BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的具體應(yīng)用

摘 要：近年來，隨著BIM技術(shù)的不斷推廣和日趨成熟，BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑電氣設(shè)計中。BIM自帶的信息和數(shù)據(jù)，給建筑電氣設(shè)計帶來了便捷，也為建筑電氣工程設(shè)計的發(fā)展提供新的思路和方向，全方位升級與改善整體設(shè)計效果。簡要分析建筑工程電氣設(shè)計環(huán)節(jié)中采用BIM技術(shù)的優(yōu)勢，并對BIM技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在推動我國建筑行業(yè)BIM技術(shù)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑電氣;電氣設(shè)計;具體應(yīng)用

中圖分類號：TU85;TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）07-0001-03

0 引言

BIM技術(shù)是一種數(shù)字信息的應(yīng)用技術(shù)，具有可視化、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化等優(yōu)點，可用于設(shè)計、施工和后期運營管理全生命周期[1]。建立以BIM技術(shù)為載體的項目管理信息化，設(shè)計中能及時發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行優(yōu)化、減免碰撞;建設(shè)中可以顯著提高項目質(zhì)量、縮短工期、降低建造成本[2]。我國政策要求超過一定規(guī)模的政府投資項目必須采用BIM技術(shù)設(shè)計，各地政府都在完善BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和實施指南，不斷推動BIM技術(shù)發(fā)展。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑電氣設(shè)計中，通過碰撞檢查、三維直觀顯示等技術(shù)方法，給建筑電氣設(shè)計提供更直觀和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，通過不斷優(yōu)化設(shè)計，避免沖突，有效地提升建筑電氣設(shè)計的技術(shù)水平，提高項目設(shè)計質(zhì)量，推動行業(yè)的發(fā)展。

1 建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

建筑電氣設(shè)計是指民用建筑中的電氣設(shè)計，分強(qiáng)電和弱電兩個部分。其中，強(qiáng)電包括變配電、照明、動力、防雷接地等;弱電包括火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動、安全防范、綜合布線、有線廣播及擴(kuò)聲、會議等智能化等。

除系統(tǒng)設(shè)計外，還要考慮電氣設(shè)備安裝和線路敷設(shè)。常見的電氣設(shè)備包括變配電設(shè)備、配電箱、母線槽、橋架、線管、開關(guān)插座、燈具、弱電、火災(zāi)報警等，種類繁多，數(shù)量驚人。電氣設(shè)計的系統(tǒng)也相對復(fù)雜，設(shè)計過程中需要充分考慮建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通等專業(yè)對電氣設(shè)計的影響，需要大量的設(shè)計溝通和協(xié)調(diào)工作。

2 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)主要是對建筑項目進(jìn)行模型構(gòu)建，以數(shù)字化仿真將建筑物信息進(jìn)行展示，以指導(dǎo)建筑全壽命周期的信息化運作[3]。采用BIM技術(shù)的最終目的是要提高項目設(shè)計質(zhì)量和效率，減少返工和整改，有效避免施工配合工作，保證施工進(jìn)度，節(jié)約項目資金[4]。

建筑電氣設(shè)計中利用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計、管線綜合、計算和分析等，可有效提高建筑電氣專業(yè)設(shè)計精度;通過碰撞檢查、三維顯示可使設(shè)計不斷優(yōu)化，保證設(shè)計達(dá)到預(yù)期效果。因此，BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的優(yōu)勢是明顯的，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是通過專業(yè)之間協(xié)同減少提資工作。建筑電氣設(shè)計過程中需要大量的數(shù)據(jù)和溝通。除專業(yè)內(nèi)部提資外，還需與建筑、給排水、暖通、結(jié)構(gòu)等專業(yè)相互提資和溝通。BIM技術(shù)的協(xié)同性，讓設(shè)計、溝通、出圖全部在同一模型空間進(jìn)行，實現(xiàn)設(shè)計資料的快速和實時互提，并提供更有效的溝通渠道，確保電氣設(shè)計的效果能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。

二是可進(jìn)行三維可視化設(shè)計和展示，便于理解和溝通。傳統(tǒng)二維設(shè)計通常需要根據(jù)平、立、剖面來構(gòu)建三維模型，不同設(shè)計人員對圖紙理解程度有很大差別，會給溝通帶來一定的問題，效率低下。而BIM技術(shù)三維可視化設(shè)計更能直觀、有效地提高設(shè)計人員之間的溝通效率，快速發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，大大提高工作效率和設(shè)計質(zhì)量。

