BIM 技術(shù)在區(qū)域能源站施工中的應(yīng)用

陳瑋 杜玉吉 錢輝金

1 中節(jié)能建筑節(jié)能有限公司

2 中節(jié)能城市節(jié)能研究院有限公司

區(qū)域能源站作為區(qū)域能源供給的技術(shù)設(shè)施，規(guī)劃建設(shè)周期長，建設(shè)難度大[1]。在不同的設(shè)計(jì)階段，其對設(shè)計(jì)深度有不同的要求，所需要面對的展示對象也不同。在開發(fā)階段，各個地塊和商區(qū)的實(shí)施進(jìn)度和用能需求不盡相同，能源站需要分期建設(shè)，加大了施工管理難度?，F(xiàn)階段裝配式建筑在安裝過程中，由于構(gòu)件的生產(chǎn)精度及現(xiàn)場的安裝精度不足，導(dǎo)致在現(xiàn)場安裝的過程中會出現(xiàn)各種問題，從而造成返工、延誤工期進(jìn)而增加造價(jià)等一系列問題[2]。新興的建筑信息模型技術(shù)BIM（Building Information Modeling）則可有效解決區(qū)域能源站施工過程中遇到的各種問題[3]。本文擬以常州新龍國際商務(wù)區(qū)區(qū)域供冷供熱能源站1#子站為例，介紹BIM 技術(shù)在區(qū)域能源站施工中的應(yīng)用。

1 工程概括

常州新龍國際商務(wù)區(qū)區(qū)域供冷供熱能源站項(xiàng)目位于常州新龍國際商務(wù)區(qū)的核心區(qū)域內(nèi)。根據(jù)商務(wù)區(qū)整體開發(fā)建設(shè)進(jìn)度及用能需求進(jìn)度同步實(shí)施，首先建設(shè)本項(xiàng)目的一期能源子站及配套管網(wǎng)工程，滿足商務(wù)區(qū)一期的供能要求，主要為政府辦公樓、兩館兩中心及周邊部分商辦建筑、住宅建筑等，總建筑面積約109.86 萬m2，采用“中水源熱泵供冷（供熱）+大溫差水蓄能”技術(shù)形式進(jìn)行供冷供熱。

2 軟件應(yīng)用

本項(xiàng)目應(yīng)用的BIM 軟件主要包括AutoCAD，Revit，Navisworks 和Fuzor 等。

AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）：用于建模前期方案圖紙的繪制、優(yōu)化，導(dǎo)入Revit 建立三維模型。

Revi（tAutodesk Revit Architecture）：用于建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)協(xié)同可視化建模及深化設(shè)計(jì)，并連接造價(jià)、項(xiàng)目管理等各類軟件，是整個建筑信息模型應(yīng)用的核心軟件。

Navisworks：用于建筑結(jié)構(gòu)及機(jī)電管線的檢測碰撞，設(shè)備材料清單統(tǒng)計(jì)等。

Fuzor：用于查看，展示項(xiàng)目模型，施工模擬及圖形渲染。

3 總體思路

1）通過Revit 等建模軟件進(jìn)行能源站構(gòu)件1:1 建模還原，利用BIM 實(shí)現(xiàn)建模階段的建筑、結(jié)構(gòu)與機(jī)電等專業(yè)之間的協(xié)同。

2）通過模型進(jìn)行碰撞分析，進(jìn)行管線綜合布置，在最短的時間內(nèi)建立完整施工模型并能指導(dǎo)施工。

3）通過Fuzor 等軟件實(shí)現(xiàn)漫游、管線碰撞實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行模擬施工和制作演示動畫。

4 應(yīng)用流程

1）模型搭建：能源站方案確定后，各專業(yè)在原有二維CAD 方案圖紙基礎(chǔ)上進(jìn)行各專業(yè)BIM 施工圖模型搭建（圖1），包括建筑、結(jié)構(gòu)模型、工藝模型、通風(fēng)給排水模型及電氣模型。

圖1 區(qū)域能源站建模過程

2）管線綜合碰撞檢查：將各專業(yè)Revit 模型分別導(dǎo)入Navisworks 進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)各專業(yè)的碰撞問題，導(dǎo)出碰撞報(bào)告。碰撞檢查的結(jié)果反饋給各專業(yè)工程設(shè)計(jì)師，進(jìn)行模型調(diào)整，直至各專業(yè)無碰撞。

