基于Magi CAD的工業(yè)園區(qū)機電深化設計應用探索

王艷紅 袁展伍 陳卓宇 楊雪瀅

（廣東海洋大學海洋工程與能源學院，廣東 湛江 524009）

0 引言

BIM又稱“建筑信息模型”，目前已在國內廣泛應用。2002年，我國引入了BIM的概念。清華大學葛松培等人于2004年發(fā)表《建筑業(yè)信息技術應用新概念——BIM》一文，首次向國人全面系統(tǒng)地介紹了BIM技術，使得該項技術在國內逐步被研究和應用。BIM具有可視化、模擬性、可出圖性、共享性、協(xié)同化和可追溯性等特點，在工程建設中可以實現(xiàn)三維渲染宣傳展示、快速高精度算量、精確計劃、有效管控、虛擬施工、減少返工、方便決策等工程價值。因此，在我國比較易于實現(xiàn)構件標準化的建筑行業(yè)，首先迅速掀起了BIM技術應用與探索實踐的熱潮[1]。

隨著BIM的興起，機電深化領域也有了重大突破。韓杰等人[2]以廣州南沙醫(yī)院的具體項目為案例，利用BIM技術對超大型醫(yī)院機電各部分的應用進行了詳細分析，為后續(xù)大型項目機電深化奠定了基礎。劉俊[3]通過BIM技術對機電管線進行綜合應用，驗證了BIM技術對于機電管綜優(yōu)化的優(yōu)勢，通過制定執(zhí)行手冊，制定BIM管線綜合優(yōu)化組織架構等措施，為規(guī)避施工風險提供了新思路。孫鑫等人[4]利用工程實踐案例，與傳統(tǒng)的機電管線檢查方式進行對比，對BIM技術防碰撞檢測、分析途徑、要點進行闡述，進一步驗證了BIM技術在機電深化應用方面的優(yōu)勢。熊曦等人[5]對給排水消防系統(tǒng)繁多的三亞財經國際論壇建筑項目案例進行管線綜合分析，應用BIM技術對給排水專業(yè)設計進行調整，并對其運用過程進行思考及總結，為日后這類復雜的建筑機電深化應用提供了一定的參考。

本文中的項目案例基于Revit構建建筑信息模型，通過Magi CAD軟件對大型工業(yè)園區(qū)模型進行碰撞檢測、管綜優(yōu)化、孔洞預留、綜合支吊架布設等，并對其進行詳細分析，對項目的機電模型進行深化。本文對具體案例的分析，具有一定的理論研究價值及實踐意義。

1 工程概況

該工業(yè)園區(qū)項目總占地面積14046.4m2，由五棟建筑物組成，其中包括廠房、宿舍樓、辦公樓、門衛(wèi)室和水泵房。該建筑信息模型涵蓋了完整的土建部分和機電部分，項目BIM三維示意圖如圖1所示，其中機電部分包含多個系統(tǒng)——強弱電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、空調風系統(tǒng)、水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)，多個系統(tǒng)協(xié)調統(tǒng)一，每棟建筑物的機電部分由工業(yè)園區(qū)的外網暖通、給排水系統(tǒng)連接成一個整體。該項目整體規(guī)模較大，機電系統(tǒng)全面且復雜，施工安裝難度大。

圖1 項目BIM三維示意圖

本項目工程應用BIM技術對工業(yè)園區(qū)模型進行機電深化的流程圖如圖2所示。

圖2 機電深化流程圖

2 創(chuàng)建項目三維模型

2.1 機電模型建立——實現(xiàn)Auto CAD到Revit的快速翻模

相較于Auto CAD，BIM技術有著可視化、多專業(yè)協(xié)同設計等優(yōu)勢，建筑信息不再局限于二維的平面，可表現(xiàn)為三維立體的模型，能更加直觀、準確地發(fā)現(xiàn)設計圖紙所存在的問題，及時改進圖紙。在機電模型建立的過程中，由于管道錯綜復雜，建模工作大量重復且繁雜，因此利用紅瓦科技二次開發(fā)的插件來縮短建模時間，提高BIM技術應用效率。

