公共建筑機電安裝工程中的BIM技術探討

楊 琳

(廈門大學 嘉庚學院，福建 漳州 363105)

0 前 言

隨著人們的生產(chǎn)生活需求的不斷提高，公共建筑物數(shù)量急劇增加，其性能和應用價值的要求也在不斷提升。BIM技術作為一種新型信息技術，被廣泛應用于多個領域，其應用效果在建筑工程的施工管理環(huán)節(jié)尤為突出，鑒于BIM技術在建筑工程管理方面的應用優(yōu)勢，相關工作人員應該加強對該技術的學習和應用的重視，將BIM技術應用到實際的建筑工程機電安裝工作中，從而有效地縮短工期和降低工程的施工成本，協(xié)調各項工作之間的關系，進而提高公共建筑物的整體工程質量。

1 BIM技術在建筑機電安裝工程中的應用優(yōu)勢

BIM技術是一種建筑信息模型技術，可借助于三維數(shù)字技術實現(xiàn)對建筑工程數(shù)據(jù)模型的呈現(xiàn)，讓施工人員做出更加準確的判斷和設計，進而提升施工成效。

BIM技術的特點十分鮮明，在信息呈現(xiàn)和應用方面，具備完整性、關聯(lián)性和一致性等特征，可以為施工管理人員開展全過程信息管理提供極大的便利，在提高信息使用有效性方面效果顯著。此外，BIM技術還具有可視化和可出圖性特點，設計人員可以實現(xiàn)虛擬設計，利用三維模型將設計內容完整呈現(xiàn)，以便于相關工作人員更加直觀地了解工程設計情況；同時，也能將完整的三維模型信息轉化為二維施工圖紙，讓工程數(shù)據(jù)具備兼容性，從而顯著提升其實用價值。

BIM技術的數(shù)字化應用還表現(xiàn)在其數(shù)字模擬建造方面，基于這一特點施工管理人員可以及時地發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)中存在的問題，并且從三維模型著手選定最佳解決方案。此外，BIM技術還具備優(yōu)化性和協(xié)調性的特點，這些特點能幫助施工管理人員高質量地開展全過程管理，讓公共建筑機電安裝工程的各環(huán)節(jié)作業(yè)更具協(xié)調性和順序性，使施工質量和效率得到提升。

由此可見，BIM技術在建筑電氣安裝工程中的應用，可以實現(xiàn)對施工設計的深化、對施工流程的優(yōu)化和對施工質量的保障。

2 公共建筑機電安裝工程概況

本次案例中的公共建筑為高校辦公樓，是該校新校區(qū)中的綜合性行政辦公樓。該樓的建筑總面積為27 550 m2，有地上和地下兩類結構。其中，地上建筑的總面積為20 450 m2，為7層樓體建筑，內部包含教室、辦公室和其他專業(yè)類課程活動場所。而地下共1層，是該建筑的消防泵房、消防水池、變配電所以及車庫所在。鑒于該建筑承擔了新校區(qū)大部分的辦公功能，而且內部包含廣播中心、網(wǎng)絡中心、教學機房等功能性房間，所以該建筑的機電工程施工要求極高。在案例建筑的機電安裝工程施工環(huán)節(jié)，相關工作人員不僅需要完成建筑暖通工程的施工，做好電氣設備和水暖系統(tǒng)設備的安裝，還需實現(xiàn)地下車庫配電間和建筑內其他機電設備用房的安裝施工。由于該建筑功能豐富，重要的功能性房間較多，所以施工難度較大、作業(yè)協(xié)調性要求高，需要借助于BIM技術實現(xiàn)深化設計和優(yōu)化管理。

3 BIM技術在公共建筑機電安裝工程中的應用

3.1 建立施工模型

從理論上而言，以信息模型直接指導建筑施工具有可行性。但是在當前的施工現(xiàn)場，相關工作人員仍需要將三維模型轉化為標準的二維圖紙才能夠實現(xiàn)有效應用。傳統(tǒng)的機電工程安裝環(huán)節(jié)會使用二維設計圖，若建筑的機電工程項目較為龐大，則其中的管線以及設備布局等設計要求也相對較高[1]，一旦出現(xiàn)設計不合理，就會導致管線碰撞，進而使得施工成效大幅下降，甚至引發(fā)安全故障。所以，如若在此環(huán)節(jié)應用BIM技術完成模型繪制，即可以有效地提升施工圖紙的設計水平，進而規(guī)避建筑施工風險。