三是通過碰撞檢測發(fā)現(xiàn)專業(yè)間碰撞。與傳統(tǒng)CAD比較，BIM技術(shù)的最大優(yōu)勢是可以進(jìn)行碰撞檢測，在設(shè)計階段中的管線綜合使得設(shè)計階段管線碰撞量減至最小，可以避免施工過程中的一些不必要的現(xiàn)場問題和變更，有效地減少設(shè)計人員施工配合的工作量。

四是利用模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、模擬、分析、統(tǒng)量。BIM技術(shù)模型中包含有大量的信息和數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用于設(shè)計中的模擬分析和計算。BIM技術(shù)模型能夠傳遞和體現(xiàn)從設(shè)計、施工、竣工到運維的全過程。雖然傳統(tǒng)二維設(shè)計也能進(jìn)行模擬分析，但也需要重新建立一個模型，會有大量建模的工作量，BIM技術(shù)分析和計算可以直接采用繪圖時建立的BIM技術(shù)模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬分析和計算。同時，BIM技術(shù)還在數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面有明顯的優(yōu)勢。BIM技術(shù)模型可以通過設(shè)置約束條件快速統(tǒng)計出各項目工程量，并能應(yīng)用于設(shè)計、施工、運營等全過程。

五是設(shè)計尺寸更加精準(zhǔn)和細(xì)致。BIM技術(shù)模型為三維數(shù)據(jù)模型，可以從一個模型數(shù)據(jù)按照不同用途生成平面圖、立面圖、剖面圖、詳圖等多種圖紙。同時，生成的平面、立面、剖面具有整體性和關(guān)聯(lián)性。對模型進(jìn)行修改時，相關(guān)圖紙均會實時反映修改內(nèi)容，有效地避免了平面、立面、剖面相互矛盾的情況。

3 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的發(fā)展趨勢

建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)用BIM技術(shù)的現(xiàn)行基礎(chǔ)主要有應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用軟件。在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面，目前建筑電氣設(shè)計應(yīng)用BIM技術(shù)主要是參照《中國BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系CBIM技術(shù)S框架》以及一些地方標(biāo)準(zhǔn)。而各個設(shè)計單位也針對其應(yīng)用制定了一些導(dǎo)則，如《BIAD-BIM技術(shù)項目實施導(dǎo)則》、《BIAD-BIM技術(shù)項目應(yīng)用指南》等。在國際范圍內(nèi)，BIM技術(shù)應(yīng)用中可參照標(biāo)準(zhǔn)主要有國標(biāo)NBIM技術(shù)S以及英國的AEC（UK）BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用軟件上，建筑電氣設(shè)計中，所用的BIM技術(shù)軟件主要是Autodesk公司研發(fā)的Revit系列軟件。在實際設(shè)計中，許多設(shè)計人員一般會同時使用Revit與CAD兩個軟件。此外，Autodesk公司研發(fā)的Naviswork三維模型瀏覽軟件也可用于建筑電氣設(shè)計中，其主要作用是實施碰撞檢測、三維漫游以及制作三維動畫。而在這些軟件中，Revit軟件通常被用作整合平臺來開展協(xié)同設(shè)計。

應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑電氣設(shè)計，需要合理分配各階段設(shè)計工作量，重點關(guān)注方案選擇和優(yōu)化。BIM技術(shù)在電氣設(shè)計中，較為成熟的應(yīng)用有管道的綜合設(shè)計，碰撞檢查用于查找碰撞位置并對其進(jìn)行優(yōu)化。BIM技術(shù)建模將增加初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段的工作量。

電氣設(shè)備越來越豐富，也給族庫建設(shè)帶了更多的工作。構(gòu)建電氣族庫時，除三維實體外，還應(yīng)配置設(shè)備的電氣參數(shù)、設(shè)備安裝和線路敷設(shè)等。目前，使用的電氣族很多為自建族，族中尺寸、參數(shù)和圖例等均需逐步完善。

系統(tǒng)圖種類形式復(fù)雜多樣，目前階段無法采用BIM技術(shù)繪制出匹配的系統(tǒng)圖，為BIM技術(shù)的正向設(shè)計帶來了一定的困難。

為能讓整個項目有條不紊地完成，需要對整個項目的BIM技術(shù)操作流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，對各專業(yè)全過程設(shè)計的相關(guān)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行統(tǒng)一，總結(jié)一套合理的BIM技術(shù)應(yīng)用操作流程，形成一個完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。并通過標(biāo)準(zhǔn)的操作流程和標(biāo)準(zhǔn)體系知道建筑電氣設(shè)計的BIM技術(shù)設(shè)計，提高設(shè)計效率。

