BIM 技術(shù)在消防泵房機(jī)電工程中的運(yùn)用研究

黃 勇

（湖南消防實(shí)業(yè)有限公司，湖南長沙 410007）

0 引言

我國的建筑行業(yè)隨著國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展而不斷壯大的同時(shí)，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)在其中的應(yīng)用也更為廣泛和深入，在機(jī)電工程中代替了傳統(tǒng)的施工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制和裝配化施工，加速推動(dòng)建筑安裝施工企業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)發(fā)展。針對(duì)系統(tǒng)比較復(fù)雜的消防泵房機(jī)電工程，在有限的空間內(nèi)開展機(jī)電工程建設(shè)與安裝，需要應(yīng)用專門的BIM 工作站來優(yōu)化施工方案、提升施工質(zhì)量，降低工程施工成本的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

某公共建筑工程項(xiàng)目采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式，其里面為曲面，裙房為S 型方式布置，分為2 棟塔樓，此工程總共有地上14層、地下2 層，建筑面積為28 659 m2，在此工程項(xiàng)目中還包括必要的排水、消防噴淋、照明、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和防排煙等系統(tǒng)。在空間比較狹小的消防泵房內(nèi)設(shè)置了多個(gè)系統(tǒng)，如果按照傳統(tǒng)的平面管綜方法進(jìn)行排布，由于系統(tǒng)比較多，難以清楚地展現(xiàn)不同系統(tǒng)中各個(gè)管線的位置和關(guān)系。為此，在此工程建設(shè)中提出了采用設(shè)立BIM 工作站并應(yīng)用BIM 技術(shù)來優(yōu)化施工方案的策略。

2 BIM 技術(shù)在機(jī)電安裝工程中應(yīng)用優(yōu)勢

在此類機(jī)電工程施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可比較全面地展現(xiàn)模型的屬性信息，提供可視化優(yōu)勢。對(duì)于前者，通過此技術(shù)所構(gòu)建的BIM 模型包括了機(jī)電安裝工程中的管段、橋架和設(shè)備等屬性信息，不僅可以反映傳統(tǒng)平面圖紙標(biāo)識(shí)的材料和規(guī)格型號(hào)等內(nèi)容，還可以具體反映管段、橋架和設(shè)備的標(biāo)高、生產(chǎn)廠家以及進(jìn)場、加工、安裝、驗(yàn)收時(shí)間等，及相應(yīng)的安裝與驗(yàn)收責(zé)任人等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述各類信息的高度集中，便于為工程建設(shè)和施工單位提供全面的施工信息，在方便施工和管理的同時(shí)，也便于開展后期維修。

可視化是BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)時(shí)最顯著的優(yōu)勢之一，通過精準(zhǔn)模型來直觀反映工程建設(shè)中的各類管線空間位置和走向。應(yīng)用傳統(tǒng)方法開展機(jī)電安裝工程建設(shè)時(shí)，需要具有較高專業(yè)程度的工程技術(shù)人員嚴(yán)格按照平面機(jī)電安裝圖紙開展施工和管理，同時(shí)還要求工作人員具有良好的空間思維能力來想象管線的走向。而BIM 技術(shù)以三維模型進(jìn)行展示，降低了對(duì)工程技術(shù)人員的識(shí)圖、讀圖能力要求，發(fā)揮BIM 技術(shù)可視化的優(yōu)勢，同時(shí)可對(duì)漫游視頻進(jìn)行渲染，便于工程技術(shù)人員直觀地觀察管線密集部位和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)位置、關(guān)注重點(diǎn)區(qū)域中的布管情況和對(duì)室內(nèi)凈高進(jìn)行漫游檢查等。

3 BIM 技術(shù)在消防泵房機(jī)電工程中的具體運(yùn)用

3.1 創(chuàng)建模型及管綜優(yōu)化

在對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行詳細(xì)解讀并掌握設(shè)計(jì)意圖和原理后，提升模型創(chuàng)建的效率和準(zhǔn)確性，在模型創(chuàng)建過程中重點(diǎn)關(guān)注機(jī)電安裝工程中的管道材料、標(biāo)高、系統(tǒng)類型和連接方法等內(nèi)容，盡量減少模型創(chuàng)建后的修改工作。此模型創(chuàng)建工作具有較大的工作量，需要不同專業(yè)的工程技術(shù)人員共同繪制。在考慮上述基本屬性的同時(shí)，還要掌握業(yè)主方和自身施工需要的屬性參數(shù)，保證通過正確且精確的模型來開展后續(xù)工作，如利用模型開展碰撞檢測工作：將創(chuàng)建的土建和機(jī)電模型鏈接后，可以開展不同類型的碰撞檢測工作，主要是對(duì)水管、風(fēng)管和橋架、土建等開展碰撞檢測。碰撞檢測后開展管綜優(yōu)化，核對(duì)土建和機(jī)電模型的正確性，掌握管線排布的有限順序和設(shè)計(jì)警告的要求，優(yōu)化碰撞檢測中檢測出的碰撞點(diǎn)，按照有壓管讓無壓管、水管讓風(fēng)管、小管讓大管、附件少的管道讓附件多的管道等方式進(jìn)行優(yōu)化，完成優(yōu)化后再次開展碰撞檢測（圖1）。