首先，技術人員需要做好軟件的選擇工作。軟件選擇是BIM模型建立過程中的首要環(huán)節(jié)，應用軟件選擇的合理性與科學性將會顯著影響B(tài)IM模型的完整性和實用性。目前，可用于BIM建模的軟件較為豐富，筆者以Revit系列軟件為例開展了有關于軟件選擇要點的分析。該系列軟件專業(yè)性強且配套軟件全面，能充分滿足民用建筑的建模需求，實用價值極高。所以，在本次工程中以Revit系列軟件就可完成項目整體的BIM模型設計工作。

其次，設計人員需要做好模型繪制工作。相比于傳統(tǒng)的二維設計，BIM技術具有更加明顯的應用優(yōu)勢。從根本上而言，BIM技術可將傳統(tǒng)的二維平面設計轉化為三維立體結構設計，這樣一來就能夠讓相關工作人員更加充分和具體地了解設計方案。在模型繪制環(huán)節(jié)，相關工作人員需要在本地文件當中完成創(chuàng)作，還需要將本地文件實時上傳至文件中心，與其他設計人員進行信息共享與協(xié)同設計。在使用Revit軟件開展繪圖工作時，工作人員需要保證其所呈現(xiàn)出的結果與CAD制圖中的二維平面相統(tǒng)一。即是說，應用BIM技術所繪制出的效果圖，其內部的連接管線或標注內容應該與二維平面圖保持一致。當然，由于Revit可以實現(xiàn)平面和三維立體之間的隨時切換，所以可以進一步保證設計圖內部標注以及管線連接的合理性。從設計整體而言，Revit軟件所表現(xiàn)出的便捷性、共享性和可視圖性大大提升了模型設計和建立環(huán)節(jié)的科學性。

最后，設計人員需要合理應用深化設計插件。目前，在國內大部分的建筑機電安裝工程中都應用了BIM技術，這使得該項技術在國內實現(xiàn)了迅速發(fā)展。同時，為了能夠進一步滿足國人的操作習慣，實現(xiàn)更加高效的建模和應用，業(yè)內人士也設計出了相關的插件和軟件，以實現(xiàn)設計效率的提升。比如，魯班公司的系列軟件或宏業(yè)科技設計的BIM space軟件都能夠使BIM技術的應用效率得到提升。同時，為了能進一步深化Revit的設計質量，技術人員也設計出了如品茗、蜂鳥、橄欖山等插件，這些插件都能夠有效地提升建模效率，使BIM模型建立的科學性和實用性得到提升。

3.2 管線碰撞檢查

通常，公共建筑都具有豐富的功能性，其內部管線布設的要求也相對較高。由于需要布設的管線和設備數(shù)量多且功能性復雜，所以在管線集中區(qū)域十分容易發(fā)生管線碰撞問題。此外，傳統(tǒng)的二維平面設計過程往往無法兼顧管線設計的合理性和美觀性，從而導致管線碰撞問題頻發(fā)，這些管線碰撞問題將會對機電工程的質量以及建筑的使用安全性產(chǎn)生極其嚴重的不良影響。在實踐工作當中，BIM技術的應用還應該表現(xiàn)在其對管線碰撞問題的檢查當中。在這一環(huán)節(jié)，設計人員需要先明確管線碰撞的常規(guī)類型，然后基于建筑工程的實際需要完成管線的碰撞檢查工作。

