BIM技術(shù)在裝配式建筑機(jī)電安裝中的應(yīng)用思考研究

朱師翰

（湖南省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

1 裝配式建筑中的機(jī)電安裝模塊工作流程

1.1 模型建設(shè)

基于BIM技術(shù)開展建筑工程機(jī)電安裝，系統(tǒng)應(yīng)先構(gòu)建機(jī)電設(shè)備安裝模型，并進(jìn)行模型更新優(yōu)化。通常在裝配式建筑施工中，機(jī)電設(shè)備安裝的BIM模型需經(jīng)歷三次建設(shè)優(yōu)化：（1）在考慮項(xiàng)目設(shè)計(jì)藍(lán)圖的基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)人員應(yīng)對廠家提供設(shè)備、閥部件尺寸等要素進(jìn)行準(zhǔn)確分析，然后構(gòu)建機(jī)電專業(yè)模型。（2）深化基礎(chǔ)模型設(shè)計(jì)，進(jìn)行整個(gè)裝配式建筑及機(jī)電安裝施工區(qū)域的空間布局，并在BIM技術(shù)下，進(jìn)行通道、支架形式、安裝空間等要素的，為機(jī)電、土建、精裝結(jié)合奠定良好基礎(chǔ)。（3）在就位安裝階段，需將設(shè)備設(shè)計(jì)位置、尺寸信息反饋給模型，并在模型的支撐下，對機(jī)電設(shè)備安裝情況做進(jìn)一步地調(diào)整和優(yōu)化，滿足工程項(xiàng)目建設(shè)需要。

1.2 支架施工

支架在機(jī)電設(shè)備固定安裝中發(fā)揮重要作用，項(xiàng)目施工需做好支架選型和布置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在BIM技術(shù)體系下，可系統(tǒng)設(shè)計(jì)支吊架布置插件，并在該插件的支撐下計(jì)算支吊架荷載，這樣才能獲得具有較高穩(wěn)定性和強(qiáng)度的支架型號。要求在考慮模塊順序的基礎(chǔ)上，對支架實(shí)施編碼處理，同時(shí)應(yīng)借助BIM技術(shù)輸出支架平面圖及支架詳圖。

1.3 工程任務(wù)提取及模塊切割

裝配式建筑機(jī)電安裝工程任務(wù)提取包含工程量提取及材料計(jì)劃提取兩個(gè)部分。通過提取工程量及完成工程量所需的材料，并且應(yīng)將提取的資料信息報(bào)送給材料員，以此完成機(jī)電設(shè)備材料的下料生產(chǎn)。

在機(jī)電安裝BIM模型中，借助智能化定尺切割插件即可完成BIM模型的切割，并對特定的模塊進(jìn)行模擬。在模塊切割管理中，工作人員不僅需要考慮裝配式建筑機(jī)電安裝的實(shí)際條件，而且需對運(yùn)輸通道的限制情況進(jìn)行深入分析，這樣能基于模型規(guī)整性原則，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備吊裝現(xiàn)場的有效規(guī)劃。值得注意的是，在實(shí)施模型切割管理前，需要先對模型進(jìn)行編碼。在后期模型應(yīng)用及機(jī)電設(shè)備安裝中，還需要將各種信息及時(shí)地上傳到BIM管理平臺上，由此生成一定的信息編碼，在ISO正等軸測圖插件下，這些編碼會(huì)被模塊化轉(zhuǎn)化為預(yù)制加工圖，然后，由工廠按照模擬確定的模塊內(nèi)容進(jìn)行預(yù)制加工。

