BIM技術(shù)在房屋建筑電氣設(shè)計中的應用研究

【摘要】文章基于優(yōu)化建筑電氣設(shè)計方案的需求，對BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計領(lǐng)域的應用進行了深入研究。介紹了BIM技術(shù)的主要內(nèi)容及其核心優(yōu)勢，結(jié)合具體的建筑電氣設(shè)計工程項目，詳細闡述了BIM技術(shù)在實際設(shè)計過程中的具體應用措施。這些措施展示了BIM技術(shù)如何能夠在確保電氣設(shè)計安全性的同時，有效縮短建筑工程電氣設(shè)計周期。研究結(jié)果表明，BIM技術(shù)的應用對電氣工程設(shè)計的優(yōu)化具有顯著的效果。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；房屋建筑；電氣系統(tǒng)

【中圖分類號】TU17 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）02-0104-03

0 引言

在房屋建筑作業(yè)中，電氣設(shè)計是提升建筑功能性和居住舒適度的核心環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)電氣設(shè)計方式面臨著設(shè)計表達不直觀等問題。BIM技術(shù)通過整合計算機技術(shù)與數(shù)字化體系，構(gòu)建了一個高度集成的建筑信息數(shù)據(jù)庫，從設(shè)計到施工每個環(huán)節(jié)都能實現(xiàn)精細化設(shè)計。BIM技術(shù)與可視化施工模擬技術(shù)相結(jié)合，可以對電氣設(shè)計施工進度和資源分配進行動態(tài)模擬，幫助相關(guān)方提前發(fā)現(xiàn)潛在問題并制定相應解決方案。BIM技術(shù)的核心在于信息與模型的深度融合，為房屋建筑電氣設(shè)計提供參數(shù)化及智能化支持。通過BIM技術(shù)，電氣設(shè)計的精準度可以得到顯著提升，加強信息共享與協(xié)同工作。

1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)全稱為建筑信息模型，是一種新型的可視化技術(shù)。該技術(shù)主要是為目標建筑工程項目構(gòu)建信息模型，然后將這個模型轉(zhuǎn)化為三維可視化圖形，之后利用該模型進行分析和處理。在建筑項目施工階段，通過BIM技術(shù)能將傳統(tǒng)的二維表達模式轉(zhuǎn)變成三維立體模型，大幅度提升項目信息化程度，使工程項目處理流程更高效便捷。在建筑電氣工程項目設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計單位可以利用BIM技術(shù)可視化的特點對建筑電氣系統(tǒng)進行三維建模，能夠在更為直觀的三維立體模型中執(zhí)行設(shè)計操作，這種方法有效突破了傳統(tǒng)二維平面設(shè)計在視覺呈現(xiàn)方面的限制，減少了建筑工程設(shè)計工作的復雜性[1]。將BIM技術(shù)應用在建筑電氣設(shè)計中還能促進建筑電氣系統(tǒng)中相關(guān)人員協(xié)同作業(yè)，避免不同專業(yè)的設(shè)計方案出現(xiàn)意見沖突。BIM技術(shù)還能對管線進行優(yōu)化布局，促使管線分布規(guī)劃更合理協(xié)調(diào)，為建筑工電氣系統(tǒng)的運行創(chuàng)造良好條件。此外，在BIM技術(shù)的支持下，設(shè)計人員還可以將電氣系統(tǒng)的各組成部分轉(zhuǎn)換成信息數(shù)據(jù)，尤其是針對電氣工程中難度較高的造價控制和物資管理等作業(yè)，運用BIM技術(shù)可以減少偏差和錯誤。

2 BIM技術(shù)應用案例

海南省某安置房項目共建設(shè)9棟二類高層住宅樓，該項目工程1#～3#樓首層總面積為1 441 m2，建設(shè)托老所和社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)站與物業(yè)用房、消防控制室等基礎(chǔ)配套設(shè)施，地下一層總面積為32 493 m2。案例工程屬于二類高層住宅，抗震設(shè)防烈度為7度。工程地下一層設(shè)有10 000 V高壓配電室和10 000/100 V變電所，為整個建筑電氣系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠電力供應。發(fā)電機房同樣位于地下一層，作為應急備用電源能夠在市電中斷時迅速啟動，為消防設(shè)備和應急照明等關(guān)鍵設(shè)施提供電力保障。這種設(shè)計不僅能提高建筑供電可靠性，還能在緊急情況下為居民提供安全疏散和救援。