4 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的具體應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)是目前建筑全生命周期內(nèi)的最優(yōu)解決方案，從設(shè)計、施工到運維管理可做到無縫共享信息。目前，國內(nèi)BIM技術(shù)設(shè)計主要分兩種：一是BIM技術(shù)的全過程設(shè)計;二是后BIM技術(shù)設(shè)計，也稱為BIM技術(shù)糾錯。目前，國內(nèi)電氣專業(yè)進(jìn)行全過程BIM技術(shù)設(shè)計還是很少的，采用BIM技術(shù)出圖的一般有電氣平面圖、剖面圖、大樣圖等，而系統(tǒng)圖仍采用傳統(tǒng)CAD出圖。BIM技術(shù)出圖約占電氣專業(yè)施工圖的70%左右。BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的具體應(yīng)用主要有下述幾個方面：

4.1 照明系統(tǒng)設(shè)計

在民用建筑項目中，往往同一功能的房間會比較多，傳統(tǒng)電氣設(shè)計只能一個一個地進(jìn)行照度計算，并根據(jù)計算結(jié)果布置燈具。在BIM技術(shù)的照明設(shè)計中，可以通過房間名快速定義照度標(biāo)準(zhǔn)，并可以利用模型中的信息（房間名稱、長、寬，燈具安裝高度等），選擇燈具類型、光源，即計算房間照度，并按照度計算結(jié)果對房間進(jìn)行自動布燈，快速完成照明設(shè)計。

4.2 配電系統(tǒng)設(shè)計

在布置設(shè)備時可以順便定義設(shè)備功率和回路，BIM技術(shù)可以直接統(tǒng)計各回路負(fù)荷，并進(jìn)行負(fù)荷計算，為配電系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。BIM技術(shù)還可讓配電系統(tǒng)的整體或局部展示，并進(jìn)一步通過模型模擬技術(shù)完善和優(yōu)化變配電設(shè)備的布置。

4.3 設(shè)備布置及碰撞檢測，管線綜合的精確設(shè)計

建筑電氣設(shè)計中，電氣設(shè)備與梁、墻、給排水設(shè)備、暖通設(shè)備之間經(jīng)常發(fā)生打架、碰撞等問題。目前常用的碰撞檢測辦法有兩種：一是采用BIM技術(shù)自帶的碰撞檢查程序檢測，運行速度快，方便快捷;二是利用專業(yè)檢測軟件（如Navisworks）檢測，需要對整個模型進(jìn)行整合，功能更多，導(dǎo)出的碰撞檢測報告中有構(gòu)建ID號、位置、圖片等信息，非常直觀，便于查找修改。Navisworks還可以進(jìn)行軟碰撞校審，發(fā)現(xiàn)間隙碰撞、空間碰撞等，可以軟碰撞檢測給設(shè)備管線留出足夠安全間距和檢修空間。Navisworks碰撞檢測報告如圖1所示。

4.4 三維可視化簡化溝通

BIM技術(shù)的可視化能以三維立體虛擬模型的形式呈現(xiàn)設(shè)計成果。可以通過三維模型快速了解設(shè)計意圖和其他專業(yè)的設(shè)備布置，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙中存在的缺陷和碰撞，并不斷優(yōu)化設(shè)計?；贐IM技術(shù)的電氣設(shè)計，電氣設(shè)備、橋架、燈具、箱體等均具有三維可視性，有利于電氣設(shè)計人員與其他專業(yè)進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)。三維可視還能應(yīng)用在項目施工、運維管理等階段。

4.5 簡化平立剖的繪制

雖然BIM技術(shù)建模會給設(shè)計工作增加一定的工作量。模型一旦建立，可以通過模型生成平面、立面、剖面，二維標(biāo)注后可完成圖紙，減少繪圖工作量。例如，通過模型直接剖切生成剖面，再二維標(biāo)注即可完成開孔埋件的剖面大樣圖，節(jié)省繪圖和對圖的工作量。

4.6 工程量統(tǒng)計

BIM技術(shù)能夠幫助設(shè)計人員進(jìn)行模型統(tǒng)量，即在模型中按照設(shè)計階段要求統(tǒng)計電氣工程量。統(tǒng)計的工程量精細(xì)、精準(zhǔn)，能直接用于概預(yù)算、材料采購、審計等工作。BIM技術(shù)統(tǒng)計的工程量還具備實時性，會隨著設(shè)計的調(diào)整過程實時更新。

5 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計應(yīng)用中仍存在的問題

5.1 計算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的限制

工程建設(shè)項目規(guī)模比較大時，構(gòu)建數(shù)以萬計，信息量非常龐大，BIM技術(shù)運行的響應(yīng)相對緩慢，BIM技術(shù)對計算機(jī)硬件配置要求非常高。另外，BIM技術(shù)項目需要在大量設(shè)計人員同時工作，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求也非常高。