基于Revit平臺，應用紅瓦科技的快速翻模插件如圖3所示，可將CAD圖紙中的建筑信息參數(shù)直接讀取并轉化成三維的模型。導入CAD圖紙到Revit中，利用其管道識別功能對CAD圖紙的圖層信息進行識取，快速創(chuàng)建給排水專業(yè)模型。對于數(shù)量繁多的管道附件，可以通過附件轉換功能進行轉換，轉換完成后需對照CAD圖紙對管道模型進行檢查，以確保模型的精確度。其他機電專業(yè)也可利用該插件將建筑信息參數(shù)轉化成建筑信息模型，減少BIM技術人員的工作量。最后根據(jù)機電專業(yè)的不同劃分不同的系統(tǒng)，建立一套完善的機電系統(tǒng)，如圖4所示；并對每個系統(tǒng)設置一個過濾器，對不同的機電系統(tǒng)進行不同顏色的設置，如圖5所示，便于后期統(tǒng)一查找、修改及管理。

圖3 紅瓦科技快速建模操作界面

圖4 工業(yè)園區(qū)機電系統(tǒng)圖

圖5 過濾器設置圖

2.2 全專業(yè)模型匯總

構建模型的過程是一次提前模擬施工和校審設計圖紙的工作，機電工程各專業(yè)在平面圖中很難協(xié)同到位，但通過三維模型的搭建較容易實現(xiàn)，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)并明確同專業(yè)同類型、同專業(yè)不同類型、不同專業(yè)之間的碰撞問題[6]。將各專業(yè)的模型整合在一起，讓整個項目在三維環(huán)境下展示，能更直觀、高效、全面地發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間存在碰撞的情況。

基于Revit平臺對模型進行協(xié)同的方式主要有兩種，如表1所示。由于案例工程過大，機電模型復雜，易出現(xiàn)電腦卡頓現(xiàn)象，難以實現(xiàn)同時共享設計內容的要求，綜合考慮，案例工程通過文件鏈接的方式，在主文件中插入其他專業(yè)模型的鏈接，完成全專業(yè)的協(xié)同。

表1 兩種協(xié)同方式

在插入鏈接的過程中需要注意一點，各專業(yè)模型的鏈接需放置在同一個文件夾中，以免后期在主模型中其他專業(yè)的鏈接文件丟失。然后導入建筑CAD平面總圖，設置正確的圖紙單位，導入圖紙后，分別插入各個專業(yè)的模型鏈接，利用Revit中的對齊命令，將鏈接模型中的軸網與CAD圖紙中的軸網進行對齊，可對模型進行精準定位。各專業(yè)模型匯總整合后，可通過子面域的繪制，對子面域的材質及顏色進行設置，如圖6所示，完成道路的繪制，導入Revit中族庫的場景設備，完成整個工業(yè)園區(qū)外觀及布局。

圖6 材質設置界面圖

3 機電深化設計

后期對模型進行機電深化設計，對工程的實際應用具有非常重大的意義。利用BIM技術的碰撞檢查功能，發(fā)現(xiàn)沖突的管道、設備、建筑、結構等，可在施工前發(fā)現(xiàn)圖紙存在的不足，及時修改，以免施工階段出現(xiàn)返工的情況，浪費時間和金錢。在機電深化設計時需綜合全局考慮，先保證項目的可實施性，考慮后期維修是否便利等，再去追求排布美觀等方面。

3.1 管綜深化設計

BIM技術的碰撞檢查能提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場中存在的“錯漏碰缺”，對各個專業(yè)進行有效協(xié)同，并在施工前對圖紙的“錯誤”“漏洞”“碰撞”進行修改，優(yōu)化設計方案，盡可能避免后期施工階段返工，使施工階段更加高效。BIM技術可以在三維的模擬環(huán)境下，直觀地將錯綜復雜的管道系統(tǒng)立體化展示出來，應用Magi CAD軟件單獨展示發(fā)生碰撞的位置，導出詳細的碰撞報告，便于技術人員查看具體情況，及時修改，優(yōu)化調整圖紙。

