淺談 技術(shù)在管綜優(yōu)化中的應(yīng)用

強(qiáng)卓軒，李品，張新濤

（中建五局第三建設(shè)有限公司，天津 300000）

0 前言

BIM 技術(shù)是利用軟件技術(shù)制作數(shù)字模型、設(shè)計圖紙、規(guī)劃施工過程。在管綜優(yōu)化設(shè)計過程中，需要通過BIM 技術(shù)建立完整工程信息體系，優(yōu)化信息化管理進(jìn)程，改變工程項目普通規(guī)則，確保其在某些住宅工程項目中發(fā)揮重要價值。

1 概述

1.1 BIM 技術(shù)與管綜優(yōu)化

被稱為BIM（Building Information Modeling, BIM）的建筑信息模型是目前建筑行業(yè)的技術(shù)焦點?；谌S數(shù)字技術(shù)，構(gòu)建建筑全壽命周期的主線，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)鏈各部分的有效聯(lián)動。BIM 技術(shù)包括模型設(shè)計、綜合管理優(yōu)化、項目管理模塊，以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建建筑業(yè)整個生命周期信息數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，有效減少設(shè)計誤差和工程費用。

當(dāng)前工程項目中利用二維圖紙較難進(jìn)行建筑全局管線碰撞檢測，無法直觀獲得管線綜合效果，更難將成本與管線綜合深化設(shè)計，獲得最優(yōu)方案。建筑項目中地庫管線相當(dāng)復(fù)雜，大型項目設(shè)備繁多，所以單純采用二維軟件進(jìn)行管線綜合深化設(shè)計較難滿足全局碰撞檢測零碰撞基礎(chǔ)，深度分析施工成本因素與運維因素影響。在BIM 建模中，主要希望圍繞管綜優(yōu)化設(shè)計管道模型分析提出沖突檢測算法，建立管道的三維模型碰撞檢測機(jī)制，滿足零碰撞與空間凈高要求，形成一套碰撞檢測三維管線模型。在復(fù)核管線工程中，要重復(fù)碰撞檢測與成本估算流程，參考二維設(shè)計圖紙建立管線工程三維模型，提高建筑結(jié)構(gòu)施工管理價值。

1.2 機(jī)電BIM 中的管綜優(yōu)化的基本原則

在機(jī)電BIM 管線工程中需要做好管綜優(yōu)化工作，其技術(shù)設(shè)計要點主要有小管避大管、臨時管避長管、壓力管避無壓力管、低壓管避高壓管、強(qiáng)弱電分開設(shè)置等。BIM 管綜優(yōu)化技術(shù)可以有效地降低材料成本，保障材料成本，避免材料成本的執(zhí)行。在某些住宅工程項目中，考慮到地下室電氣管線的復(fù)雜性，必須通過BIM 管綜優(yōu)化技術(shù)提高住宅工程建筑項目中走道凈高值，提升空間整體功能價值，簡言之，要在管綜前后凈高可形成鮮明對比。例如建筑內(nèi)的走道在管綜優(yōu)化前凈高有4700mm，在管綜優(yōu)化設(shè)計后可達(dá)到5000mm 凈高。以下分析住宅工程項目BIM 管綜優(yōu)化的基本原則：

（1）對建筑內(nèi)的給排水管線豎向交叉問題進(jìn)行分析，遵循上述內(nèi)容確保大小管施工到位。

（2）給排水管線與風(fēng)管豎向交叉必須到位，在壓力管道上方繞過，且保證重力管道在通風(fēng)專業(yè)協(xié)調(diào)過程中優(yōu)化風(fēng)管上部。

（3）在建立給排水管道與熱管的垂直交叉機(jī)制過程中，要保證給排水管道在熱管上方的彎曲位置。在熱水管與通風(fēng)管垂直交叉的過程中，具體計算熱水管與通風(fēng)管垂直交叉位置的最大邊長應(yīng)該小小于2000mm，保證熱力水管上彎到風(fēng)管上方位置；確保最大邊長不超過2000mm，且要求風(fēng)管上彎到水管上方位置。

