裝配式智能建筑BIM技術(shù)在住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

周勇

摘要：以浙江省某多層裝配式住宅建筑為例，分析了在建筑部品中電氣拆分設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)，闡述了基于BIM等相關(guān)技術(shù)的裝配式智能建筑發(fā)展，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;電氣拆分設(shè)計(jì);管線預(yù)制;BIM技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，傳統(tǒng)粗放式生產(chǎn)的較低品質(zhì)建筑必將被精細(xì)化、工業(yè)化生產(chǎn)方式提供的高品質(zhì)建筑所替代。但我國(guó)對(duì)此研究時(shí)間較短，裝配式建筑的各項(xiàng)技術(shù)還處于起步階段，而電氣設(shè)計(jì)作為建筑中的重要組成部分，在裝配式住宅建筑中，電氣配套技術(shù)、提高裝配式建筑的電氣施工效率及品質(zhì)等問(wèn)題亟待解決。

裝配式建筑模體系預(yù)制部件工廠化生產(chǎn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性、保溫性、標(biāo)準(zhǔn)化有重要意義，同時(shí)能使現(xiàn)場(chǎng)吊裝模塊化，提高施工效率，降低施工噪聲、有效減少環(huán)境和固體廢棄物污染，整體符合低碳、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念。

1.工程概況

浙江省某移民搬遷安置小區(qū)建設(shè)項(xiàng)目，規(guī)劃占地3800m2，新建6層裝配式結(jié)構(gòu)住宅樓5棟18個(gè)單元，總建筑面積12893.16m2，均為采用新型復(fù)合墻裝配式建筑技術(shù)的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，建筑整體裝配率約86%，同時(shí)配套實(shí)施水、電、路、氣、暖等基礎(chǔ)設(shè)施工程。

2.電氣拆分設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)要求

裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)是一大特點(diǎn)，同時(shí)也是難點(diǎn)。在設(shè)計(jì)與施工之間增加建筑預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)。這一步需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與施工三者之間密切配合。在進(jìn)行裝配式建筑電氣拆分設(shè)計(jì)時(shí)，在具備專業(yè)電氣設(shè)計(jì)基本素質(zhì)的前提下，應(yīng)充分了解裝配式建筑的基本特性架構(gòu)，明確各工作階段中裝配式建造體系及構(gòu)件的分布情況，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求下，根據(jù)具體項(xiàng)目中各建筑所采用的預(yù)制構(gòu)件情況及原始電氣設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)而科學(xué)合理地制訂標(biāo)準(zhǔn)化的電氣設(shè)備管線預(yù)制方案。

2.2預(yù)制電氣管線拆分設(shè)計(jì)方法

在該項(xiàng)目中，預(yù)制電氣管線拆分設(shè)計(jì)主要包含建筑裝配式預(yù)制構(gòu)件中強(qiáng)電插座、設(shè)備箱、照明控制回路、弱電線路的管線預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)預(yù)留，疊合板內(nèi)照明燈具、消防探頭及排氣扇等接線盒設(shè)計(jì)預(yù)留。該項(xiàng)工作相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，將電氣設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等緊密聯(lián)系在一起。預(yù)制電氣管線拆分設(shè)計(jì)首先應(yīng)對(duì)裝配式建筑建設(shè)體系有整體性認(rèn)識(shí)，同時(shí)了解其他關(guān)聯(lián)專業(yè)設(shè)計(jì)及預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝的專業(yè)知識(shí)。這樣在電氣管線拆分中才能科學(xué)合理地進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。裝配式復(fù)合墻板電氣管線預(yù)制如圖1所示，桁架鋼筋混凝土疊合樓板構(gòu)造如圖2所示。

在復(fù)合墻板中，對(duì)于強(qiáng)電中開關(guān)、插座接線盒、弱電接線盒及垂直預(yù)制管線設(shè)計(jì)須精確定位，因電氣管線拆分設(shè)計(jì)依照原始電氣平面設(shè)計(jì)圖紙與建筑結(jié)構(gòu)預(yù)制部品構(gòu)件拆分圖紙的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)強(qiáng)弱電接線盒及配電箱和弱電箱設(shè)備位置時(shí)，盡量置于復(fù)合墻板中粉煤灰加氣硅酸鹽砌塊區(qū)域位置，避免在預(yù)制復(fù)合墻板的肋梁和肋柱位置，必要時(shí)可對(duì)原有電氣設(shè)計(jì)平面圖進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。戶內(nèi)配電箱較大，管線交叉的情況較多時(shí)，可設(shè)法通過(guò)減少建筑面層對(duì)該處的管線進(jìn)行分流;若還不能滿足，可要求結(jié)構(gòu)專業(yè)調(diào)整局部方案，將相應(yīng)區(qū)域的墻板位置設(shè)為全現(xiàn)澆樓板，以確保結(jié)構(gòu)的安全性。