利用BIM軟件對室外管網進行管線之間、管線與土建構件之間的碰撞檢查，生成碰撞報告。隨后對每一處碰撞進行核查，根據(jù)管線避讓原則（小管讓大管，支管讓干管，有壓管讓無壓管，施工簡單的讓施工難度大的），對所有管線進行管線路由優(yōu)化[7]。根據(jù)該原則對發(fā)生沖突的管道進行管綜深化設計，確保其具有可實施性后，再追求實用和美觀性。應用Magi CAD軟件導出碰撞報告，其中對發(fā)生沖突的構件ID、發(fā)生碰撞構件的類型有詳細介紹，如表2所示。需要開洞的位置，并對模型進行自動開洞和尺寸標注。對于一些無法識別的錯誤，對其進行手動開洞，后期通過二維出圖功能將帶有標注的圖紙導出，如圖10所示，對原有的圖紙進行改進，解決了后期施工階段孔洞尺寸不正確、孔洞定位不準等問題，提高了施工效率。

表2 部分碰撞報告

3.3 綜合支吊架布設

傳統(tǒng)的設計圖紙一般只含有建筑、結構、給排水、暖通、電氣圖紙，并未專門對支吊架進行圖紙說明。因此，對于綜合支吊架的布設，主要是靠施工人員根據(jù)現(xiàn)場的情況，按自身經驗和國家規(guī)范進行布設，難以保證

對碰撞報告進行分析，主要管道存在的碰撞類型大致如下：

（1）由于凈高不足、預留空間不夠，管道與建筑、結構發(fā)生碰撞；

（2）管道標高不正確導致風管與管道發(fā)生碰撞；（3）管道與管道直接發(fā)生沖突碰撞。

根據(jù)不同的沖突類型對三維模型進行修改，在Revit平臺應用Magi CAD軟件對發(fā)生沖突的地方進行單獨展示，如圖7、圖8所示，便于BIM技術人員查看及修改，修改完成后進行碰撞檢測直至零碰撞。導出的報告如圖9所示。

圖7 管道發(fā)生碰撞圖

圖8 管道碰撞修改圖

圖9 Magi CAD導出碰撞報告

圖10 辦公樓二層局部孔洞預留圖

3.2 孔洞預留

傳統(tǒng)的孔洞預留施工過程中存在著“孔洞定位不準確”“孔洞尺寸不正確”這兩個主要質量問題。經過進一步研究發(fā)現(xiàn)，引起這兩項主要問題的主要因素有3個，分別是缺乏科學的圖紙審查方法、缺乏管線專業(yè)協(xié)同作業(yè)方法和技術交底不透徹[8]。通過應用Magi CAD軟件可以有效解決這3個問題，在各專業(yè)的模型整合后，對多專業(yè)模型協(xié)同設計，使用Magi CAD插件檢測出支吊架的準確性和安全性；而且基于經驗進行的布設，對于所需材料并沒有一個明確的概念，易造成后期成本的浪費，而這些問題應用Magi CAD軟件可以解決。Magi CAD軟件能夠在三維的虛擬環(huán)境下對支吊架進行布設，并根據(jù)實際情況在軟件中設置對應的參數(shù)，對其強度進行自動核驗確保安全性，導出強度核驗計算書，對其綜合性能進行核驗，綜合考慮安全、經濟等多要素進行優(yōu)化，優(yōu)化修改后導出詳細的圖紙及清單，這就保證了安全性和準確性，提高了施工效率，有效避免了材料浪費、后期返工等問題。

4 結論

基于Magi CAD軟件在某工業(yè)園區(qū)機電深化設計中的應用，本文對大型園區(qū)的機電深化設計流程進行了闡述，通過分析整理其在不同階段的應用成果，得出如下結論：

（1）運用Magi CAD軟件的二維出圖功能，可導出孔洞預留圖紙、支吊架二維安裝詳圖等，得到精確圖紙，便于指導后期施工；通過在三維虛擬環(huán)境下對各專業(yè)模型協(xié)同設計，可有效減少各專業(yè)人員在設計階段存在的信息差。

（2）使用更精確的圖紙指導施工，可規(guī)避后期返工、材料浪費的風險，提高施工效率。

（3）通過應用紅瓦科技二次開發(fā)的插件對需要重復工作的機電模型進行快速翻模，打破了傳統(tǒng)建模的局限性，提高了BIM技術人員的效率。

綜上所述，應用Magi CAD軟件對園區(qū)三維模型進行碰撞檢測、管綜優(yōu)化、孔洞預留、綜合支吊架布設等機電深化設計，為類似園區(qū)機電深化設計項目提供了一種可行方案。