BIM在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

彭松龍

（北京維拓時(shí)代建筑設(shè)計(jì)股份有限公司）

1 引言

為解決傳統(tǒng)模式下建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)弊端，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，BIM 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑電氣設(shè)計(jì)中，不但降低了建筑成本，而且提高了建筑安全，保證了建筑質(zhì)量。如何健全BIM 技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用值得大家思考。

2 BIM 技術(shù)及BIM 在電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用中的優(yōu)勢

2.1 BIM技術(shù)概述

BIM 是建筑信息模型的統(tǒng)稱[1]，主要是對建筑項(xiàng)目進(jìn)行模型構(gòu)建，以數(shù)字化仿真技術(shù)將建筑物信息進(jìn)行展示，以指導(dǎo)建筑全壽命周期的信息化運(yùn)作。

2.2 BIM 技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用中的優(yōu)勢

BIM 技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用中的優(yōu)勢主要包括協(xié)同性、可優(yōu)化性、模擬性和可視化四個方面。

1）協(xié)同性

電氣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)相對復(fù)雜的工作，要用到很多工作數(shù)據(jù)，建筑單位為了保證工作效率，會動用大量設(shè)計(jì)人員[2]。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，各部門之間的實(shí)際工作進(jìn)度存在差異，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員提供的方案各不相同，在溝通過程中會出現(xiàn)一些情況和意外。進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)使用BIM技術(shù)，通過數(shù)據(jù)建模將所有員工提出的想法進(jìn)行展現(xiàn)，不斷調(diào)整，從而確保電氣設(shè)計(jì)的效果能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。

2）可優(yōu)化性

在對建筑電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，會因?yàn)樾畔⒑蜁r(shí)間的原因出現(xiàn)變化，通過BIM 技術(shù)構(gòu)建三維模型可以針對施工中信息的改變進(jìn)行精準(zhǔn)估測[3]，并能通過數(shù)字化設(shè)施和有關(guān)技術(shù)處理一些復(fù)雜情況，通過參數(shù)調(diào)整，對模型進(jìn)行更改，進(jìn)一步增加設(shè)計(jì)效率。

3）可視化

可視化是指BIM 技術(shù)聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電氣設(shè)計(jì)以三維立體虛擬模型的形式呈現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，并將設(shè)計(jì)圖紙呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工過程中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營的可視化特征，以便施工人員使用[4]。

4）模擬性

利用BIM的特點(diǎn)，將模型模擬的數(shù)據(jù)與建筑構(gòu)件和設(shè)備信息組成等關(guān)鍵因素引入系統(tǒng)中，此時(shí)，項(xiàng)目的各個參與方都可以通過模型看到建筑的信息，對建筑信息數(shù)據(jù)庫的建立具有促進(jìn)作用[5]。

3 BIM 在電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用中的現(xiàn)狀分析

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用于照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

將BIM技術(shù)運(yùn)用在電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，需要完成三個方面的內(nèi)容[6]：

①對建筑關(guān)鍵信息的收集、補(bǔ)充和建筑設(shè)計(jì)合理安排；

②控制終端和照明系統(tǒng)的有效連接；

③BIM 技術(shù)將模型關(guān)鍵數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，以便設(shè)計(jì)人員共同探討。

圖1 列舉了房間照明系統(tǒng)的BIM 技術(shù)應(yīng)用。

圖1 房間照明設(shè)計(jì)模型圖

3.2 在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在配電系統(tǒng)中不斷引入，不僅促使配電系統(tǒng)的整體構(gòu)件和局部設(shè)計(jì)全面展示，而且對配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加全面，可進(jìn)一步通過模型模擬技術(shù)健全配電系統(tǒng)分布和構(gòu)造的合理性。

3.3 構(gòu)建電氣族庫

在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，通過BIM技術(shù)建設(shè)電氣族庫，在之后的工作設(shè)計(jì)過程中會更方便。建設(shè)電氣組庫的過程中，應(yīng)該在有關(guān)文件規(guī)范的基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)電氣設(shè)計(jì)流程和環(huán)節(jié)，同時(shí)參考有關(guān)合同文件和施工文件進(jìn)一步圍繞建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、用電訴求、布線條件各項(xiàng)內(nèi)容展開研究，了解基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，同時(shí)把顯示數(shù)據(jù)當(dāng)作基礎(chǔ)和前提來建設(shè)電氣組庫。所以，進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)的過程中，基于BIM技術(shù)很關(guān)鍵。

3.4 管線的碰撞檢測

管線碰撞問題是電氣安裝過程中的突出問題，BIM技術(shù)出現(xiàn)后[7]（見圖2），可根據(jù)BIM軟件對管線碰撞進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，并且施工人員可在BIM 軟件上進(jìn)行交流（見圖3），如果在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)管線碰撞情況，可根據(jù)BIM 軟件及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整情況如圖4所示。在設(shè)計(jì)階段，進(jìn)一步減少管線碰撞問題的出現(xiàn)。

圖2 碰撞檢測結(jié)果

圖3 管線碰撞點(diǎn)

圖4 調(diào)整后的管線碰撞點(diǎn)