機電安裝環(huán)節(jié)最為常見的管線碰撞是實體之間的硬碰撞。其實，在實踐中還存在軟碰撞，即兩個實體之間雖存在管線碰撞，但是在一定的條件下這種碰撞是被允許的。此外，管線碰撞還包括間隙碰撞和重復項碰撞。當兩個實體之間的間距與工程的施工要求不相符時，就容易存在間隙碰撞；而當兩個完全相同的實體存在空間上的重合時，則會出現(xiàn)重復項碰撞。從本次工程的實際情況來看，地下1層以及地上的功能性房間是機電安裝工程的主要施工內容。以梁下管線布置為例，施工人員需要布設2根型號為DN500的縱向冷凍水管、1根尺寸為1 500 mm×300 mm的補風管，還需設置1根污水管和3根消防管，其管線型號皆為DN150。而在橫向管線布設方面，需要設置6根冷凍水管、2根生活水管和2根消防水管。因此，在布設管線時，不僅需要滿足其功能性需求，還需要強化對交叉位置管線設計合理性的重視，同時兼具美觀性的要求。基于此，相關工作人員需要合理應用BIM技術，理順管線布置的順序，指定合理的方案，以提高作業(yè)有效性。比如，在布設設暖通管道和配電線路時，設計人員可以應用BIM軟件首先完成管道模擬布局，通過呈現(xiàn)出來的立體直觀的模型檢驗平面設計圖紙的合理性。借助于BIM三維模型，能夠優(yōu)化管線的排布方案，以最直觀而立體的方式展現(xiàn)復雜區(qū)域的設計需要，進而實現(xiàn)對管線密集區(qū)域的深化設計，從而提高作業(yè)成效。

3.3 模擬施工進度

公共建筑的機電安裝工程是一項龐大的工程項目，其工作內容作業(yè)和程序相對復雜，必須開展科學的施工管理，才能保證作業(yè)成效?，F(xiàn)階段，在建筑機電安裝工程中，管理人員通常采用全過程管理的方法來實現(xiàn)高效管理，而在其實踐環(huán)節(jié)，最為重要的就是開展施工進度的模擬工作。在管道線路設計方面，工作人員常常選擇使用微軟的project軟件，借助于該軟件能實現(xiàn)對簡單線路排布的設計，但是該軟件卻難以滿足公共建筑機電安裝工程的線路布設需求，更阻礙了進度模擬工作對管線安裝的輔助功能的發(fā)揮。而且，傳統(tǒng)的施工進度模擬往往缺乏直觀性數(shù)據(jù)，也難以表達數(shù)據(jù)之間的復雜關系，基于此，施工進度模擬工作的成效提升困難，優(yōu)化資源配置、開展動態(tài)管理、實時反饋現(xiàn)場情況更是難以實現(xiàn)。

因此，為了能提高施工進度模擬工作的成效，相關工作人員也可以在這一環(huán)節(jié)引入BIM技術，利用該技術的優(yōu)勢和特征實現(xiàn)輔助作業(yè)。依托于BIM技術可以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的激光掃描處理，利用掃描后的圖像結果實現(xiàn)精細化的管理。此時，技術人員可以借助于3D模型來考察建筑結構整體布局的合理性，也可以利用該模型完成可視化的施工模擬演練，實現(xiàn)對施工整體過程以及現(xiàn)場環(huán)境的多方位、多角度的觀察。如此，施工人員就能夠更為直觀地了解各管線的走向，并且實現(xiàn)對管線碰撞問題的有效避讓。比如，在本次工程當中，設計人員可以應用Navisworks軟件開展施工進度模擬工作。技術人員可以在采集和整理施工所需數(shù)據(jù)后，將其與時間緯度關聯(lián)，形成BIM 4D模型，為開展進度管理工作提供輔助。借助于該模型，管理人員可以制定合理的施工整體規(guī)劃，并且完成對施工進度的科學模擬，從而實現(xiàn)高質量的進度把控和資源分配效果[3]。

4 結 論

綜上所述，BIM技術在公共建筑機電安裝工程中的應用，可以有效提升工程施工質量和管理成效，并能發(fā)揮出節(jié)約施工成本、提升建筑單位滿意度的作用。在本次案例工程之中，通過對BIM技術的應用，不僅有效地解決了管線布設、燈具安裝、吊頂設置等施工的重難點，而且借助其可視化功能和進度模擬功能也大大提升了本次工程的作業(yè)質量，從而增強了機電安裝施工的有效性和安全性。

[ID:010020]