1.4 模塊預(yù)制、存儲(chǔ)及運(yùn)輸

裝配式建筑機(jī)電安裝施工中，應(yīng)結(jié)合工程需要制定一定的預(yù)制模塊構(gòu)件。在模塊制作階段，需在考慮材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對每個(gè)制作環(huán)節(jié)進(jìn)行精確控制，充分保證模塊的精度，如在機(jī)電設(shè)備支架生產(chǎn)中，針對管件、管道連接法蘭等構(gòu)件，不僅需要考慮焊接承插深度，而且需控制焊縫寬度，此外，完成焊接管段的誤差應(yīng)盡量小于±3mm。當(dāng)基礎(chǔ)構(gòu)件需要焊接式，還需要注意生成焊口二維碼標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)后期焊接信息的追溯管理。

在安裝構(gòu)件及機(jī)電設(shè)備存儲(chǔ)運(yùn)輸中，對相應(yīng)的設(shè)備粘貼模塊二維碼標(biāo)簽，裝車、卸車均掃描標(biāo)簽，要求通過標(biāo)簽將設(shè)備模塊相應(yīng)的信息上傳到BIM模型和項(xiàng)目部，規(guī)范化地完成相應(yīng)機(jī)電設(shè)備、輔助性預(yù)制件的卸車、掃描、驗(yàn)收。在這些設(shè)備運(yùn)輸存儲(chǔ)中，需結(jié)合BIM模型規(guī)劃出來的規(guī)定線路、場地和順序標(biāo)識牌來控制叉車，將機(jī)電設(shè)備及相應(yīng)的輔助工具放到施工區(qū)域。

1.5 機(jī)電模塊安裝施工

待相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場后，還應(yīng)按照設(shè)計(jì)及交底內(nèi)容，通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，對施工布置、技術(shù)要點(diǎn)、安裝隱患、文明施工等多項(xiàng)內(nèi)容作出指示；隨后，在考慮現(xiàn)場施工環(huán)境的基礎(chǔ)上，需借助BIM模型，識別機(jī)電設(shè)備二維碼和管線標(biāo)簽，以此確認(rèn)機(jī)電安裝模塊的信息內(nèi)容，并開展機(jī)電安裝模塊的模擬施工，在具體模擬中，需通過點(diǎn)對點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)支吊架定位、管線走向和設(shè)備安裝誤差的控制，為后期施工提供有效參考。最后，初步完成機(jī)電設(shè)備模塊安裝后，還需輸入具體安裝對象的基本參數(shù)，對整體的安裝效果進(jìn)行評估判斷和改進(jìn)優(yōu)化，不斷提升裝配式建筑機(jī)電安裝施工質(zhì)量。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

某建筑工程為一個(gè)大型文化綜合體EPC項(xiàng)目，建筑總面積12.6萬㎡，包含兩個(gè)展覽中心和一個(gè)會(huì)議匯中心，在建筑功能使用方面，包含演藝、會(huì)議、展示、娛樂等多重功能。為更好地促進(jìn)建筑功能發(fā)揮，在項(xiàng)目施工階段，按照裝配式施工模式進(jìn)行建筑主體結(jié)構(gòu)施工，并重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備的安裝控制。考慮到項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備安裝類型繁雜，安裝數(shù)量多等因素，采用BIM技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件機(jī)電安裝可視化模型，并在該模型下進(jìn)行電氣、通風(fēng)空調(diào)、消防等諸多分項(xiàng)工程中的機(jī)電設(shè)備安裝，有效地提升了機(jī)電設(shè)備安裝質(zhì)量，滿足了建筑功能使用需要。

