BIM技術(shù)在智慧建筑機(jī)電安裝工程的應(yīng)用研究

摘要：為提高建筑機(jī)電安裝工程的智慧化水平，將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程中。在施工階段，建立BIM模型，將模型導(dǎo)入NRTER軟件進(jìn)行具體應(yīng)用，對所需的預(yù)留預(yù)埋進(jìn)行設(shè)計(jì)，對機(jī)電設(shè)備機(jī)房進(jìn)行漫游，調(diào)整不同管線之間的距離，消除理解偏差。利用RT34SFG軟件對安裝過程進(jìn)行虛擬化展示，預(yù)制施工計(jì)劃，將不同施工階段的構(gòu)件與方案進(jìn)行結(jié)合，通過動畫形式來對整個(gè)施工過程進(jìn)行動態(tài)展示。研究結(jié)果顯示：該建筑工程內(nèi)R1～R5的測量點(diǎn)的碰撞數(shù)量均為0；在5個(gè)測點(diǎn)中，預(yù)制混凝土墻板尺寸厚度均在150～155mm之間，結(jié)果符合預(yù)期。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；智慧建筑；機(jī)電安裝工程；管道安裝；施工模擬

0 引言

隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)電安裝工程在提升建筑品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)智能化管理方面發(fā)揮越來越重要的作用。通過應(yīng)用不同安裝技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)電安裝工程的全方位、全過程管理，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維，都能得到高效的支持。其能夠促進(jìn)各專業(yè)之間的緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息資源的交互。

文獻(xiàn)[1]方法在機(jī)電安裝工程中，難以確認(rèn)管線之間的碰撞情況，可能導(dǎo)致施工過程中管線之間沖突，從而增大了施工進(jìn)度。文獻(xiàn)[2]方法若使用不合格材料，將可能導(dǎo)致設(shè)備性能下降、故障率增加等問題。文獻(xiàn)[3]方法由于施工不規(guī)范造成失誤較多，導(dǎo)致施工效果難以符合預(yù)期。在智慧建筑機(jī)電安裝工程中，合理應(yīng)用機(jī)電工程多種安裝技術(shù)，不僅可以加快施工進(jìn)度、降低成本，還能優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，提升施工品質(zhì)?；谏鲜龇治觯疚囊訠IM技術(shù)為工具，將其應(yīng)用于智慧建筑機(jī)電安裝工程項(xiàng)目中，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行測試與分析。

1 工程概況

某智慧機(jī)電安裝工程由地下三層和地上兩棟主體建筑組成。其中，2#樓為一座高層寫字樓。工程內(nèi)設(shè)置一個(gè)能源房為冷凍機(jī)房，其中裝備了4臺制冷機(jī)組，功率為3540kW，制冷量為1200kW。

該機(jī)組采用定流量交替設(shè)計(jì)模式，并運(yùn)用分流裝置將水流分成不同路線，以滿足施工中的不同需求。工程選用定壓運(yùn)行方式，由于工程設(shè)有多個(gè)配電間，且單個(gè)設(shè)備質(zhì)量較大、管線復(fù)雜，因此在施工過程中需要預(yù)先做好管線預(yù)留口，以方便后續(xù)設(shè)備的安裝與調(diào)試。

2 BIM關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 構(gòu)建BIM模型

2.1.1 項(xiàng)目初始化與基礎(chǔ)元素設(shè)置

首先，運(yùn)用TATUR軟件啟動項(xiàng)目創(chuàng)建。在此階段，主要工作是采集真實(shí)建筑機(jī)電工程的設(shè)備信息、建筑信息以及水電信息。這些信息為后續(xù)建模提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。隨后，通過繪制軸網(wǎng)，形成一個(gè)初始的元素工作集，為后續(xù)添加三維部件打下基礎(chǔ)。

2.1.2 三維部件添加與屬性補(bǔ)充

在基礎(chǔ)元素設(shè)置完成后，開始添加三維部件，如剪力墻、水管等。這些部件的添加需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，以確保模型的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。同時(shí)，對于每個(gè)部件，都需要補(bǔ)充其屬性信息，如材質(zhì)、尺寸、位置等，以便后續(xù)進(jìn)行精確的分析和計(jì)算。

2.1.3 建筑結(jié)構(gòu)孔洞預(yù)留與機(jī)電安裝準(zhǔn)備

對于建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻等部分，預(yù)留的孔洞位置至關(guān)重要。在建模過程中，需嚴(yán)格按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行孔洞預(yù)留，以減少機(jī)電安裝時(shí)的返工，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力性能。同時(shí)，利用BIM技術(shù)的三維多元化處理，對機(jī)電設(shè)備的安裝位置進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋，確保安裝過程的順利進(jìn)行。

