BIM技術(shù)在機(jī)電工程施工階段的應(yīng)用研究

丁柯

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

作為一種新型建筑生產(chǎn)力工具，BIM技術(shù)主要在企業(yè)經(jīng)營管理、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的處理和分析，然后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。與傳統(tǒng)施工方法相比，BIM 技術(shù)具有可出圖、可協(xié)同、可視性和可模擬性等眾多優(yōu)點(diǎn)。它改變了原有的施工方式，應(yīng)用在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等建筑全生命周期階段。用BIM技術(shù)合理指導(dǎo)現(xiàn)場施工，強(qiáng)化進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等管理，可使施工管理更有序、更有效。

2 機(jī)電工程施工的特點(diǎn)

機(jī)電工程是建筑工程施工的重要組成部分，了解機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目的特點(diǎn)，有利于工程的順利進(jìn)行，以及科學(xué)合理地使用施工技術(shù)。

2.1 涉及面廣

機(jī)電工程施工涉及專業(yè)和分項(xiàng)眾多，主要包含電氣系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等，且機(jī)電工程項(xiàng)目貫穿在設(shè)備的購置、安裝與調(diào)試等過程中，參與單位多、專業(yè)多，對(duì)協(xié)同工作能力要求較高。

2.2 項(xiàng)目體量大，新技術(shù)要求高

機(jī)電工程施工環(huán)節(jié)需及時(shí)引入新材料、新工藝、新設(shè)備，以提高安裝技術(shù)的質(zhì)量。與土建工程相比，機(jī)電設(shè)備安裝工作最明顯的差別體現(xiàn)在質(zhì)量評(píng)價(jià)方法、工程驗(yàn)收方法和運(yùn)營維護(hù)方法上。由于機(jī)電設(shè)備安裝材料種類繁多，施工方法繁瑣，所以，在機(jī)電設(shè)備安裝環(huán)節(jié)上，要投入大量的人力、物力，同時(shí)要求技術(shù)人員具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]。

3 BIM 技術(shù)在機(jī)電工程施工中的具體應(yīng)用

3.1 建立組織機(jī)構(gòu)

BIM技術(shù)不單單是一種設(shè)計(jì)工具，還被廣泛應(yīng)用在工程管理中。應(yīng)用BIM 技術(shù)需要建立完善的組織架構(gòu)，關(guān)鍵要明確責(zé)任和合理分工。BIM 技術(shù)運(yùn)行組織架構(gòu)見圖1。

圖1 BIM 應(yīng)用組織架構(gòu)

①項(xiàng)目施工前，BIM主管和BIM經(jīng)理要統(tǒng)籌安排BIM應(yīng)用介入的階段節(jié)點(diǎn)、分項(xiàng)工程和各小組的任務(wù)分工，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行監(jiān)督檢查。

②在項(xiàng)目實(shí)施過程中，建模組主要根據(jù)不同施工階段，進(jìn)行模型搭建，輸出碰撞檢測(cè)報(bào)告，根據(jù)現(xiàn)場反饋調(diào)整模型。

③應(yīng)用組根據(jù)三維模型及施工組織計(jì)劃，基于BIM 數(shù)據(jù)調(diào)整現(xiàn)場施工，協(xié)調(diào)工程進(jìn)度，控制工程造價(jià)，定期對(duì)各方施工生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，及時(shí)修復(fù)偏差[2]。

3.2 機(jī)電工程BIM模型的搭建及調(diào)整

在機(jī)電建模之前，需要組織專業(yè)人員對(duì)各專業(yè)施工圖紙進(jìn)行會(huì)審，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中的丟項(xiàng)、落項(xiàng)問題，提前將圖紙中出現(xiàn)的錯(cuò)項(xiàng)問題反饋給設(shè)計(jì)院。

3.2.1 搭建模型

在模型建立前，首先根據(jù)工程的復(fù)雜程度估算建模工作量，對(duì)復(fù)雜度不高的項(xiàng)目，各專業(yè)技術(shù)員在完成圖紙會(huì)審工作之后，便可以開始按照各自的圖紙進(jìn)行建模工作，各專業(yè)建模完成后，就要對(duì)各專業(yè)模型進(jìn)行合成，并對(duì)每層管線的縱向碰撞進(jìn)行調(diào)整、避讓；對(duì)非同層管道，基本不用考慮交叉碰撞問題。但是面對(duì)較為復(fù)雜工程時(shí)，直接翻模合模后進(jìn)行碰撞檢測(cè)通常會(huì)發(fā)現(xiàn)大量碰撞點(diǎn)，模型調(diào)整會(huì)耗費(fèi)大量人力，針對(duì)這類情況，需要技術(shù)人員在建模前對(duì)圖紙進(jìn)行理解分析，對(duì)各專業(yè)管線制定大致布置方案，再進(jìn)行模型搭建，可節(jié)省后期人工模型調(diào)整的時(shí)間[3]。