3）空間布局優(yōu)化：二維繪圖過程中為了避免管線占用空間過大，因而預(yù)留了較小的管間距，僅保證滿足保溫層厚度要求。三維模型則可直觀清晰地顯示出，在支管彎頭、三通較密集的情況下，較小的管間距無法滿足臨近管件的設(shè)置要求。本項(xiàng)目通過對管線布局的優(yōu)化調(diào)整（圖2），同時結(jié)合廠家提供的設(shè)備實(shí)際尺寸，對整個能源站房機(jī)電專業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，將能源站建筑層高從原先的10 m 降至目前8 m，建筑面積由原先4252 m2減少至目前的3335 m2，有效降低了土建投資成本同時降低了施工難度。對工藝管道模型的優(yōu)化還減少了站房內(nèi)彎頭、三通等阻力件，站房內(nèi)水力損失降低了3 m，有效減少了水泵能耗，提高了系統(tǒng)能源利用率。

圖2 管間距離優(yōu)化

4）動態(tài)漫游：將定稿模型導(dǎo)入到Fuzor 中，對各管道、設(shè)備、建筑等進(jìn)行分類渲染。然后制作虛擬漫游視頻，通過虛擬漫游，使得施工人員能夠提前熟悉現(xiàn)場，觀察機(jī)電管線排布及走向位置，發(fā)現(xiàn)安全隱患，排除施工難點(diǎn)。設(shè)計(jì)交底以三維可視化模型為依據(jù)，施工單位嚴(yán)格按照圖紙施工，有效減少設(shè)計(jì)變更和實(shí)際返工情況發(fā)生。

5）施工過程仿真模擬：將模型導(dǎo)入到Navisworks軟件中，通過施工過程仿真模擬預(yù)先演示施工現(xiàn)場的現(xiàn)有條件，施工順序，復(fù)雜工藝以及重點(diǎn)難點(diǎn)解決方案（圖3～6）。通過可視化、交互性的施工模擬方式，讓參與方可以統(tǒng)一在同一個平臺同一個構(gòu)思里面討論問題，不會出現(xiàn)思維的誤差而耽誤會議的進(jìn)展。同時也協(xié)助項(xiàng)目管理者管理現(xiàn)場的施工進(jìn)度控制、施工質(zhì)量控制，達(dá)到節(jié)約成本，減少工期的目的。通過可視化、交互性的施工模擬方式，讓參與方可以統(tǒng)一在同一個平臺同一個構(gòu)思里面討論問題，不會出現(xiàn)思維的誤差而耽誤會議的進(jìn)展。同時也協(xié)助項(xiàng)目管理者管理現(xiàn)場的施工進(jìn)度控制、施工質(zhì)量控制，達(dá)到節(jié)約成本，減少工期的目的。設(shè)計(jì)交底以三維可視化模型為依據(jù)，施工單位嚴(yán)格按照圖紙施工，能夠有效減少設(shè)計(jì)變更和實(shí)際返工情況發(fā)生。

圖3 現(xiàn)場條件模擬

圖4 管線施工模擬

圖5 項(xiàng)目整體施工模擬

圖6 現(xiàn)場施工技術(shù)交底模擬

5 結(jié)論

本文以常州新龍國際商務(wù)區(qū)區(qū)域供冷供熱能源站1#子站為例，通過可視化、交互性的施工模擬方式，讓參與方統(tǒng)一在同一個BIM 信息平臺上討論問題，避免出現(xiàn)思維誤差而耽誤項(xiàng)目的進(jìn)展。同時也協(xié)助項(xiàng)目管理者管理現(xiàn)場的施工進(jìn)度控制、施工質(zhì)量控制，達(dá)到節(jié)約成本，減少工期的目的。

本項(xiàng)目通過BIM 模型的搭建，準(zhǔn)確定位設(shè)備、管道、閥件等，通過在工廠內(nèi)預(yù)制管道連接件，直接到現(xiàn)場進(jìn)行裝配式安裝，避免現(xiàn)場交叉作業(yè)相互影響，縮短了施工工期，在保障施工質(zhì)量的同時，節(jié)約材料，降低成本。

項(xiàng)目采用BIM 技術(shù)，高效、優(yōu)質(zhì)建成區(qū)域供冷供熱能源站。項(xiàng)目BIM 應(yīng)用的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)可用于其他同類區(qū)域供能項(xiàng)目上，項(xiàng)目的成功實(shí)施給能源基礎(chǔ)設(shè)施升級發(fā)展提供了新思路，同時也為城市信息模型提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，為建設(shè)數(shù)字孿生城市提供基礎(chǔ)條件。