圖1 某節(jié)點(diǎn)優(yōu)化前后對(duì)比

3.2 三維可視化技術(shù)交底

在傳統(tǒng)的機(jī)電工程建設(shè)之前需要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙要求開展技術(shù)交底工作，但是此種方式僅能展示管線的平面位置關(guān)系，無法對(duì)管線的空間位置關(guān)系進(jìn)行清晰交底。通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，利用BIM 模型對(duì)泵房的漫游視頻進(jìn)行渲染，通過三維視圖來展示其中的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，更好地幫助施工人員理解設(shè)計(jì)意圖并掌握其中的施工操作要點(diǎn)，同時(shí)幫助管理人員更好地開展現(xiàn)場指導(dǎo)和管理工作，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理和施工人員之間溝通效率的提升，減少由于溝通不及時(shí)、不準(zhǔn)確造成的施工拆改現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)管理水平的提高和施工風(fēng)險(xiǎn)的降低。還可以利用模擬視頻對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)位置的施工工序開展施工模擬工作，如針對(duì)泵房中數(shù)量比較多的DN150 管道，其具有較大的管徑且布置比較密集，需要在施工過程中重點(diǎn)關(guān)注管道間距、閥門附件的安裝間距和支吊架的布置間距等。通過BIM 模型的施工模擬來提供管道和閥門實(shí)際尺寸等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)模擬其中的重點(diǎn)部位，觀察其安裝次序，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工方案的持續(xù)優(yōu)化。

3.3 支吊架的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的支吊架布置過程中，主要是在設(shè)計(jì)文件和相關(guān)圖集標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行布置，參考依據(jù)只是對(duì)最大間距和單管的支吊架間距進(jìn)行規(guī)定，不適合管線密集的泵房進(jìn)行單管支吊架的設(shè)置。通過手工的方式進(jìn)行多管支吊架的計(jì)算比較繁瑣，需要計(jì)算管道和管內(nèi)介質(zhì)的自重等靜載、管內(nèi)介質(zhì)對(duì)管道的沖擊動(dòng)載等，具有較大難度。而應(yīng)用BIM 技術(shù)中的MagiCAD 軟件分析支吊架的受力狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上開展支吊架的綜合布置和試算，可以得出最優(yōu)支吊架的布置方案，在滿足相應(yīng)設(shè)計(jì)文件和圖集標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，節(jié)約材料和成本（圖2）。還可以輸出支吊架下料加工圖紙，按圖紙中的吊桿和橫擔(dān)長度進(jìn)行下料，指導(dǎo)原材料的采購和預(yù)制加工，節(jié)省了現(xiàn)場測量工作量，縮短工期，也有利于保障下料尺寸的準(zhǔn)確性。

4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

圖2 支吊架的應(yīng)用

利用BIM 技術(shù)開展消防泵房機(jī)電工程安裝的某試點(diǎn)工程，得到當(dāng)?shù)卣块T高度關(guān)注的同時(shí)，也被當(dāng)?shù)氐男侣劽襟w跟蹤報(bào)道，建成后獲得了一定獎(jiǎng)項(xiàng)，并在當(dāng)?shù)貥淞⒘肆己每诒?。此工程通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，在工程施工之前提前解決土建和機(jī)電工程等不同專業(yè)之間相互矛盾和碰撞的問題，預(yù)判施工中可能出現(xiàn)的問題，借助三維技術(shù)交底幫助施工人員更好地理解設(shè)計(jì)意圖、掌握施工操作要點(diǎn)，降低了施工難度和拆改工作量。借助BIM 精準(zhǔn)模型直接導(dǎo)出具體工程圖和下料加工圖，不需要依靠平面圖和經(jīng)驗(yàn)估算管道數(shù)量等工作，也節(jié)省了現(xiàn)場下料、加工、測量等繁瑣工作，保證了下料加工精度，使此工程施工時(shí)間縮短了5 d 左右。應(yīng)用BIM 技術(shù)需要組建專門團(tuán)隊(duì)統(tǒng)籌不同部門共同開展，提升了不同部門之間的合作能力和團(tuán)隊(duì)凝聚力，經(jīng)過此工程施工培養(yǎng)了一批BIM 技術(shù)人才，積累了在同類工程項(xiàng)目中應(yīng)用BIM 技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)語

在消防泵房中的機(jī)電工程建設(shè)過程中，通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以開展管線綜合設(shè)計(jì)和碰撞檢測工作，減少對(duì)平面圖紙和設(shè)計(jì)意圖的誤解而造成的施工錯(cuò)誤問題，發(fā)揮其可視化的三維技術(shù)交底優(yōu)勢來明確其中的管線空間位置關(guān)系，確保施工人員具體施工操作的精確性。還可以應(yīng)用其中的支吊架來提升下料尺寸的精確性，縮短施工周期。在此類機(jī)電工程中應(yīng)用BIM 技術(shù)表現(xiàn)出工程施工可視化和高效化等優(yōu)勢，對(duì)提升工程項(xiàng)目管理水平和參建單位溝通協(xié)調(diào)能力具有重要作用，推動(dòng)工程施工企業(yè)管理向更加精細(xì)化的方向發(fā)展。