)濟(jì)）需要找到一個(gè)能夠協(xié)同工作的軟件平臺，或者找到使不同的專業(yè)軟件之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)無縫對接的辦法（如 IFC 方式）

2. 4 電氣設(shè)計(jì)中 BIM 技術(shù)的應(yīng)用分析建筑電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括強(qiáng)電部分、智能化（弱電）部分和消防部分，電氣專業(yè)設(shè)計(jì)文件包括圖紙目錄、說明、設(shè)計(jì)圖、主要設(shè)備表、計(jì)算書，其中設(shè)計(jì)圖包括平面圖、系統(tǒng)圖、剖面、詳圖、大樣。設(shè)計(jì)文件中的圖紙目錄、說明內(nèi)容可采用傳統(tǒng)方式完成。下面重點(diǎn)分析在使用當(dāng)前 BIM 軟件繪制設(shè)計(jì)圖，編制主要設(shè)備表、計(jì)算書時(shí)的完成度以及軟件需改進(jìn)的內(nèi)容（文中軟件基于Revit 2013，包括其他在 Revit 基礎(chǔ)上開發(fā)的二次軟件），

3 電氣專業(yè)工作流程及信息傳遞分析

3. 1 電氣專業(yè)的工作流程

工程設(shè)計(jì)的流程根據(jù)項(xiàng)目情況分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。

（1） 方案設(shè)計(jì)階段： 以業(yè)主提供的設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，了解其他專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備）工程概況，為建筑方案的調(diào)整和深化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，配合建筑方案提供并校核主要電氣系統(tǒng)機(jī)房面積、位置、主要管線通道設(shè)置以及對建筑方案產(chǎn)生重大影響的電氣設(shè)計(jì)條件;輸出設(shè)計(jì)文件。

（2） 初步設(shè)計(jì)階段： 接受其他專業(yè)設(shè)計(jì)資料 → 本專業(yè)設(shè)計(jì) → 向其他專業(yè)提交資料 → 深化方案 → 形成初步設(shè)計(jì) → 設(shè)計(jì)評審 → 優(yōu)化 → 設(shè)計(jì)會(huì)審（專業(yè)聯(lián)校） → 完成初設(shè)圖紙 → 設(shè)計(jì)驗(yàn)證 →設(shè)計(jì)輸出。

（3） 施工圖設(shè)計(jì)階段： 優(yōu)化初設(shè) → 接受其他專業(yè)設(shè)計(jì)資料 → 深化本專業(yè)設(shè)計(jì) → 向其他專業(yè)提交資料 → 形成施工圖設(shè)計(jì) → 設(shè)計(jì)會(huì)審（專業(yè)聯(lián)校） → 完成施工圖設(shè)計(jì)圖紙 → 設(shè)計(jì)驗(yàn)證 →設(shè)計(jì)輸出 → 交付。

3. 2 電氣專業(yè)與上、下游專業(yè)間的數(shù)據(jù)信息傳遞

3. 2. 1 上游專業(yè)需提供的資料

（1） 建筑專業(yè)提供給電氣專業(yè)的資料為：

① 建筑做法。屋面選用材料，外窗選用材料，外墻、室內(nèi)地面建筑做法，設(shè)置吊頂區(qū)域。

② 建筑主要技術(shù)指標(biāo)為總建筑面積（地上建筑面積/地下建筑面積）、人防建筑面積、建筑高度、建筑層數(shù)（地上/地下）。

③ 平面包括軸網(wǎng)、結(jié)構(gòu)柱、墻線、門窗（不需要門窗號）、層高、防火分區(qū)、需二次精裝修的平面位置等。

④ 電動(dòng)門及窗的位置、容量等。

（2） 結(jié)構(gòu)專業(yè)需提供給電氣專業(yè)的資料為：

① 結(jié)構(gòu)形式。

② 基礎(chǔ)形式。

③ 板厚（地上/地下）。

④ 結(jié)構(gòu)梁尺寸。

⑤ 柱尺寸等。

（3） 水、暖專業(yè)需提供給電氣專業(yè)的資料為：

① 各類電動(dòng)設(shè)備位置、用途、數(shù)量、用電性質(zhì)、用電量、電壓等級、使用率及編號等參數(shù)。

② 電動(dòng)（或信號、報(bào)警等）水閥、電動(dòng)風(fēng)閥等位置、用途、數(shù)量、用電量、電壓等級及編號等參數(shù)。

③ 各系統(tǒng)原理圖、監(jiān)控要求說明、受控設(shè)備和監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量等相關(guān)設(shè)計(jì)資料。

