BIM正向設(shè)計(jì)在復(fù)雜公建項(xiàng)目暖通專業(yè)上的應(yīng)用探究

摘要：采用BIM技術(shù)，完成暖通空調(diào)系統(tǒng)建模工作，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)完成碰撞調(diào)整，在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段成效顯著。以公建項(xiàng)目為例，闡述了BIM正向設(shè)計(jì)在暖通專業(yè)設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)，為類似項(xiàng)目順利推進(jìn)提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM正向設(shè)計(jì)； 復(fù)雜公建項(xiàng)目； 暖通專業(yè)

中圖分類號(hào)：TU806文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

BIM技術(shù)實(shí)質(zhì)上是數(shù)字化的建筑技術(shù)，為未來建筑提供徹底改變當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)的機(jī)會(huì)，它應(yīng)用的最大價(jià)值在于打通建筑的全生命周期 ［1］。但是，BIM技術(shù)的具體實(shí)施有其復(fù)雜性，遇到了技術(shù)、資源、管理等多方面的限制，國內(nèi)在過去十多年的工程實(shí)踐中，大多采用BIM模型作為CAD設(shè)計(jì)成果的驗(yàn)證，通常稱為“翻?！保?］。實(shí)現(xiàn)BIM的正向設(shè)計(jì)，對(duì)于復(fù)雜公共建筑中設(shè)備管線較多，可以避免翻模帶來的重復(fù)工作，為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大的效益，使得規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工、運(yùn)營管理乃至整個(gè)工程的質(zhì)量和管理效率得到顯著提高。

1暖通專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)

復(fù)雜公建對(duì)于暖通專業(yè)來說工作量較大，特別對(duì)于南方無集中供暖地區(qū)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，暖通設(shè)計(jì)人員配置不足，但是施工圖時(shí)間節(jié)點(diǎn)通常以土建的節(jié)奏為準(zhǔn)，相對(duì)二維設(shè)計(jì)，BIM設(shè)計(jì)效率較低。暖通在復(fù)雜項(xiàng)目中采用BIM正向設(shè)計(jì)，需要面對(duì)的兩個(gè)問題，一是時(shí)間緊、二是任務(wù)重，同時(shí)設(shè)計(jì)過程如果出現(xiàn)修改，BIM模型的修改量很大，所以在設(shè)計(jì)之前要科學(xué)地進(jìn)行任務(wù)分解和團(tuán)隊(duì)分工。

在任務(wù)分解上，可以首先采取拉長(zhǎng)專業(yè)設(shè)計(jì)周期，合理前置設(shè)計(jì)任務(wù)。復(fù)雜項(xiàng)目往往會(huì)凈高較長(zhǎng)時(shí)間的建筑方案設(shè)計(jì)。通常的二維設(shè)計(jì)中，此階段暖通專業(yè)并未開展實(shí)質(zhì)工作，但為了減輕后期工作壓力，暖通可以做工作：冷熱負(fù)荷估算、設(shè)計(jì)說明的通用部分、調(diào)試項(xiàng)目需要的BIM樣板和族庫。隨著建筑方案的深化，會(huì)提供DWG格式的平面圖紙，當(dāng)功能布局基本穩(wěn)定后，暖通專業(yè)負(fù)責(zé)人可以開展用PL線在CAD方案圖，初步開展防排煙系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)主管路由布置，平面末端路由基本未完成后，進(jìn)行專業(yè)方案評(píng)審，邀請(qǐng)專業(yè)的校對(duì)、審核審定及專業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)制圖人員同時(shí)參加，既是對(duì)設(shè)計(jì)制圖人員的交底，同時(shí)也是拉通校審專家，評(píng)審暖通系統(tǒng)方案，避免后期開展BIM設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)榉桨竼栴}導(dǎo)致返工。暖通設(shè)計(jì)方案評(píng)審結(jié)束以后，需要梳理對(duì)建筑立面效果影響較大的百葉及風(fēng)井位置，還有暖通的主要風(fēng)管水管的走向?qū)舾叩挠绊懀瑢⒉焕蛩靥峁┙o建筑、裝飾等專業(yè)，共同針對(duì)不利因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，提前找出應(yīng)對(duì)方案。

在團(tuán)隊(duì)分工方面，分工的目標(biāo)是在滿足項(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn)的前提下，提高效率、保證質(zhì)量。提高效率的主要原則是減少盡可能減少專業(yè)內(nèi)參與人員，協(xié)助會(huì)帶來信息交圈成本，故溝通成本等非必要不增加內(nèi)部協(xié)助人員。暖通專負(fù)是關(guān)鍵崗位，負(fù)責(zé)前期的資料收集，系統(tǒng)方案的確定，組織專家評(píng)審，負(fù)責(zé)檢查BIM模型的落地情況，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部及外部協(xié)調(diào)對(duì)接，并跟水電設(shè)計(jì)人員初步商定風(fēng)管、空調(diào)水管等主要模型的高度。BIM模型設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)和BIM人員狀況，安排較多的BIM設(shè)計(jì)人員介入，起初階段鏈接暖通的CAD方案圖紙進(jìn)行建模，每個(gè)建模人員可以在建筑發(fā)布的統(tǒng)一軸網(wǎng)上分層建模，快速形成暖通系統(tǒng)主要設(shè)備圖紙。地下室、屋面、一層及標(biāo)準(zhǔn)層是獨(dú)立的任務(wù)單元在建模人員分配時(shí)可以按著單元分配。豎向的加壓、排煙、新風(fēng)、空調(diào)水立管等豎向系統(tǒng)，獨(dú)立建模，便于核對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性，特別是管井內(nèi)梁的位置。暖通專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)流程詳見圖1。