（4）要保證電氣架橋與風(fēng)管豎向合理交叉，確保電氣橋架上彎到風(fēng)管上方位置，優(yōu)化光纖協(xié)調(diào)統(tǒng)籌布置，確保下方凈高合理配置，不影響建筑正常使用功能[1]。

2 機(jī)電BIM 中的管綜優(yōu)化的技術(shù)要點

機(jī)電一體化BIM 綜合管理優(yōu)化技術(shù)要點有很多。其主要目標(biāo)就是建立完整的生命周期項目，結(jié)合信息傳遞和信息管理，優(yōu)化BIM 項目實施目標(biāo)，體現(xiàn)參數(shù)可視化內(nèi)容，優(yōu)化協(xié)調(diào)、模擬、出圖與管理機(jī)制，確保BIM 管綜優(yōu)化管理有意義?？偨Y(jié)來說，就是要確?，F(xiàn)場施工無任何碰撞，同時，增加空間凈高度，最大限度減少材料，降低成本，有效提高施工質(zhì)量與施工效率。

2.1 碰撞沖突問題檢查與解決

采用BIM 技術(shù)建立碰撞沖突問題檢查與解決機(jī)制，分析專業(yè)機(jī)電工程項目、暖通、電氣、排水管道等的優(yōu)化設(shè)計和內(nèi)容，明確施工流程，規(guī)避設(shè)置沖突問題，高度優(yōu)化細(xì)節(jié)調(diào)整指導(dǎo)工程方案和效果，明確管道分析，建立機(jī)電管道重要部位剖面圖和三維圖分析，盡量將施工誤差最小化。在優(yōu)化建筑規(guī)模和功能的過程中，需要考慮運用CAD 設(shè)計建設(shè)項目的內(nèi)容，以動力管道設(shè)計為主，以專業(yè)設(shè)計圖為輔助，形成全面的管道系統(tǒng)?？紤]二維圖紙信息不足，通訊平臺建設(shè)容易失敗，需要全面分析管道內(nèi)容，利用BIM 技術(shù)構(gòu)建專業(yè)的BIM 模型。在構(gòu)建三維虛擬環(huán)境、設(shè)計分析過程中，切實有效管理碰撞沖突問題，提高綜合設(shè)計能力和工作效率的環(huán)節(jié)，解決可能發(fā)生沖突的各種問題，最大限度提高整體效率和降低現(xiàn)場工程成本，同時有效建立碰撞沖突問題檢查機(jī)制，協(xié)調(diào)其中的延遲問題。

2.2 BIM 管綜圖紙與落地成果分析

在對BIM 機(jī)電管道進(jìn)行全面優(yōu)化后，需要分析最終的設(shè)計結(jié)果。協(xié)助指導(dǎo)現(xiàn)場施工設(shè)計內(nèi)容，確保做到機(jī)電工程項目綜合規(guī)劃和專業(yè)獨立規(guī)劃到位，使零沖擊時的著陸間隙最小化。BIM實施過程中，需要對工程總管、建模、調(diào)整、圖表分析和考核指導(dǎo)方案，確保BIM 項目進(jìn)度管理系統(tǒng)的施工、工程質(zhì)量、成本和安全管理進(jìn)行分析，確保BIM 全面滿足圖紙設(shè)計要求，確保機(jī)電管道布置美觀，施工過程正常，檢查方便，滿足電氣特性的技術(shù)應(yīng)用要求。在這個過程中，減少管材用量，降低成本，提高項目的整體效率，對解決項目的實際需求非常有幫助。