在項目整個設(shè)計流程中，各專業(yè)單位均采用BIM技術(shù)進行圖紙繪制。首先，建筑單位完成空間布局設(shè)計工作，隨后電氣設(shè)計單位介入并專注電力線路規(guī)劃，特別是在BIM軟件中導入電纜橋架與電纜線路設(shè)計環(huán)節(jié)。其次，利用BIM技術(shù)可視化平臺，電氣設(shè)計單位可根據(jù)項目實際需求，在軟件內(nèi)選擇合適的橋架形式、規(guī)格及類型，并精確設(shè)定橋架的固定高度。該項目工程消防控制室設(shè)置在住宅首層，消防人員可以及時掌握火情并進行有效指揮。消防控制室配備火災報警和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)等設(shè)備，能實時檢測建筑內(nèi)火災隱患，在火災發(fā)生時能自動啟動相應消防泵和防排煙風機等消防設(shè)備，最大程度減少火災損失。該項目工程公共電梯廳和物業(yè)管理用房等區(qū)域均設(shè)置了吊頂，吊頂不僅具有裝飾作用還能有效隱藏管線、設(shè)備等設(shè)施，使建筑內(nèi)部空間更加整潔有序。該項目工程應用BIM可視化技術(shù)，抗震設(shè)計、電力供應、消防安全和使用舒適度等方面均達到建筑設(shè)計標準水平，也為居民提供了一個安全、舒適、美觀的居住環(huán)境。

3 BIM技術(shù)在房屋建筑電氣設(shè)計中的應用

3.1 建立電氣族庫

在建筑電氣設(shè)計中，BIM技術(shù)的應用鼓勵設(shè)計師深入專注于電氣族庫的細致構(gòu)建，確保后續(xù)設(shè)計工作能夠無縫銜接，同時也有效突破了基礎(chǔ)信息資料方面的限制。為了滿足建筑電氣設(shè)計的特定需求，設(shè)計單位應積極搜集全面信息，構(gòu)建一個既精確又實用的電氣族庫，追求信息的全面覆蓋，并強調(diào)信息的即時更新與有效性。建立電氣族庫是一個綜合性的過程，必須綜合考慮上下游數(shù)據(jù)的實際需求和電氣專業(yè)固有的作業(yè)流程，這樣才能清晰界定電氣族庫的數(shù)據(jù)特征。因此，在規(guī)劃電氣族庫之前，應提前制定一套詳細的規(guī)范體系。此外，電氣族庫的最終成型應嚴格按照建筑電氣設(shè)計的專業(yè)規(guī)范，這樣才能為后期設(shè)計工作的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 配電系統(tǒng)設(shè)計

配電系統(tǒng)的規(guī)劃是建筑電氣設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過引入BIM技術(shù)進行配電系統(tǒng)設(shè)計，可以大幅提高布局的效率與準確性，實現(xiàn)配電系統(tǒng)布局的合理性，并有效應對各種潛在的干擾問題。采用BIM技術(shù)進行配電系統(tǒng)規(guī)劃時，設(shè)計單位應深入分析配電系統(tǒng)的電氣布局方案，合理安排系統(tǒng)構(gòu)成，從而確保所有設(shè)備均能實現(xiàn)最優(yōu)配置。另外，配電設(shè)備的動力性能參數(shù)及相關(guān)標準必須嚴格管理，以應對設(shè)備選型與布置過程中可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。通過BIM技術(shù)的應用，設(shè)計單位能夠進一步提升配電系統(tǒng)中線路布局的優(yōu)化程度，保證線路與配電設(shè)備之間的良好匹配，進而使線路位置的設(shè)置更合理。

3.3 管線設(shè)計

在工程電氣設(shè)計中，采用BIM技術(shù)能保障管線布置的科學與可行性，消除管線間或管線與電氣設(shè)備間的潛在沖突。由于現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)中管線種類繁多，設(shè)計復雜交叉頻繁，傳統(tǒng)二維設(shè)計模式難以全面展示地下管線的立體構(gòu)造，導致電氣管線與其他類型管線之間發(fā)生碰撞或沖突。若其他管線初步設(shè)計未預留充足間隔，施工環(huán)節(jié)就可能面臨管線受損風險。BIM技術(shù)可以對管線鋪設(shè)進行動態(tài)模擬，使設(shè)計單位能實時觀察每條管線具體走向，以此進行更加科學合理的規(guī)劃布局。