（4） 工藝專業(yè)需提供給電氣專業(yè)的資料為工藝設(shè)計(jì)對某些房間、場所的特殊要求。

3. 2. 2 電氣專業(yè)提供給下游專業(yè)的資料

（1） 建筑專業(yè)：

① 電氣機(jī)房： 位置、面積、層高等具體設(shè)計(jì)要求。

② 大型設(shè)備運(yùn)輸路線： 共同配合確定。

③ 管井： 位置、大小。

（2） 結(jié)構(gòu)專業(yè)：

① 導(dǎo)管穿混凝土墻套管： 位置、大小、標(biāo)高。

② 導(dǎo)管穿梁套管： 位置、大小、標(biāo)高。

③ 橋架穿混凝土墻洞。

（3） 水、暖專業(yè)：

① 設(shè)備機(jī)房內(nèi)配電/控制室（需要獨(dú)立設(shè)置時(shí)）的具體位置、尺寸等。

② 設(shè)備發(fā)熱量。

③ 溫度、濕度要求。

④ 排風(fēng)、通風(fēng)要求。

（4） 管線綜合： 電纜槽盒、梯架的位置、標(biāo)高。

（5） 經(jīng)濟(jì)專業(yè)： 電氣設(shè)備材料清單。

3. 3 電氣族庫建設(shè)的建議

族庫的建立要根據(jù)電氣專業(yè)的工作流程，上、下游數(shù)據(jù)需求以及日后運(yùn)維管理的需求來定義每個(gè)族的屬性。建立族庫之前要先制定族的標(biāo)準(zhǔn)。二維模型編制依據(jù) GB/T 50786—2012《建筑電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)》;參考圖集為 09DX001《建筑電氣工程設(shè)計(jì)常用圖形和文字符號》、09BD1《電氣常用圖形符號與技術(shù)資料》等。三維模型的外觀編制要求為象形、通用尺寸。需要說明的是，不同廠家、規(guī)格型號不同時(shí)，尺寸差別很大。

3. 4 BIM 技術(shù)可能帶來的電氣專業(yè)工作流程變化

（1） BIM 將設(shè)計(jì)工作量前移，重點(diǎn)在方案選擇和優(yōu)化，方案階段通過建模對項(xiàng)目的可行性研究、節(jié)能設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)研究的工作量勢必增大。

（2） 電氣專業(yè)方面較成熟的 BIM 應(yīng)用主要是管線綜合設(shè)計(jì)，使用碰撞檢查功能來確定碰撞位置，并進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到控制層高的目的，同時(shí)會(huì)加大初設(shè)階段以及施工圖設(shè)計(jì)階段的工作量。這些工作量在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中原本是在施工圖設(shè)計(jì)中做比較粗略的管線綜合，在施工配合中再深化或由施工單位通過現(xiàn)場實(shí)際測量、具體排布來實(shí)現(xiàn)的。

（3） 電氣專業(yè)的產(chǎn)品信息極其豐富，缺少信息的建筑模型只是一個(gè)沒有靈魂的殼。要真正實(shí)現(xiàn) BIM 的全專業(yè)、全過程設(shè)計(jì)，需要大量的數(shù)據(jù)支持，不僅是專業(yè)間的數(shù)據(jù)傳遞。電氣產(chǎn)品信息庫的建立及更新是一項(xiàng)巨大的工程，勢必對傳統(tǒng)的工作流程帶來重大影響。以上所述工作流程的變化亦是 BIM 標(biāo)準(zhǔn)中建模深度、交付標(biāo)準(zhǔn)研究的關(guān)鍵點(diǎn)。

4 結(jié) 語

電氣專業(yè) BIM 技術(shù)的核心重在設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)，也就是 BIM 的“Information”，而高效的信息互用亦是 BIM 的核心價(jià)值所在。BIM 發(fā)展的瓶頸在于族庫以及現(xiàn)有軟件功能的不完善。BIM 技術(shù)已為建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)處理復(fù)雜形體的建筑問題找到了非常有效的出路，電氣專業(yè)BIM技術(shù)的亮點(diǎn)是否仍要停留在管線綜合的碰撞檢查呢？ 作為建筑行業(yè)必不可少的專業(yè)之一，作為信息化社會(huì)運(yùn)維管理的重要環(huán)節(jié)，電氣專業(yè)的腳步不能因現(xiàn)在的困難而停止。使用現(xiàn)階段的 BIM 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)

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