2.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑的機(jī)電安裝中的具體應(yīng)用

2.2.1 空調(diào)系統(tǒng)安裝

本文綜合體現(xiàn)具備演繹、展示、娛樂等多種功能，不論是展示物品，還是演繹娛樂，均對室內(nèi)溫度等環(huán)境要素的控制要求較高，基于此，要求在裝配式建筑項(xiàng)目施工階段，重視空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)范安裝。項(xiàng)目空調(diào)施工中，設(shè)計(jì)采用離心式和螺桿式冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)，在施工初期階段，將客流變化、建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境控制要求、中央空調(diào)基本參數(shù)等信息輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，借助BIM技術(shù)精準(zhǔn)模擬、計(jì)算空調(diào)的各項(xiàng)參數(shù)和配置情況。經(jīng)BIM技術(shù)的模擬計(jì)算，本項(xiàng)目在展廳、多功能會(huì)議廳等空間設(shè)置落地式組合空調(diào)機(jī)組，而在一些小會(huì)議室空間，設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)方式。并且在不同類型空調(diào)安裝中，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)安裝參數(shù)的系統(tǒng)控制，如項(xiàng)目設(shè)定總空調(diào)制冷量為8051.74kW；在冷卻水系統(tǒng)配置中，結(jié)合實(shí)際模擬情況，配置3組離心強(qiáng)風(fēng)式逆流冷卻塔；此外在采暖熱源及熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)BIM技術(shù)模擬計(jì)算確定采暖總需熱量2455kW，并在定壓罐的支撐下進(jìn)行定壓和補(bǔ)水，有效地滿足了建筑空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用需要。

2.2.2 消防系統(tǒng)安裝

本項(xiàng)目建筑集演藝、會(huì)議、展示、娛樂等多重功能多種功能為一體，建筑使用期間人員集中，為保證建筑使用的安全性，對建筑消防系統(tǒng)的安全性要求較高。即要規(guī)范進(jìn)行進(jìn)行消防系統(tǒng)安裝施工，預(yù)防和減少火災(zāi)隱患，并且當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防系統(tǒng)應(yīng)能快速撲滅火災(zāi)。本項(xiàng)目消防系統(tǒng)安裝中，通過BIM技術(shù)構(gòu)建消防系統(tǒng)安裝施工模型，并在該模型下指導(dǎo)消防系統(tǒng)管線布置。裝配式建筑消防系統(tǒng)安裝中，對管線安裝的精度要求較高，對此通過BIM技術(shù)精準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)管線布置，并輔以相應(yīng)的三維視圖，這樣在避免人力、物力資源浪費(fèi)的基礎(chǔ)上，提升了消防管線布置的精準(zhǔn)程度。另外，在消防系統(tǒng)安裝中，借助BIM技術(shù)分析火災(zāi)發(fā)生影響，并計(jì)算消防系統(tǒng)安裝設(shè)備的實(shí)際滅火能力，確保了項(xiàng)目消防系統(tǒng)、建筑施工的安全性。

2.2.3 電氣系統(tǒng)安裝

電氣系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的安裝對建筑功能具有轉(zhuǎn)深影響；并且相比其他系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備安裝，電氣設(shè)備管線安裝的專業(yè)性要求較高，危險(xiǎn)性較大，當(dāng)電氣管線安裝不規(guī)范時(shí)，容易對建筑強(qiáng)弱電的應(yīng)用造成影響，并產(chǎn)生一定的安全隱患。目前，裝配式建筑電氣安裝中極易發(fā)生管線交叉碰撞問題?；诖?，項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行電氣系統(tǒng)安裝施工過程的模擬，一方面，通過BIM技術(shù)合理配置設(shè)備安裝區(qū)域，重點(diǎn)對電氣設(shè)備安裝布局、管線走向進(jìn)行模擬，確保裝配式機(jī)電設(shè)備精準(zhǔn)規(guī)范性。另一方面，借助BIM技術(shù)對變配電負(fù)荷等級、照明系統(tǒng)控制參數(shù)、節(jié)能要求及低壓配電安全性等要素進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目電氣設(shè)施設(shè)備的高效利用。

3 結(jié)語

科學(xué)合理地使用BIM技術(shù)，能有效地提升裝配式建筑機(jī)電工程施工質(zhì)量。本研究指出，在裝配式建筑施工中，按照構(gòu)建模型、支架施工、工程任務(wù)提取及模塊切割、模塊預(yù)制、機(jī)電模塊安裝施工的要求進(jìn)行機(jī)電設(shè)備施工，能有效地提升機(jī)電安裝質(zhì)量，促進(jìn)裝配式建筑的有序發(fā)展。