建筑電氣設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

崔守浩

（山西建筑工程集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷突破，我國的城市化水平也在逐年提高，每年都有大批的工程開工，使得我國的建筑業(yè)發(fā)展到了一個(gè)新的高度。隨著建筑規(guī)模的不斷增加，建筑的空間結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能設(shè)計(jì)也越來越多樣化，以滿足業(yè)主的需要，給建筑的電氣設(shè)計(jì)工作帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。在這樣的大環(huán)境下，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)不適合使用了，BIM技術(shù)可以為電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，可以有效地解決電氣系統(tǒng)中的技術(shù)難題。

1 BIM技術(shù)的內(nèi)涵

BIM技術(shù)是一種虛擬的建筑模型，它已廣泛地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，對工程的建設(shè)起到了很大的作用。BIM技術(shù)的實(shí)質(zhì)是對建筑項(xiàng)目進(jìn)行三維建模，并將其與施工有關(guān)的信息呈現(xiàn)給設(shè)計(jì)者。該信息系統(tǒng)不僅包含了建筑物的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、相關(guān)零部件的參數(shù)，而且還包含了大量的間接性工程信息，如建設(shè)項(xiàng)目的商務(wù)信息等。BIM技術(shù)所構(gòu)建的模型是一個(gè)完整的過程，包括前期的設(shè)計(jì)、中期的施工、后期的管理，所有的信息都會(huì)被數(shù)據(jù)化，并被顯示在不同的模塊中[1]?？傊?，利用BIM技術(shù)建立的建筑信息模型，可以使設(shè)計(jì)與管理者對施工進(jìn)度有更好的認(rèn)識，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中的問題。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 可視化

在BIM技術(shù)中，可視化是BIM技術(shù)最大的特點(diǎn)，可以讓設(shè)計(jì)者在任何時(shí)候都能觀察到設(shè)計(jì)的結(jié)果，也可以利用仿真功能進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目的展示，從而在不浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力的前提下，從中找出設(shè)計(jì)上的漏洞[1]。利用這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，既可以很好地控制和管理電氣項(xiàng)目的總造價(jià)，又可以顯示其效果，還可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表的自動(dòng)生成?？梢暬膬?yōu)點(diǎn)可以說是貫穿了整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，無論是設(shè)計(jì)、施工、溝通、決策，都能在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行[2]。

2.2 協(xié)調(diào)性

現(xiàn)在的許多建筑項(xiàng)目都是大項(xiàng)目，電氣系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模和總體需求都得到了極大地提高，而且為了確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，需要組建多個(gè)小隊(duì)，這就導(dǎo)致了電氣設(shè)計(jì)的難度越來越大。不難看出，在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師并不會(huì)過多地去探討設(shè)計(jì)問題，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程中的許多問題，從而增加投資，甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)工程的進(jìn)度。BIM技術(shù)本身具有的協(xié)同作用，能夠有效地解決各個(gè)學(xué)科間的沖突，同時(shí)還能通過建立數(shù)據(jù)信息模型來顯示設(shè)計(jì)效果，使設(shè)計(jì)者能夠更好地進(jìn)行溝通，同時(shí)還能調(diào)整設(shè)計(jì)中的不規(guī)范。

2.3 優(yōu)化性

現(xiàn)在的電氣設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，單靠設(shè)計(jì)人員的力量很難達(dá)到這樣的效果，BIM技術(shù)就是一個(gè)輔助和優(yōu)化的工具，它可以在很多方面發(fā)揮作用，比如設(shè)計(jì)，比如投資。電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，看似簡單，但卻涉及很多方面，很容易被其他因素所左右，只要分析一下，就能發(fā)現(xiàn)問題所在，同時(shí)，還能對影響因素進(jìn)行調(diào)整，并及時(shí)估算出設(shè)計(jì)變更對投資收益的影響。總之，BIM技術(shù)可以為企業(yè)提供最優(yōu)的方案，同時(shí)也能大大縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，降低項(xiàng)目成本。