在建筑電氣系統(tǒng)管線設(shè)計中，BIM技術(shù)能通過構(gòu)建三維模型使設(shè)計單位在立體環(huán)境下進行設(shè)計操作，更清晰地理解和處理各管線間的空間關(guān)系，有效預防可能出現(xiàn)的布置問題，降低設(shè)計難度。在BIM所構(gòu)建的模型中，管線種類、安置位置、規(guī)格尺寸等關(guān)鍵信息可以可視化清晰展現(xiàn)出來[2]。

BIM軟件還增設(shè)名為“累加標注”的實用功能，有效應對因節(jié)點密集而引發(fā)的管道標注重疊難題。相關(guān)人員只需要選定起始與終止節(jié)點，軟件即可自動合并管道標注并準確累加長度值。累加標注的樣式還支持個性化定制，以此提升手動調(diào)整的效率與靈活性。完成管線設(shè)計后，BIM技術(shù)還支持管線碰撞檢測。檢測不限于電氣系統(tǒng)內(nèi)部管線，還可以涵蓋給排水系統(tǒng)、暖氣系統(tǒng)等，全面分析是否存在沖突，并對碰撞點進行及時調(diào)整，直至整個建筑電氣系統(tǒng)中管線布置均達到建筑標準運行狀態(tài)。

3.4 弱電系統(tǒng)設(shè)計

弱電系統(tǒng)的優(yōu)化處理在建筑電氣設(shè)計中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著智能建筑的快速發(fā)展，建筑電氣系統(tǒng)中的弱電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復雜化，設(shè)計挑戰(zhàn)也隨之加劇。設(shè)計中任何微小的失誤都可能對建筑電氣系統(tǒng)的后續(xù)運作帶來不利影響，進而削弱電氣系統(tǒng)的整體功能與價值。鑒于建筑弱電系統(tǒng)技術(shù)精度高、智能化元件及線路繁多的特點，傳統(tǒng)設(shè)計方法往往難以避免誤差，難以實現(xiàn)理想的布局效果。因此，在利用BIM技術(shù)進行建筑弱電系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計單位可以采用三維模型對弱電系統(tǒng)進行模擬，使弱電系統(tǒng)布局更加合理化，滿足該項目工程建筑智能化系統(tǒng)運行需求。通過三維可視化模擬流程，設(shè)計單位能及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整系統(tǒng)中存在的問題[3]。設(shè)計單位通過BIM搭建弱電系統(tǒng)的模擬運行環(huán)境，利用模型直觀呈現(xiàn)的特性，能夠清晰地展示出弱電系統(tǒng)的運作狀況、監(jiān)控的具體細節(jié)及其覆蓋的精確區(qū)域等。一旦系統(tǒng)檢測到任何異?；蚬收闲盘?，數(shù)字化手段會即刻觸發(fā)警報系統(tǒng)，迅速將故障或異常狀況的信息傳達給相關(guān)人員，確保建筑弱電系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮效能。

3.5 模擬安裝

在建筑電氣設(shè)計的實踐中融入BIM技術(shù)后，設(shè)計流程得以完善并可進一步推進至模擬安裝階段，此階段旨在通過高效手段優(yōu)化建筑電氣設(shè)計方案，驗證其實際應用的可行性。

在這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計單位需要充分利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢，全面而詳盡地展示建筑工程項目的整體概況，特別是與建筑電氣系統(tǒng)緊密銜接的土建設(shè)計環(huán)節(jié)。這意味著要將建筑電氣系統(tǒng)的規(guī)劃融入整個建筑項目的宏觀視野之中進行綜合考量，模擬安裝過程，全方位排查并識別潛在的不可實施因素，針對發(fā)現(xiàn)的問題進行修正。