電氣管線暗敷在疊合板內(nèi)時(shí)，應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)確認(rèn)疊合板現(xiàn)澆層、找平層的厚度等信息及施工誤差等各方面因素，以確定電氣管線敷設(shè)的合理性和準(zhǔn)確性，不影響結(jié)構(gòu)安全。根據(jù)具體情況合理規(guī)劃，盡量保持建筑原有設(shè)計(jì)，符合用戶需求的基礎(chǔ)上，對(duì)原有電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)調(diào)整。對(duì)預(yù)制墻板進(jìn)行電氣管線預(yù)留設(shè)計(jì)，對(duì)疊合樓板現(xiàn)澆層面存在多層管線交叉的情況需進(jìn)行深層次優(yōu)化，避免出現(xiàn)3層管線交叉及其他設(shè)備結(jié)構(gòu)碰撞。同時(shí)與其他專業(yè)相互配合，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，最終提供預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)圖紙與相應(yīng)施工圖紙。預(yù)制電氣管線拆分的精確標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是必要的，對(duì)于電氣專業(yè)的預(yù)制電氣管線拆分設(shè)計(jì)中，預(yù)埋管線和預(yù)留的孔洞必須有精確的定位，部品構(gòu)件的拆分立體平面圖紙也要區(qū)分預(yù)留設(shè)備、接線盒及預(yù)制管線在墻板正反面的位置，考慮疊合樓板的疊合層厚度及復(fù)合墻板拼接式預(yù)留的拼接縫大小等因素。因?yàn)檠b配式建筑的預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)都是在工廠一次性加工完成，只有標(biāo)準(zhǔn)化制圖才能使生產(chǎn)加工出的裝配式預(yù)制構(gòu)件在實(shí)際施工中與建筑結(jié)構(gòu)及電氣管線完美銜接。

3.裝配式智能建筑BIM技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，其強(qiáng)調(diào)技術(shù)體系的集成與相互協(xié)調(diào)。而隨著裝配式建筑建設(shè)體系的不斷成熟及信息智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，裝配式建筑與智能建筑相結(jié)合的裝配式智能建筑將是新時(shí)期發(fā)展裝配式建筑的新趨勢(shì)。裝配式智能建筑在本質(zhì)上是建筑的工業(yè)化和智能化，在“工業(yè)4.0”和“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代下，裝配式智能建筑在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和運(yùn)行維護(hù)的全過(guò)程中，基于BIM技術(shù)利用其可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、信息完備性、一體化和參數(shù)化等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息傳遞和信息共享，將對(duì)裝配式建筑的智能化應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。

在設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)設(shè)計(jì)師可利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)并行化協(xié)同設(shè)計(jì)，各專業(yè)設(shè)計(jì)信息可實(shí)時(shí)交互，自動(dòng)進(jìn)行不同專業(yè)間碰撞檢查，使建筑電氣與智能化設(shè)計(jì)中的綜合管線設(shè)計(jì)更加精確、合理，設(shè)計(jì)模型展示更加直觀并生成設(shè)計(jì)施工圖，提高設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率。在生產(chǎn)階段，BIM模型包含每個(gè)預(yù)制構(gòu)件的詳細(xì)信息，可將各個(gè)構(gòu)件的參數(shù)信息精確、完整、直觀地表達(dá)給構(gòu)件生產(chǎn)工廠，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件生產(chǎn)作業(yè)，同時(shí)還可應(yīng)用3D打印技術(shù)，直接提取BIM模型中各個(gè)構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件并行化批量化打印生產(chǎn)，增加構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度，提高工廠生產(chǎn)效率。

在施工階段，BIM模型中應(yīng)包含工程實(shí)體的基本信息，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加減裝配式建筑信息化平臺(tái)，每個(gè)構(gòu)件模型從生產(chǎn)到拆除的全生命周期中，具有代表構(gòu)件身份且具有唯一性的識(shí)別碼，標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件科學(xué)合理地運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)并有序擺放，可視化的BIM三維模型與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工相結(jié)合，極大提高裝配精度與施工效率，同時(shí)利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同施工組織方案仿真模擬，施工方可依據(jù)模擬結(jié)果選取最優(yōu)的施工方案。在建筑全生命周期中，運(yùn)行維護(hù)階段占時(shí)最長(zhǎng)，花費(fèi)最高。針對(duì)實(shí)際的運(yùn)維管理需求，將實(shí)際的建筑設(shè)備信息通過(guò)BIM模型進(jìn)行參數(shù)化表達(dá)，將其作為各系統(tǒng)管理程序的底層數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，同時(shí)結(jié)合VR技術(shù)和AR技術(shù)對(duì)于建筑物各種設(shè)施的運(yùn)行狀況有更清晰直觀的表達(dá)。在建筑改建或拆除階段，利用BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中的有用信息，判斷某些建筑構(gòu)件是否可以回收再利用，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

4.結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段裝配式建筑中電氣配套技術(shù)仍需不斷改進(jìn)和提高，配合其他相關(guān)技術(shù)，提高建筑電氣的設(shè)計(jì)和施工建造效率，減輕施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染，降低后期維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)裝配式住宅建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工程化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理。裝配式建筑的轉(zhuǎn)型升級(jí)離不開技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新，在相關(guān)政策的扶持、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系及先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，裝配式建筑借力其他領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，將先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)、信息自動(dòng)化技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合，可提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和項(xiàng)目管理的水平，更高層次地提升建筑的性能與品質(zhì)，加速裝配式建筑的蓬勃發(fā)展。

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