2.4 信息集成

BIM技術(shù)本身具有數(shù)據(jù)收集、處理的能力，可以將涉及的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)處理，從而增強(qiáng)了建筑設(shè)計(jì)的整體性。BIM技術(shù)是一種相對于其他技術(shù)更具優(yōu)越性的技術(shù)，它在設(shè)計(jì)模式中所包含的大量數(shù)據(jù)，更具專業(yè)性和實(shí)用性，在建筑設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。

2.5 關(guān)聯(lián)性強(qiáng)

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的不斷革新，BIM技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展迅速。為了讓建筑電氣的設(shè)計(jì)和施工過程中的細(xì)節(jié)保持一致，設(shè)計(jì)人員必須將BIM技術(shù)的原始數(shù)據(jù)保存下來，不能隨意修改。因?yàn)槊恳粋€(gè)數(shù)據(jù)的變化，都會(huì)對整個(gè)建筑的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

3 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的基本內(nèi)容

（1）BIM技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中充分考慮了各種設(shè)計(jì)的關(guān)系，并將各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來，這樣才能更好地理解各個(gè)方面的協(xié)調(diào)。然后從采光、環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)等各個(gè)方面保證各個(gè)部位的銜接密切，從而使其在實(shí)際工程中能熟練地掌握基本的操作要領(lǐng)[3]。

（2）BIM技術(shù)所提供的相應(yīng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)可以方便各學(xué)科的合作，進(jìn)行互動(dòng)設(shè)計(jì)。如景觀設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、裝修設(shè)計(jì)等，都可以通過這個(gè)公共平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)溝通，并互相學(xué)習(xí)和溝通。通過多個(gè)專業(yè)的合作，可以促進(jìn)建筑的整體設(shè)計(jì)，避免重復(fù)的問題。同時(shí)，這個(gè)平臺(tái)的建立也為各設(shè)計(jì)單位提供了便利，可以更好地尋找出最優(yōu)的方案，從而為今后的建筑設(shè)計(jì)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

（3）運(yùn)用BIM技術(shù)建立的三維立體模型，能使設(shè)計(jì)者直觀地觀察到真實(shí)的設(shè)計(jì)效果，并對其進(jìn)行分析，從而做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)修正。因?yàn)樵S多電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都比較高，所以一般的平面圖設(shè)計(jì)很難反映出實(shí)際的設(shè)計(jì)效果，從而導(dǎo)致了電氣產(chǎn)品的使用。

（4）BIM能夠在賦予特定的集合模型的基礎(chǔ)上，使其具有多種特性，從而使建筑的真實(shí)質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。在具體的電氣設(shè)計(jì)中，由于不同材質(zhì)的要求有一定的差別，因此，通過集中存儲(chǔ)，可以很好地指導(dǎo)下一步的施工。利用此集合模型和多種屬性，便于施工單位進(jìn)行有效的管理。

4 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

配電系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，BIM技術(shù)在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，其重點(diǎn)是電氣平面和線路的合理布置。因此，在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要做到以下5點(diǎn)：①要做到既要從整體上考慮，又要考慮到電氣視圖的合理設(shè)置，要有相應(yīng)的電氣設(shè)備參數(shù)和技術(shù)規(guī)范。②電氣的配置要科學(xué)化，以保證其在視圖上的清晰度。在對已有的資料進(jìn)行綜合與綜合后，才能精確地建立三維模型。③在工程中，要運(yùn)用三維建模方法進(jìn)行線路的連接，確保結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)的合理，為電氣系統(tǒng)的安全連接打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。④對全網(wǎng)進(jìn)行全面的檢測與分析，對線路的性能、儀表等進(jìn)行細(xì)致的檢測，以確保配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)符合工程的實(shí)際需要[4]。⑤在平面上標(biāo)注相關(guān)線路，保證線路及相關(guān)電氣設(shè)施清晰，為今后的工程建設(shè)提供精確的參考。確保電氣系統(tǒng)的工作狀況達(dá)到預(yù)定的要求，為電氣系統(tǒng)安全、有序的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.2 在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑的電氣設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，其中照明設(shè)計(jì)在建筑的電氣設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。在照明系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)單位的具體運(yùn)用有：①工程師對整個(gè)建筑的電氣照明系統(tǒng)進(jìn)行了全面的數(shù)據(jù)分析，并對其進(jìn)行了整體的分析，負(fù)責(zé)建筑的電氣和燈光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。②通過照明系統(tǒng)和監(jiān)控終端進(jìn)行通信，確保了建筑的電氣照明系統(tǒng)的可用性，并對其進(jìn)行了持續(xù)的優(yōu)化。