2.1.4 信息整合與模型優(yōu)化

在建模過程中，不同專業(yè)的信息需要整合到一個(gè)模型中，以便獲取全面、準(zhǔn)確的信息。通過BIM技術(shù)，可以精準(zhǔn)獲取預(yù)留孔洞的位置和信息，減少重復(fù)開鑿問題。此外，將預(yù)留孔洞的信息統(tǒng)計(jì)成信息集，方便后續(xù)查找和使用。在模型建立過程中，還需對建筑物高程點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，設(shè)置整體模型設(shè)計(jì)參數(shù)，以確保模型的準(zhǔn)確性和完整性。

2.1.5 模型導(dǎo)出與場景信息繪制

整體模型建造完成后，需進(jìn)行細(xì)致的檢查，確保部件無缺漏。隨后導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集以及線信息，設(shè)置完成后將Revit模型導(dǎo)出。最后，將數(shù)據(jù)全選添加至新場景中，以便在GIS中進(jìn)行場景信息的繪制和展示。

通過以上5個(gè)步驟的精細(xì)操作，可以成功建立BIM模型，為后續(xù)的智慧建筑機(jī)電安裝工程提供有力。

2.2 管道安裝與布置

利用BIM漫游技術(shù)檢查建筑的機(jī)電安裝設(shè)備與管道布置，是智慧建筑機(jī)電安裝工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.2.1 BIM漫游技術(shù)應(yīng)用與管線優(yōu)化

在智慧建筑機(jī)電安裝工程中，BIM漫游技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過對機(jī)電設(shè)備機(jī)房進(jìn)行漫游，可以對冷熱源進(jìn)行全面檢查，確?？臻g布置過程中不存在碰撞情況[4]。特別是在管線密集處，BIM漫游技術(shù)允許我們進(jìn)行多次漫游，精確調(diào)整不同管線之間的距離，滿足其在深度與高度上的功能需求。

這種可視化展示方式不僅為技術(shù)人員提供了清晰的展示效果，還能通過實(shí)時(shí)漫游對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理化調(diào)整，消除理解偏差，實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的施工效果。

2.2.2 BIM軟件在管線排布與碰撞檢查中的應(yīng)用

在智慧建筑機(jī)電安裝工程施工過程中，施工模擬是一項(xiàng)不可或缺的工作。利用BIM軟件整合各專業(yè)布置圖管線，并按照管道的具體原則進(jìn)行全面的優(yōu)化排布。通過獲取設(shè)計(jì)圖中的管線碰撞定位[5]，按照更為優(yōu)化的順序進(jìn)行調(diào)整，以防止管線碰撞的發(fā)生。

此外，利用BIM軟件還能建立不同模式的系統(tǒng)模型，并輸入不同構(gòu)件信息，以便在機(jī)電安裝工程各專業(yè)管線交替后進(jìn)行碰撞檢查。通過Revit軟件優(yōu)化管線，可以清晰地展示不同管線、設(shè)備的型號和具體標(biāo)記位置，為施工提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)。機(jī)房和走廊區(qū)域管線排布如圖1所示。

2.2.3 虛擬施工展示與資源調(diào)配

在機(jī)電安裝工程中，預(yù)留預(yù)埋工作同樣關(guān)鍵。利用RT34SFG軟件可以對建造過程進(jìn)行虛擬化展示，通過導(dǎo)入BIM模型，預(yù)制施工計(jì)劃，將不同施工階段的構(gòu)件與方案進(jìn)行結(jié)合，即形成三維模式的動態(tài)展示。

這種模擬結(jié)果不僅有助于具體管理項(xiàng)目，還能精準(zhǔn)地調(diào)配人力、材料和機(jī)械設(shè)備等資源，確保施工能夠順利進(jìn)行。通過這種方式，可以在施工前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，從而提高施工效率和質(zhì)量。

2.3 BIM+GPS物料跟蹤管理

利用BIM技術(shù)能夠?qū)⑺形锪闲畔⒔y(tǒng)計(jì)到模型當(dāng)中，可以對機(jī)電工程安裝所需成本進(jìn)行分析。在管控過程中，采用BIM+GPS組合定位，以工序狀態(tài)為主線，對物料的生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、安裝、驗(yàn)收等信息狀態(tài)全過程跟蹤管理。跟蹤節(jié)點(diǎn)根據(jù)工序及現(xiàn)場需求設(shè)置，用不同顏色來標(biāo)記區(qū)分。在整個(gè)物料跟蹤管理過程中，每一個(gè)模型構(gòu)件都對應(yīng)唯一二維碼，通過二維碼定位模型中的構(gòu)件，確認(rèn)物料的出庫等，實(shí)時(shí)同步至云端平臺[6]。

二維碼顯示屬性值可提取模型信息，如樓層等。全部構(gòu)件以二維碼為載體進(jìn)行對接，利用移動端將設(shè)備和清單進(jìn)行掃碼掛接，可在工序清單GPS定位中查看運(yùn)輸跟蹤信息。項(xiàng)目施工管理人員可通過BIM平臺，實(shí)時(shí)掌握物料的加工狀態(tài)，更利于項(xiàng)目物料管控。