建模過程可以參考的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51212-2016《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 51269-2017《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T51235-2017《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 51301-2018《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ/T 448-2018《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》、STG114-2022《建筑信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)企業(yè)的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。

暖通設(shè)計(jì)正向涉及的相關(guān)軟件是Revit及二次開發(fā)的平臺(tái)，暖通設(shè)計(jì)常用的插件包括BIMSpace機(jī)電及機(jī)電深化、MagiCAD及紅瓦科技提供的族庫大師、建模大師級(jí)設(shè)計(jì)協(xié)同大師，還有檢查模型的工具Navisworks、Fuzor或Lumion。

2專業(yè)間的協(xié)作

BIM設(shè)計(jì)對(duì)比CAD二維設(shè)計(jì)比較大的不同是模型修改量較大，但是設(shè)計(jì)過程修改是沒法避免的［3］。通常項(xiàng)目周期緊張，暖通專業(yè)屬于中游專業(yè)，建筑方案還沒穩(wěn)定下來，施工圖就開始配合了，雖然是正向設(shè)計(jì)，但不建議配合階段就采用BIM軟件，仍采用CAD跟建筑專業(yè)提資機(jī)房、管井等，同步進(jìn)行專業(yè)內(nèi)部的主要選型計(jì)算及主要系統(tǒng)路由方案繪制，待建筑條件基本穩(wěn)定后，多安排BIM人員建模，在盡量短的時(shí)間內(nèi)通過中心文件的形式完成初模搭建。暖通設(shè)計(jì)給電氣設(shè)計(jì)的提資，通過Revit軟件建立提資模板完成。管線綜合階段，機(jī)電合模，三個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)需要拉通人力分配，可以提高信息共享性避免無效溝通，進(jìn)而提高效率［4］。水電專業(yè)相對(duì)地上地下管線校多，可以負(fù)責(zé)地下室的管線綜合，地上部分及屋面以暖通管路為主，可由暖通專業(yè)負(fù)擔(dān)調(diào)整管綜。

3設(shè)計(jì)質(zhì)量保證

BIM正向設(shè)計(jì)工作，相對(duì)CAD設(shè)計(jì)較為流程較為復(fù)雜，有觀點(diǎn)認(rèn)為需要引入國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的質(zhì)量管理體系［5］，但是目前設(shè)計(jì)院BIM沒有完全普及，特別對(duì)于年齡較大的審核、審定崗位，直接校審BIM成果有一定的困難。可以每周導(dǎo)出一版.DWG和.nwf格式文件，采用CAD按著通常的校審做法進(jìn)行，通過可視化工具查看nwf格式的模型效果。這個(gè)做法雖然校審有一定的滯后性，但是也可以滿足質(zhì)量需求，另外采用這種方式校審，不需要打開模型，可以有效提升校審質(zhì)量，針對(duì)有爭(zhēng)議問題，校審人員可以跟BIM工程師直接針對(duì)模型溝通。

4案例分析

4.1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于合肥國家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，集商業(yè)綜合體、銷售型商業(yè)、超高寫字樓為一體，其中商業(yè)綜合體面積約9.5萬m2，地上5層，建筑高度29.4 m；地下2層，建筑面積約8.5萬m2；超高層寫字樓面積8.3萬m2，39層，179 m。商業(yè)綜合體部分采用的BIM正向設(shè)計(jì)，超高層辦公樓采用BIM翻模（圖2）。

4.2設(shè)計(jì)過程

項(xiàng)目周期跨度約8個(gè)月，進(jìn)度流程詳見圖3。暖通設(shè)計(jì)總投入，專負(fù)1人、副專1人，建模人員5人，暖通專業(yè)負(fù)責(zé)綜合體地上部分的機(jī)電綜合，投入3人。采用的標(biāo)準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)：《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》；設(shè)計(jì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《模型審查標(biāo)準(zhǔn)》；建設(shè)單位標(biāo)準(zhǔn)：《龍湖天街建造標(biāo)準(zhǔn)》、龍湖《BIM模型信息標(biāo)準(zhǔn)》《機(jī)電管線排布標(biāo)準(zhǔn)》《 CBB標(biāo)準(zhǔn)模塊》。

項(xiàng)目模型組織方式見圖4，暖通設(shè)計(jì)在初模階段，建模人員單機(jī)建模，合模后均在本地服務(wù)器完成協(xié)同作業(yè)。暖通設(shè)計(jì)出圖清單為：各樓層通風(fēng)、空調(diào)及消防平面，風(fēng)幕、水系統(tǒng)等相關(guān)平面大樣均為Revit軟件；圖紙目錄、設(shè)計(jì)說明、材料、各系統(tǒng)原理圖等為CAD。圖5為暖通設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)調(diào)整的商業(yè)總圖地上部分管綜模型圖紙。