4.3 構(gòu)建電氣族庫

電氣族庫的建立，必須依據(jù)電氣工業(yè)的工作流程，以及下游的數(shù)據(jù)需求，來決定其特性。BIM技術(shù)是基于數(shù)字技術(shù)來指導(dǎo)施工的一項(xiàng)新技術(shù)。在建立電氣族庫之前，工程師應(yīng)該對有關(guān)資料進(jìn)行詳細(xì)的資料，并按照建筑的電氣設(shè)計(jì)規(guī)范來決定。在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工中，必須加強(qiáng)對電氣用戶的管理。由于各廠家生產(chǎn)的技術(shù)、生產(chǎn)工藝不同，其規(guī)格和型號也會(huì)有所差別。為此，必須全面統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)，堅(jiān)持科學(xué)、合理的原則，實(shí)施與之相適應(yīng)的配套設(shè)施。在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工中，為了提高設(shè)計(jì)的效率，建立一個(gè)電氣家庭圖書館，可以有效地改善設(shè)計(jì)方案的可視性。

4.4 模擬性應(yīng)用

由于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是有規(guī)劃的，而施工項(xiàng)目是一個(gè)很大的體系。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，盲者難以將這些復(fù)雜的空間形象具體化。利用BIM技術(shù)，可以讓設(shè)計(jì)者在任何時(shí)候都能了解整個(gè)工程，并根據(jù)需求對其進(jìn)行優(yōu)化。所有的照明設(shè)備都是廠家生產(chǎn)的。通過對各種照明光源的場域進(jìn)行仿真，以達(dá)到更合理的照明效果。所生成的情景可以使設(shè)計(jì)能夠從開始到結(jié)束，從開始到結(jié)束。

5 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 信息傳遞

目前BIM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度難以保證，因?yàn)槟壳癇IM系統(tǒng)中的系統(tǒng)圖表和相關(guān)的數(shù)據(jù)量不多，而且在實(shí)際工程中還存在著許多問題。因此，在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，首先要解決的問題就是要建立一個(gè)完善的家族庫，這樣才能保證信息的快速和實(shí)用，同時(shí)也能為提高建筑電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量提供一個(gè)有利的條件。在此基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)對族庫屬性的定位，這是構(gòu)建一個(gè)健康的家族庫的重要一環(huán)，可以更加準(zhǔn)確地控制各部門間的信息傳遞，從而達(dá)到準(zhǔn)確的分析目的。

5.2 構(gòu)成三維電氣模型族庫

在電氣設(shè)備的族庫中，主要包括照明設(shè)備，插座開關(guān)，配電箱，配電柜，通訊設(shè)備，家用電器，電氣指示板。在創(chuàng)建一個(gè)具體的工程項(xiàng)目時(shí)，必須遵循以下兩個(gè)方面的原則：首先，制訂與電氣相關(guān)的規(guī)范和規(guī)范；其次，對每個(gè)電氣族的特性進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，并按電氣專業(yè)的有關(guān)流程，并對其上下游的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的需求。

5.3 具體應(yīng)用

相關(guān)人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)中的高協(xié)作能力，將不同的給水、暖通等專業(yè)的電氣狀況納入其中，并通過該技術(shù)的自動(dòng)檢測功能來檢驗(yàn)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否有問題。如果改變功率，分配系統(tǒng)也會(huì)相應(yīng)的改變，從而避免了在平面圖上的錯(cuò)誤、漏電等問題。通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的三相均衡調(diào)節(jié)，有效地保證了電網(wǎng)的供電質(zhì)量；在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)照明設(shè)計(jì)時(shí)，不僅保證了照明光源的合理，而且可以根據(jù)不同的功能和實(shí)際需要對光源進(jìn)行調(diào)節(jié)。在戶外使用高壓鈉燈，對于一般不需要特別照明的地方，可以使用熒光燈；在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)，可以驗(yàn)證火災(zāi)檢測儀的正確性，同時(shí)也可以利用此軟件的檢索功能，對消防、給排水、暖通、電氣等方面的相關(guān)知識進(jìn)行檢索，提高建筑電氣防火設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。

