BIM技術(shù)在裝配式建筑機(jī)電安裝中的應(yīng)用

李祁東，解中鑫，畢 煒，張光堯

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100010）

機(jī)電安裝是裝配式建筑中的重要組成部分。我國的機(jī)電安裝一般工作包括設(shè)備安裝、線路安裝、管道安裝，所涉及的專業(yè)廣泛、綜合性強(qiáng)、施工工藝復(fù)雜。機(jī)電安裝是否完好決定裝配式建筑物使用壽命的長短，采用BIM技術(shù)可以有效地對機(jī)電管線設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而極大地提高裝配式建筑的工程安裝質(zhì)量和安全績效。

1 裝配式建筑中的機(jī)電安裝模塊工作流程

對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)是裝配式建筑項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是工業(yè)化住宅優(yōu)于傳統(tǒng)住宅的重要體現(xiàn)?，F(xiàn)階段，裝配式預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)設(shè)計(jì)較為分散，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式是由設(shè)計(jì)院進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，而后交給總承包企業(yè)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)(即構(gòu)件拆分)，設(shè)計(jì)后轉(zhuǎn)交預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)。設(shè)計(jì)院對構(gòu)件的生產(chǎn)要求、生產(chǎn)過程不夠了解，難免會出現(xiàn)戶型布置不合理的問題，造成經(jīng)濟(jì)性浪費(fèi)。采用BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)分析可以極大地提高施工質(zhì)量及工作效率，減少資源浪費(fèi)。某項(xiàng)目機(jī)電安裝流程見圖1。

裝配式建筑中的機(jī)電安裝模塊工作流程對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)是裝配式建筑項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是工業(yè)化住宅優(yōu)于傳統(tǒng)住宅的重要體現(xiàn)。

圖1 機(jī)電安裝流程圖

將預(yù)制構(gòu)件的各參數(shù)數(shù)據(jù)集中整合在一起，建立BIM數(shù)據(jù)庫平臺，在預(yù)制構(gòu)件的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，采用BIM平臺，通過項(xiàng)目自定義編碼，對單個(gè)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)唯一編碼，并將其以二維碼形式導(dǎo)出粘貼在各構(gòu)件上，通過施工現(xiàn)場掃描即可查看對應(yīng)的構(gòu)件信息、施工圖、設(shè)計(jì)變更等，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化施工管理，并對構(gòu)件的生產(chǎn)、驗(yàn)收、運(yùn)輸、安裝過程進(jìn)行及時(shí)跟蹤。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

以某精品酒店為工程背景，對BIM技術(shù)在裝配式建筑當(dāng)中的應(yīng)用展開分析和討論。本項(xiàng)目總建筑面積約49500m2，建筑主體為地上8層地下2層，建筑設(shè)計(jì)高度為27.65m。地下為酒店的地下停車場、娛樂房以及配套的辦公區(qū)域；地上為酒店的客房、會議室、健身房、餐廳等場所。在本項(xiàng)目的機(jī)電工程的設(shè)計(jì)當(dāng)中，出于本項(xiàng)目的工程定位和地理位置特點(diǎn)，大量采用了被動(dòng)式日照采光節(jié)能系統(tǒng)。

從綠色環(huán)保的角度出發(fā)，本項(xiàng)目使用的是當(dāng)?shù)毓╇娋诌M(jìn)行研究設(shè)計(jì)后給出的獨(dú)立型供電系統(tǒng)，具體供電原理為使用兩條供電線和10kV電源進(jìn)行獨(dú)立供電，防止由于斷電和停電等故障造成酒店的供電中斷的問題。本項(xiàng)目的機(jī)電安裝工程包括酒店的通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控等設(shè)備和線路的安裝。