4 BIM 技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中存在的問題

4.1 受計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用環(huán)境的限制

BIM 軟件應(yīng)用的前提以及基礎(chǔ)在于計(jì)算機(jī)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。除此之外，BIM 軟件的運(yùn)作在計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方面有一定標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模比較大的時(shí)候，BIM軟件實(shí)踐的過程響應(yīng)相對緩慢，導(dǎo)致軟件的推廣受限[8]。

4.2 BIM設(shè)計(jì)流程技術(shù)發(fā)展限制

現(xiàn)階段，中國有大量的設(shè)計(jì)公司對BIM 技術(shù)有了更加全面和深入的認(rèn)識。很多設(shè)計(jì)公司都是首先設(shè)計(jì)二維圖紙，之后進(jìn)行Revit 建模，便于了解設(shè)計(jì)的過程中是否存在問題，避免在施工過程中出現(xiàn)嚴(yán)重變化，但是沒有真正的通過BIM軟件實(shí)現(xiàn)“正向設(shè)計(jì)”[9]。在我國，部分地方施工圖的審查必須要有二維圖紙，所以導(dǎo)致BIM三維設(shè)計(jì)工作推廣緩慢。同時(shí)，中國的BIM技術(shù)人才不足[10]。

4.3 增加設(shè)計(jì)時(shí)間

BIM技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐的時(shí)候，要求有很好的精度，同時(shí)要求管道專業(yè)或者室內(nèi)設(shè)計(jì)位置十分準(zhǔn)確。所以要求設(shè)計(jì)人員擁有專業(yè)的水準(zhǔn)和素質(zhì)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對其他設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該有一定了解，從而更好地進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)。

5 BIM 技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中完善措施分析

5.1 營造BIM協(xié)同環(huán)境

使用BIM 技術(shù)展開建筑電氣設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該做到對虛擬環(huán)境以及事物環(huán)境的協(xié)調(diào)，要使用網(wǎng)絡(luò)和有關(guān)軟件以及硬件打造協(xié)同環(huán)境，將其作為各種設(shè)計(jì)工作的前提和基礎(chǔ)。使用這種技術(shù)展開設(shè)計(jì)的過程中，主要用到的軟件有碰撞檢測軟件、性能分析軟件、BIM 核心軟件以及虛擬現(xiàn)實(shí)軟件、造價(jià)軟件等[11]。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該學(xué)會把相關(guān)軟件進(jìn)行組合構(gòu)建，形成一個全面的、系統(tǒng)的軟件平臺，可以對建筑虛擬環(huán)境和事物環(huán)境關(guān)系進(jìn)行處理。通過這一技術(shù)展開設(shè)計(jì)的過程中，要建設(shè)完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境，讓設(shè)計(jì)可以更好地展開信息交流。

5.2 制訂標(biāo)準(zhǔn)明確的設(shè)計(jì)流程

在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候使用BIM 技術(shù)要確保對有關(guān)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行規(guī)范，這個過程涉及下述內(nèi)容。

①設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合建筑電氣設(shè)計(jì)工作的詳細(xì)特征展開進(jìn)一步探索以及分析。不僅要重視電氣工程自身的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)原則，還應(yīng)該充分聯(lián)系電氣設(shè)計(jì)工作和建筑整體架構(gòu)、建筑功能訴求，從而實(shí)現(xiàn)建筑電氣設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性以及適應(yīng)性，達(dá)到最好的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

②設(shè)計(jì)時(shí)，對于關(guān)系到各個專業(yè)知識的內(nèi)容展開協(xié)調(diào)和綜合研究。BIM 技術(shù)是用計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)建信息模型，其中關(guān)系到大量專業(yè)內(nèi)容，要實(shí)現(xiàn)他們的配合性，必須提高專業(yè)人才的交流和溝通，進(jìn)一步進(jìn)行合作，能夠促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的效率，保證設(shè)計(jì)方案的完善。

5.3 保證布局與測量作業(yè)的準(zhǔn)確性

BIM 技術(shù)的使用可以促進(jìn)多個專業(yè)人員之間的協(xié)調(diào)和合作，順利構(gòu)建通信平臺，信息傳送的速度和精度得到提高，設(shè)計(jì)人員的各專業(yè)設(shè)計(jì)問題可以有效解決。例如，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師可以準(zhǔn)確檢測到給水管道和排水管的沖突，最大限度地利用BIM 技術(shù)和電氣設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和分析。使用這個作為比較的基礎(chǔ)，有效處理碰撞位置。因此，在電氣設(shè)計(jì)中有效使用BIM技術(shù)，可以提高電氣設(shè)計(jì)的布局和測量工作的精度。

6 結(jié)語

進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，可以結(jié)合BIM技術(shù)，更好地完善和健全建筑強(qiáng)電功能，確保弱電設(shè)計(jì)的科學(xué)性，保證方案策略的科學(xué)性。同時(shí)，通過BIM技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的過程中，首先要圍繞現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)三維空間模型，利用模型形成立體展示、觀察、檢測以及調(diào)整，確保電氣工程的安全。面對這種環(huán)境要深入提高在BIM技術(shù)方面的實(shí)踐和研究，進(jìn)一步使用這種技術(shù)促進(jìn)建筑電氣設(shè)計(jì)的發(fā)展。