5.4 在電氣管線安裝中的應(yīng)用

在具體的管道安裝方案設(shè)計(jì)中，面對復(fù)雜的線路，采用BIM技術(shù)，可以在可視化的環(huán)境下，對管道的空間布置進(jìn)行合理的規(guī)劃，協(xié)調(diào)各種管道的走向，以防止管道間的擁擠和沖突。同時(shí)，要有效地控制管道占用的空間，避免管道布置中出現(xiàn)過多的剩余空間，以及由于布置空間的不足而造成管道不能正確地安裝。同時(shí)，運(yùn)用BIM技術(shù)的動(dòng)態(tài)仿真特性，把握施工過程中的技術(shù)難點(diǎn)，通過技術(shù)手段進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以確保后期工程的順利進(jìn)行。

5.5 在工程預(yù)算和后期維修中的應(yīng)用

在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要想有效地控制工程造價(jià)、合理地使用經(jīng)費(fèi)，必須進(jìn)行好的工程預(yù)算，并運(yùn)用BIM技術(shù)，對電氣建設(shè)投資進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。首先，通過BIM建立的信息模型可以精確地獲取電氣建設(shè)所需要的物料清單信息，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的可信度。利用BIM建立的信息數(shù)據(jù)庫，可以精確地分析材料的造價(jià)、施工工程量等各種費(fèi)用因素，從而提高工程造價(jià)的精確度[5]。同時(shí)，在后期維護(hù)的過程中，可以通過BIM技術(shù)，在直觀的工作環(huán)境下，通過觀察建筑的模型，迅速地理解建筑的結(jié)構(gòu)，從而更好地理解建筑的細(xì)節(jié)，從而快速地發(fā)現(xiàn)問題。

5.6 合理運(yùn)用設(shè)計(jì)軟件

BIM技術(shù)的應(yīng)用離不開先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件，其中Revit是目前廣泛采用的工程設(shè)計(jì)軟件。Revit軟件可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的思路，進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有很高的智能化程度，在BIM技術(shù)中應(yīng)用此軟件，可以有效地解決傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計(jì)中的缺陷。利用BIM技術(shù)，可以把設(shè)計(jì)中有關(guān)的參數(shù)輸入Revit中，從而達(dá)到對平面效果的優(yōu)化。另外，利用BIM技術(shù)，利用CAD等專業(yè)制圖軟件，能精確地繪出建筑物的設(shè)計(jì)圖，并能合理地布置、調(diào)整建筑物的電氣線路及設(shè)備。

5.7 BIM技術(shù)在建筑內(nèi)管線綜合布置

在傳統(tǒng)建筑管理中，有一項(xiàng)很重要的工作就是要畫出一個(gè)大的企業(yè)或者綜合大樓的管道。但當(dāng)施工方在用各種機(jī)電專業(yè)的圖紙做平面管道圖的時(shí)候，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多地方的梁架和結(jié)構(gòu)都會(huì)發(fā)生很大的變化，不是因?yàn)楣艿赖牟贾每臻g過大，就是因?yàn)楣艿赖奈恢眠^多，造成了空間的浪費(fèi)，或者因?yàn)楣芫€太過狹窄，導(dǎo)致管線無法容納。這種做法不但造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)影響到項(xiàng)目的進(jìn)度。而將BIM技術(shù)用于建筑內(nèi)部管道的整體布局，則可以很好地解決上述問題。由于BIM技術(shù)具有可視性、虛擬性等特性，因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑物內(nèi)部管道的整體布局，能夠有效地把握住施工中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，并針對問題進(jìn)行處理，從而達(dá)到提高施工效率的目的。

6 結(jié)語

近年來，隨著對住宅小區(qū)的要求越來越高，建筑電氣設(shè)計(jì)的難度也越來越大。為了提高建筑電氣設(shè)計(jì)的實(shí)用性，必須對電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，利用BIM技術(shù)對電氣設(shè)計(jì)人員進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到對電氣設(shè)計(jì)人員的正確引導(dǎo)，提高建筑電氣設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。