2.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑的機(jī)電安裝中的具體應(yīng)用

根據(jù)工程背景可知，本項(xiàng)目為精品酒店對采光具有較高的要求。因此，在進(jìn)行內(nèi)部的機(jī)電安裝過程中需要盡可能地對酒店的層高進(jìn)行控制。對于機(jī)電工程的安裝而言，需要嚴(yán)格的對機(jī)電工程的管道鋪裝澆筑厚度進(jìn)行控制,以此來滿足局部線管疊合厚度的需要。因此，運(yùn)用BIM技術(shù)首先需要對機(jī)電工程的所有的平面圖紙進(jìn)行匯總，如強(qiáng)弱電、燈具、裝飾等。最后利用所有的平面圖紙信息進(jìn)行三維信息模型的科學(xué)構(gòu)建（圖2），結(jié)合水管施工、暖通施工等排線的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行凈空高度的完善和優(yōu)化，并且進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處三維大樣圖的明確（圖3），從而有效地推動(dòng)BIM技術(shù)在裝配式建筑機(jī)電安裝中的作用發(fā)揮。

圖2 本項(xiàng)目管線綜合前后對比

圖3 局部節(jié)點(diǎn)三維空間布線圖

本項(xiàng)目中的機(jī)電工程采用預(yù)埋構(gòu)件。通過這樣預(yù)埋的方法來減少在施工過程中模版對建筑澆筑的影響，同時(shí)也極大地提高了現(xiàn)場安裝的靈活性、便捷性。其次，根據(jù)BIM技術(shù)對在走道的地方容易發(fā)生管道疊合地方進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)便于施工。在兩層線管疊合交叉的地方，通過BIM模型分析，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的情況，在不同管道線路的基礎(chǔ)厚度方面進(jìn)行現(xiàn)場預(yù)制結(jié)構(gòu)保護(hù)層和內(nèi)置鋼絲網(wǎng)的厚度疊加，從而使得厚度基本保持在65～75mm。在機(jī)電設(shè)備的關(guān)鍵點(diǎn)，如照明配電箱和動(dòng)力配電箱的電路輸出線路回路的交叉處，由于該處工作負(fù)荷強(qiáng)度較大，所以現(xiàn)澆層厚度最低應(yīng)該在75mm左右，而對于電氣管線交錯(cuò)連接現(xiàn)象較少的位置，只需要將現(xiàn)澆層的厚度保持在55mm左右，即可實(shí)現(xiàn)對于機(jī)電安裝的有效性保障。

根據(jù)上述圖紙可以看出，BIM技術(shù)在三維管線綜合方面發(fā)揮了重要的作用，對于提高地下室管線分布的科學(xué)度，以及維持地下室設(shè)計(jì)的美觀度具有重要的意義。同時(shí)能夠有效地降低項(xiàng)目施工的返工現(xiàn)象，減少施工矛盾的產(chǎn)生，如對于碰撞自行翻彎的現(xiàn)象，利用BIM技術(shù)可以很好地避免此種問題，從而進(jìn)行事前的相應(yīng)調(diào)整，從而提高三維管線綜合的經(jīng)濟(jì)效益，降低不必要的成本輸出。

3 結(jié)論

基于BIM技術(shù)的裝配式建筑機(jī)電深化設(shè)計(jì)優(yōu)化研究將BIM的信息化和裝配式建筑的高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，建立BIM數(shù)據(jù)平臺，全流程進(jìn)行項(xiàng)目施工管理。目前我國和歐美發(fā)達(dá)國家相比，裝配式建筑的發(fā)展還有一定差距。在我國，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)驗(yàn)收等相關(guān)規(guī)范的出臺明顯滯后于施工技術(shù)的發(fā)展。預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)類型較為局限，尺寸不夠精確，容易造成返工。而BIM技術(shù)可以將項(xiàng)目的相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，彌補(bǔ)裝配式建筑信息匱乏的不足。將BIM技術(shù)與裝配式建筑機(jī)電相結(jié)合，建立BIM數(shù)據(jù)庫，項(xiàng)目管理人員可將施工圖、工藝視頻等上傳到數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行施工交底，施工負(fù)責(zé)人可通過手機(jī)模型查看相對應(yīng)的施工圖，及時(shí)獲取施工圖變更信息，提高施工的進(jìn)度以及住宅的精細(xì)化程度，減少資源的浪費(fèi)。因此，將裝配式建筑機(jī)電與BIM技術(shù)相結(jié)合具有非常重要的意義。