4.3難點(diǎn)及措施

4.3.1提資問題

（1）土建提資：通過CAD協(xié)同提資后，建筑先返到CAD圖上，然后再落到BIM中，比如夾層的風(fēng)機(jī)房，落資較遲，暖通設(shè)計(jì)在BIM中直接繪圖時(shí)，BIM中無機(jī)房條件，只能初步放置風(fēng)機(jī)等，帶來后期反復(fù)調(diào)整。

（2）電氣提資：暖通BIM中繪圖，電氣設(shè)計(jì)接受的CAD條件，需要為電氣提資專門設(shè)置提資樣板，每次需要單獨(dú)導(dǎo)圖，相對(duì)于CAD協(xié)同提資，及時(shí)性或便利性不足。

（3）接受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要先進(jìn)行電算，導(dǎo)出二維模型后翻模，結(jié)構(gòu)模型更新很不及時(shí)，暖通BIM設(shè)計(jì)，需要一邊對(duì)著結(jié)果的CAD圖，一邊改模型，無法直接核查結(jié)構(gòu)的BIM模型。

4.3.2管綜設(shè)計(jì)問題

水電暖設(shè)計(jì)分專業(yè)單獨(dú)建模后，地上部分暖通設(shè)計(jì)調(diào)整管綜，水電模型，需要調(diào)改的，仍然需要介入調(diào)改，需要復(fù)返拆分和合模，效率很低。

4.3.3校審問題

由于電腦配置及校審人員對(duì)BIM的熟悉程度不足。

最后采用的模式，采用Navisworks查看三維，結(jié)合項(xiàng)目網(wǎng)盤，在網(wǎng)盤審查圖紙，仍然采用CAD版公司質(zhì)量管理流程。

4.3.4管綜路由規(guī)劃

各專業(yè)內(nèi)二維未進(jìn)行主要管線路由排布，在BIM反向階段進(jìn)行深化時(shí)間太長(zhǎng)，占用了三維建模時(shí)間。

改進(jìn)措施：應(yīng)在BIM正向、反向開展前進(jìn)行主要路由規(guī)劃、管綜排布、設(shè)備布置，根據(jù)專負(fù)、校對(duì)等意見修改后進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，再介入三維模型搭建。

4.3.5設(shè)備房間聚集

機(jī)電專業(yè)所需機(jī)房布置聚集在一處，導(dǎo)致管線在豎向空間交叉嚴(yán)重，管綜調(diào)整難度大，嚴(yán)重影響地下車庫局部?jī)舾?。建議在設(shè)計(jì)初期機(jī)電三個(gè)專業(yè)所需機(jī)房布置優(yōu)化好方案，盡量避免設(shè)備房間聚集在一處，有效保證車庫凈高。

4.3.6管綜原則

前期正向設(shè)計(jì)開展前未進(jìn)行充分論證，各方意見未及時(shí)收集整合，后期管綜原則有所調(diào)整。

改進(jìn)措施：合模機(jī)電設(shè)計(jì)深化，與建設(shè)方確定前場(chǎng)公區(qū)、后勤走道、商鋪、電梯廳等管線方案。

5總結(jié)

本文結(jié)合具體項(xiàng)目，針對(duì)暖通專業(yè)開展BIM正向設(shè)計(jì)過程進(jìn)行全面分析，總結(jié)了在項(xiàng)目實(shí)施的過程中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）效率提升：BIM修改工作量較大，推遲啟動(dòng)BIM建模，前置項(xiàng)目方案、設(shè)計(jì)工具的準(zhǔn)備、項(xiàng)目統(tǒng)一技術(shù)措施的等工作準(zhǔn)備，待土建模型穩(wěn)定以后，全面開始建模，可大大避免返工，提高設(shè)計(jì)效率。

（2）提資協(xié)作：風(fēng)機(jī)房、風(fēng)井主要提資在CAD中完成，BIM模型僅為校驗(yàn)；針對(duì)較大管路路由處，提請(qǐng)結(jié)構(gòu)專業(yè)方案階段關(guān)注，避免設(shè)置大梁影響空間凈高；電氣專業(yè)提資在BIM中完成，管綜階段逐步修改。

（3）質(zhì)量管理：模型直接校審不變，且校審人員BIM技術(shù)不足，推薦采用BIM導(dǎo)出CAD+可視化工具校審。

（4）人力管理：項(xiàng)目前期，專負(fù)全面介入把控全局，初模階段全面增加建模人員，管綜和精模階段控制人力投入，分區(qū)域拉通機(jī)電設(shè)計(jì)，專注配合調(diào)整模型。人力投入根據(jù)項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)及團(tuán)隊(duì)人員能力分布綜合考慮，平衡好設(shè)計(jì)進(jìn)度和質(zhì)量。

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［作者簡(jiǎn)介］辛玉廣（1985—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楣?、供燃?xì)馔L(fēng)及空調(diào)工程。