5.2 BIM技術(shù)設(shè)計流程發(fā)展的限制

現(xiàn)階段我國的BIM技術(shù)設(shè)計還停留在翻模階段，缺乏對BIM技術(shù)全面和深入的認(rèn)識。通常是先完成二維設(shè)計，再BIM技術(shù)建模。碰撞檢查也停留在初級階段，沒有充分利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢。只有真正的通過BIM技術(shù) “正向設(shè)計”，設(shè)計過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，才能避免在施工過程中出現(xiàn)嚴(yán)重問題。

5.3 增加設(shè)計時間

BIM技術(shù)要求各專業(yè)在設(shè)計時十分準(zhǔn)確，要求設(shè)計人員具備更高的專業(yè)技術(shù)水平。同時，電氣BIM技術(shù)建模中電氣設(shè)備、智能化設(shè)施等種類繁多，數(shù)量眾多，設(shè)備布置時要綜合考慮設(shè)備的安裝位置和高度，由此會增加一定的設(shè)計時間。

6 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計應(yīng)用過程中完善措施

6.1 營造良好的BIM技術(shù)協(xié)同環(huán)境

BIM技術(shù)需要多專業(yè)、多人同時協(xié)同設(shè)計，應(yīng)通過硬件設(shè)施，打造一個良好的BIM技術(shù)運行環(huán)境。此外，還需要碰撞檢測軟件、性能分析軟件、BIM技術(shù)核心軟件以及虛擬現(xiàn)實軟件、造價軟件等，形成一個全面的、系統(tǒng)的軟件平臺。建設(shè)完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境，有利于形成良好的溝通和交流渠道，更好地展開信息交流。

6.2 制訂標(biāo)準(zhǔn)明確的設(shè)計流程

建筑電氣設(shè)計應(yīng)用BIM技術(shù)，需要對設(shè)計流程進(jìn)行規(guī)范，結(jié)合電氣設(shè)計內(nèi)容的進(jìn)行研究，不僅要重視電氣設(shè)計的設(shè)計原則，還應(yīng)充分考慮電氣設(shè)計和建筑整體的訴求，達(dá)到最好的設(shè)計目標(biāo)。同時，要對其他相關(guān)專業(yè)的知識展開協(xié)調(diào)和綜合研究，提高專業(yè)之間的交流和溝通效率，能夠提高設(shè)計工作的效率。

6.3 更精準(zhǔn)的尺寸，更精細(xì)的設(shè)計

傳統(tǒng)電氣設(shè)計更注重系統(tǒng)設(shè)計，往往容易忽略設(shè)備安裝、線路敷設(shè)等精細(xì)設(shè)計。示意性地表示電氣設(shè)備，用線條表達(dá)管線的敷設(shè)，存在精度不足的問題，無法將設(shè)計的細(xì)部內(nèi)容充分反映出來。BIM技術(shù)設(shè)計可以對測量以及布局準(zhǔn)確控制，確保建筑電氣細(xì)部能夠精確表示。

7 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，綠色建筑、裝配式建筑、節(jié)能環(huán)保等要求逐漸占據(jù)主導(dǎo)作用，智能化系統(tǒng)、設(shè)備、線路等越來越多，給建筑電氣設(shè)計帶來了更多困難。

上述研究表明，BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計的應(yīng)用已成趨勢，BIM技術(shù)的三維模擬與可視化，能給人真實感與直觀的視覺沖突;能快速算量，提升施工預(yù)算的精度與效率;能虛擬施工，進(jìn)行碰撞檢查，能大大減少返工和整改，降低施工成本與周期;能優(yōu)化的設(shè)計圖，保證設(shè)計圖的可操作性與質(zhì)量。BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中具有良好的應(yīng)用前景，只有積極提高BIM技術(shù)水平，制定BIM技術(shù)建筑電氣設(shè)計的流程和標(biāo)準(zhǔn)，才能極大地推動電氣設(shè)計行業(yè)和BIM技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱明璞.建筑電氣設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用和分析[J].工程技術(shù)研究，2020，5（20）：179-180.

[2] 姜昊.建筑電氣設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢展望[J].建材與裝飾，2020（7）：140-141.

[3] 彭松龍.BIM在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）：39-41.

[4] 李東旭.建筑電氣設(shè)計中BIM技術(shù)應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)， 2020，47（1）：53-54.

收稿日期：2022-03-04

作者簡介：易俊（1986—），男，湖南漣源人，碩士，工程師，從事水利、市政、建筑等工程等電氣設(shè)計及研究工作。