技術(shù)人員在建立模型時(shí)，不僅要繪制各種管線的規(guī)格、位置和高度，還需在模型中加入價(jià)格、型號(hào)、供應(yīng)商名稱等數(shù)據(jù)。為精細(xì)的成本管理奠定了良好基礎(chǔ)。

3.2.2 碰撞統(tǒng)計(jì)

建立模型后，可以利用輕量化BIM漫游軟件，統(tǒng)計(jì)出各專業(yè)管線的碰撞情況，找出碰撞點(diǎn)，并逐個(gè)加以解決，重點(diǎn)整理管線之間的硬碰撞問題，并進(jìn)行調(diào)整。

3.2.3 管線綜合調(diào)整方法

①管線綜合時(shí)，遇到局部不能滿足標(biāo)高要求的情況，首先考慮部分管線是否可以移位，選擇最有效的調(diào)整方法。

②當(dāng)管線無法移位時(shí)，要考慮風(fēng)管是否可以變截面，原則是不改變風(fēng)管的截面積。

③前兩個(gè)方法調(diào)整后還無法避免碰撞，就要與結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行跨專業(yè)的溝通，看是否可以安排部分管線穿梁安裝。安排管線穿梁的原則是盡量安排有壓管、小管道穿梁，一是有壓管穿梁套管預(yù)留無需考慮管道坡度，二是小管道穿梁不會(huì)破壞梁的主筋，確保結(jié)構(gòu)的安全。

④遇到穿梁情況，首先要與設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通，看是否存在設(shè)計(jì)余量，可否更改設(shè)計(jì)、將管線的規(guī)格適當(dāng)縮小，縮小的程度必須確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

⑤上述的方法都無法解決，需要與業(yè)主方協(xié)商，適當(dāng)降低標(biāo)高、犧牲一定的使用空間滿足管線綜合的需要。

3.3 BIM5D施工過程管理

BIM5D 是基于BIM 的施工過程管理工具，可以通過BIM模型集成進(jìn)度、預(yù)算、材料、施工組織等關(guān)鍵信息，對(duì)施工過程進(jìn)行模擬。在空間三維上再加上進(jìn)度和成本兩個(gè)維度，重新拓展了認(rèn)識(shí)BIM的視角，并將為BIM貫穿整個(gè)建筑生命周期的其他方向，拓展更多維度。

BIM5D 模型包含最基本的3D 模型，除此之外還包括了4D 維度，BIM 的第五維度與3D和4D（時(shí)間）相關(guān)聯(lián)，允許參與者隨著時(shí)間的推移可視化其活動(dòng)和相關(guān)成本的進(jìn)展情況。基于BIM5D，成本管理將變得更有價(jià)值。BIM5D 也與現(xiàn)場項(xiàng)目交付階段相關(guān)，使用可靠的4D 程序數(shù)據(jù)，可以跟蹤項(xiàng)目實(shí)際過程中的預(yù)測(cè)和實(shí)際花費(fèi)，對(duì)每月的成本報(bào)告和預(yù)算很有幫助[4]。

4 BIM 技術(shù)在機(jī)電工程施工階段的應(yīng)用價(jià)值

1）有利于加快施工進(jìn)度

①通過構(gòu)建三維模型，直觀展示建筑物的結(jié)構(gòu)、各設(shè)備的安裝狀況和管線排布，可以降低錯(cuò)誤率，加快施工進(jìn)度。

②基于BIM的施工管理系統(tǒng)，可以合理安排每位施工人員每天的施工任務(wù)和機(jī)械使用，降低人員的窩工率和機(jī)械的閑置率，提高施工效率。

③基于BIM的裝配化施工，尤其通過產(chǎn)品預(yù)制，在保證進(jìn)度、美觀的同時(shí)，減少現(xiàn)場制作的施工時(shí)間，加快施工進(jìn)度[5]。

2）有助于節(jié)省造價(jià)

第一，通過BIM 算量軟件，可直接統(tǒng)計(jì)出模型中各種材料的工程量，通過碰撞檢驗(yàn)和模型深化，可降低返工率，也可減少各種建材的浪費(fèi)，在保證安全和使用要求的前提下，可直接降低成本。

3）有利于保證施工質(zhì)量

通過BIM模型進(jìn)行交底，并在施工現(xiàn)場明顯位置張貼工法二維碼，以及施工管理系統(tǒng)中技術(shù)、質(zhì)量的相關(guān)要求，可以讓所有施工人員隨時(shí)隨地了解正確的施工方法，提高工作質(zhì)量[6]。

5 結(jié)語

BIM 技術(shù)在機(jī)電工程中的應(yīng)用越來越廣泛，不僅能在設(shè)計(jì)上提高效率，還能在工程現(xiàn)場對(duì)材料進(jìn)行精細(xì)管理，對(duì)進(jìn)度進(jìn)行可視化管理，還能解決機(jī)電工程預(yù)留問題等。這些問題的解決，使BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用勢(shì)不可擋，成為機(jī)電安裝工程的重要輔助手段。