2.4 施工模擬

將模型導(dǎo)入Navisworks軟件，根據(jù)施工計(jì)劃，將相應(yīng)的構(gòu)件鏈接，模擬結(jié)果以三維動畫的形式顯示。在實(shí)際施工過程中，可以將現(xiàn)場情況輸入模型中，分析工程施工進(jìn)度。在機(jī)電安裝工程中，當(dāng)管道敷設(shè)完成后，需要調(diào)整系統(tǒng)安裝空間，利用BIM進(jìn)行施工方案展現(xiàn)，通過三維轉(zhuǎn)換的方式能夠幫助施工人員科學(xué)應(yīng)用施工方案，提升施工水平。

3 測試與分析

3.1 測試準(zhǔn)備

在智慧建筑機(jī)電安裝工程中，為了測試BIM技術(shù)的應(yīng)用效果，在對設(shè)備和管網(wǎng)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行后對工程施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，需要確定檢查點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并根據(jù)不同的等級對測點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行劃分。表1為機(jī)電安裝工程施工中的質(zhì)量驗(yàn)收資料清單。

通過BIM技術(shù)對功能區(qū)進(jìn)行擴(kuò)展，將質(zhì)量檢驗(yàn)過程中的相關(guān)資料錄入到功能區(qū)中。在對方案結(jié)果進(jìn)行審核時(shí)，對需要檢查的構(gòu)件對應(yīng)圖元進(jìn)行點(diǎn)擊，并在彈出的窗口中修改其體系中各個(gè)構(gòu)件的位置，獲得不同構(gòu)件屬性信息。運(yùn)用BIM軟件對建筑工程預(yù)制構(gòu)件之間進(jìn)行碰撞檢測，確保內(nèi)部沒有沖突，以判斷其是否達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

3.2 測試結(jié)果分析

3.2.1 碰撞點(diǎn)數(shù)量

運(yùn)用TD45型測試儀進(jìn)行測試，設(shè)置R1～R10個(gè)測點(diǎn)，分別在5/5～5/20期間進(jìn)行碰撞測試，以驗(yàn)證在預(yù)制構(gòu)件搭內(nèi)部中的應(yīng)用效果。得到碰撞點(diǎn)數(shù)量檢測結(jié)果如表2所示。

由表2中結(jié)果可知，在測試期間，該建筑工程內(nèi)R1～R10的測量點(diǎn)的碰撞數(shù)量均為0，結(jié)果符合預(yù)期。在檢測過程中，預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部沒有發(fā)生沖突，說明本文方法應(yīng)用后能夠達(dá)到良好的施工效果。

3.2.2 預(yù)制混凝土墻板尺寸厚度

同時(shí)為了驗(yàn)證本文方法的應(yīng)用性，利用BIM模型指導(dǎo)預(yù)制構(gòu)件的加工，確保構(gòu)件尺寸的準(zhǔn)確性。在通風(fēng)口處，設(shè)定預(yù)制混凝土墻板尺寸厚度150～155mm能夠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在測試過程中，進(jìn)行5個(gè)小組進(jìn)行測試，得到預(yù)制混凝土墻板尺寸厚度如圖2所示。

由圖2中結(jié)果可以看出，在5個(gè)測點(diǎn)中，預(yù)制混凝土墻板尺寸厚度均在150～155mm之間。通過將設(shè)計(jì)階段的BIM模型轉(zhuǎn)換為預(yù)制構(gòu)件的三維模型，可以確保預(yù)制混凝土墻板尺寸厚度符合設(shè)計(jì)要求。

綜上所述，可運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑機(jī)電安裝工程的驗(yàn)收，利用現(xiàn)場定量測試來獲得工程中管線碰撞情況。通過現(xiàn)場實(shí)測與BIM技術(shù)綜合應(yīng)用，體現(xiàn)出了BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程驗(yàn)收中的顯著作用，其不僅能夠提供詳細(xì)設(shè)備信息和空間布局，使得驗(yàn)收結(jié)果更加精確，還能反映實(shí)際情況，增加驗(yàn)收輔助工具的可靠性。

4 結(jié)束語

本文通過對BIM技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，優(yōu)化了在智慧建筑機(jī)電安裝工程中的工程質(zhì)量，為行業(yè)的未來發(fā)展指明了方向。BIM技術(shù)不僅能顯著提升機(jī)電安裝工程的效率，還能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電安裝工程的數(shù)字化管理。但該設(shè)計(jì)還存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、隱私保護(hù)、成本結(jié)算等方面的問題。今后在研究中，將進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，推動BIM技術(shù)在智慧建筑機(jī)電安裝工程中的深入應(yīng)用，以推動建筑行業(yè)向著更加智能的方向發(fā)展。

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