在項目啟動之初，電氣設(shè)計單位要深入了解項目整體需求，與建筑和結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)單位進行全面溝通，電氣設(shè)計與整體建筑設(shè)計相協(xié)調(diào)。例如，面對建筑電氣設(shè)計與土建設(shè)計間可能出現(xiàn)的協(xié)調(diào)性問題，如預埋件定位偏差或預留孔洞不準確等狀況，設(shè)計單位能夠借助BIM技術(shù)進行精確的校正與調(diào)整，以此完善建筑電氣設(shè)計的方案，保障其順利執(zhí)行。

BIM技術(shù)的模擬安裝功能具有出色的可視化特性，方便施工安裝團隊深入理解設(shè)計方案，從實際操作的角度出發(fā)，這一功能能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計與施工安裝環(huán)節(jié)之間的無縫對接。BIM技術(shù)不僅擁有在建筑電氣設(shè)計中進行模擬安裝分析的能力，還能直接應用經(jīng)過精細優(yōu)化的設(shè)計方案。在建筑電氣系統(tǒng)后續(xù)的安裝施工過程中，BIM技術(shù)能夠自動生成精確的施工圖紙，從而確保了設(shè)計與施工安裝之間的緊密銜接，極大地降低設(shè)計方案被誤解的風險，顯著提升設(shè)計方案的執(zhí)行效率與效果[4]。在模擬安裝過程完成后，電氣設(shè)計單位根據(jù)模擬結(jié)果生成詳細的安裝指導文檔，包括橋架和電纜的安裝位置、高度和路徑與連接方式和注意事項等。

3.6 協(xié)同設(shè)計

在深入探討B(tài)IM的應用與優(yōu)化流程時，首先聚焦于模型結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)成，審視模型的正確性與協(xié)調(diào)性，能否承載后續(xù)的設(shè)計與分析工作。面對任何結(jié)構(gòu)異?；虿缓侠碇?，都應視為潛在隱患并及時進行優(yōu)化調(diào)整。當模型本身達到嚴謹無誤的狀態(tài)，才能將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，這些信息在協(xié)同設(shè)計過程中能夠發(fā)揮應有效用，避免信息孤島或數(shù)據(jù)沖突，導致協(xié)同效率下降。其次，需要統(tǒng)一文件命名規(guī)范與建模標準流程。在模型構(gòu)建過程中，電氣元素分類與分組應依據(jù)性質(zhì)與功能進行，這既有助于信息條理化，也為后續(xù)數(shù)據(jù)檢索與復用提供科學合理條件。同時，電氣元素間合理關(guān)聯(lián)設(shè)計能顯著提升模型數(shù)據(jù)復用率，使每項功能在未來迭代與優(yōu)化中得到延續(xù)與增值。在房屋建筑電氣設(shè)計環(huán)節(jié)，應秉持開放與協(xié)作精神，積極融入其他專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源[5]。這要求相關(guān)方在設(shè)計初期就考慮數(shù)據(jù)輕量化與可復用性，不同專業(yè)間數(shù)據(jù)能夠無縫對接，共同服務(wù)項目，優(yōu)化整體水平。此外，運用BIM不應局限于建筑設(shè)計某一特定階段，應貫穿項目全生命周期。相關(guān)方應遵循國際標準IFC規(guī)則，對數(shù)據(jù)進行標準化處理與存儲，確保信息準確傳遞與高效利用。在BIM數(shù)據(jù)輸出之前，數(shù)據(jù)輸出格式應經(jīng)過嚴格校驗與確認，旨在保證數(shù)據(jù)兼容性與實用性，滿足多樣化工作需求。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，運用BIM技術(shù)可視化模擬，不僅能夠直觀展示電氣設(shè)計方案，還能對整個電氣系統(tǒng)進行全面優(yōu)化，有效降低設(shè)計偏差等問題發(fā)生。為了進一步提升BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的應用成效，設(shè)計單位應致力于構(gòu)建全面且精準的電氣組件庫（即電氣族庫）。針對具體房屋建筑中電氣系統(tǒng)設(shè)計項目，設(shè)計單位應采取針對性措施，確保設(shè)計方案能夠達到建筑項目預期最佳效果并實現(xiàn)電氣系統(tǒng)整體使用功能。

參考文獻

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[作者簡介]齊鑫毅（1997—），男，北京人，本科，助理工程師，研究方向：建筑電氣。