2.3 BIM 管綜施工指導(dǎo)

在對不同管線進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃排布需要確保一定的凈高空間，優(yōu)化管線排布。在BIM 管綜優(yōu)化過程中，需要指導(dǎo)現(xiàn)場施工有效落地，對管控現(xiàn)場錯、漏、碰、缺問題進(jìn)行分析與控制。在BIM 項目中要發(fā)揮技術(shù)指導(dǎo)設(shè)計優(yōu)勢，提升現(xiàn)場施工價值。在這里，需要利用BIM 技術(shù)結(jié)合圖紙有效建模，保證管綜優(yōu)化出圖到位，建立管線統(tǒng)一規(guī)劃布局。而在BIM 管綜優(yōu)化以后，還需要對管線共架機(jī)電進(jìn)行綜合優(yōu)化，節(jié)省大量材料成本，優(yōu)化設(shè)計階段的管底平齊問題[2]。

3 機(jī)電工程項目BIM 管綜優(yōu)化的案例簡析

3.1 機(jī)電工程項目概況

中建玖棠府項目位于天津市東麗區(qū)，主要功能為住宅建筑、配套公共建筑和地下車庫。項目總建筑面積約31.7 萬m2，其中地上 23.3 萬 m2，地下 8.4 萬 m2，配套小學(xué) 1.1 萬 m2。目前，需要重點針對地庫、小學(xué)及樣板間進(jìn)行BIM 技術(shù)相關(guān)應(yīng)用。

3.2 機(jī)電工程項目管綜優(yōu)化技術(shù)要點

由于項目工程量大，工期相對較短，且地庫結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，采用膜殼密肋梁設(shè)計（如圖1 所示），結(jié)構(gòu)梁下空間緊張，留給管線排布空間小，地庫管線復(fù)雜（如圖2 所示），風(fēng)管尺寸大，在智能化專業(yè)技術(shù)應(yīng)用中頗為廣泛，可確保管道連接項目中各幢單體建筑。

圖1 膜殼密肋梁

圖2 地庫管線復(fù)雜

在正式施工階段，需要解決不同系統(tǒng)的沖突與碰撞問題。在設(shè)計各方圖紙會審過程中，要充分考慮該工程項目整體規(guī)模較大，所以需要基于專業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)施工技術(shù)疏漏引發(fā)工期延長與返工等損失問題。在施工系統(tǒng)管線控制方面，需要保證工期控制到位，保證排線高低排布合理，優(yōu)化施工配置，減少施工建設(shè)投入。對該工程項目中的地下室凈高不足問題進(jìn)行分析，就需要利用BIM 技術(shù)平臺，配合項目建筑、結(jié)構(gòu)與安裝工程系統(tǒng)管線優(yōu)化三維建模，充分利用BIM 中的可視化技術(shù)平臺優(yōu)化三維模型，為工程項目中的給排水、暖通、強(qiáng)電、智能四大專業(yè)管線沖突與碰撞檢測優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行分析，最后總結(jié)施工問題，確認(rèn)后統(tǒng)一在二維圖紙上進(jìn)行修改調(diào)整。

機(jī)電工程項目工期相對偏短、任務(wù)繁重，所以在施工過程中要利用BIM 技術(shù)對二維圖紙內(nèi)容進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行施工變動，確保BIM 建模數(shù)據(jù)與原設(shè)計圖紙相匹配，而在人防區(qū)設(shè)計方面則通過BIM 管綜優(yōu)化來了解專業(yè)管線對接情況，了解其管線對接大小、方向是否存在錯誤[3]。在管綜優(yōu)化方案確定之后，進(jìn)行機(jī)電各專業(yè)圖紙的標(biāo)注出圖，預(yù)留建筑及結(jié)構(gòu)洞口，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工，有效減少返工。

4 結(jié)語

目前BIM 管綜優(yōu)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑電氣工程，能夠有效管理工程項目的質(zhì)量、費用和安全，一方面實現(xiàn)施工整體布局美觀，另一方面降低建筑材料的應(yīng)用成本，提高工程施工的整體效率。