探析BIM 技術(shù)在高層建筑管線綜合上的應(yīng)用

寧棟 陳磊

摘要：本文結(jié)合某工程案例，介紹了該工程的安裝項目在施工前運用BIM 技術(shù)所要施工的圖紙進行圖紙“預(yù)裝配”，然后通過“預(yù)裝配”的過程把各個專業(yè)未來施工中的交匯問題全部暴露出來。這樣提前發(fā)現(xiàn)這些設(shè)計圖紙中存在的碰撞問題并提出合理的解決辦法，有效地減少了在施工階段出現(xiàn)的設(shè)計變更或修改，減少了施工過程中可能出現(xiàn)的大量返工浪費，節(jié)省了投資，縮短了工期，保證了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：管線綜合；BIM技術(shù)；建模；碰撞檢測

1 工程概況

某大廈項目為一座高層辦公樓，地上裙房3 層，為門廳及辦公配套的餐飲會議室，主樓為31 層辦公樓（不含設(shè)備層），屋頂為上人平屋面，地下2 層，分別為人防車庫和設(shè)備用房，總建筑面積為59619m2，建筑高度為130.50m。根據(jù)大廈的功能和使用特點，使得整個大廈的管線比較多，尤其是地下室及樓上公共走道部分，涉及到通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管、消防噴淋管、空調(diào)水管和強、弱電橋架等各種系統(tǒng)，并且根據(jù)高度還有不同分區(qū)，導(dǎo)致管線布置及其復(fù)雜。為了直觀的反映出設(shè)計圖紙尤其是在施工中各專業(yè)之間設(shè)備管線的位置沖突和標(biāo)高重疊上可能存在問題，我們在施工前引入了BIM 技術(shù)，即利用MagiCAD 軟件對甲方提供的施工圖紙進行三維建模，也就是說在施工前先根據(jù)所施工的圖紙在電腦上運用相關(guān)軟件進行圖紙“預(yù)裝配”，直觀的反映出設(shè)計圖紙上的問題，尤其是在施工中各專業(yè)之間設(shè)備管線的位置沖突和標(biāo)高重疊。根據(jù)預(yù)裝配結(jié)果，并結(jié)合原有設(shè)計圖紙的規(guī)格和走向，進行綜合考慮后再對施工圖紙進行深化，從而達(dá)到實際施工圖紙深度。

2 BIM 技術(shù)在管線綜合上的應(yīng)用

首先熟悉甲方提供的大廈管線二維圖紙（用CAD 繪制），將二維圖紙導(dǎo)入到MagiCAD 軟件中，搭建通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管、消防噴淋管、空調(diào)水管、強、弱電橋架等專業(yè)三維模型，從MagiCAD 軟件中導(dǎo)出NWD 文件到Navisworks 軟件中做碰撞檢查，然后導(dǎo)出碰撞檢查報告，在CAD 文件中標(biāo)記錯誤，由于目前MagiCAD 軟件和AutoCAD 軟件還不能實現(xiàn)根據(jù)碰撞檢查報告自動標(biāo)記錯誤，需要手工標(biāo)記碰撞位置，以備查閱和修改；最后結(jié)合原有設(shè)計圖紙的規(guī)格和走向，進行綜合考慮后再對管線圖紙進行深化，從而達(dá)到實際施工圖紙深度。大廈管線綜合布置流程示意圖如圖1 所示。

圖1 管線綜合布置流程

2.1 運用MagiCAD 軟件建模

當(dāng)二維CAD 圖紙繪制時，由于存在各種管線與橋架的標(biāo)高變化與錯綜復(fù)雜的交叉只能在腦海中繪制，然后判斷這些管線是否合理，是否存在碰撞，這就需要設(shè)計人員留出很大精力放在三維空間想象上，然后通過語言表達(dá)或者簡單的手繪草圖的形式與其他設(shè)計人員交流自己的想法。隨著工作項目體量的增加、復(fù)雜程度的提高，對設(shè)計過程中各專業(yè)協(xié)調(diào)與配合的要求也隨之更高，這就使得傳統(tǒng)二維管線綜合已經(jīng)難以勝任新形勢下的要求。該大廈就是其中一例，根據(jù)大廈的功能和使用特點，使得整個大廈的管線布置及其復(fù)雜，尤其地下室及樓上公共走道部分是本次管線綜合布置難點中的重點，因此施工前我們引入了BIM 技術(shù)，即利用傳統(tǒng)的AutoCAD 平臺，使用MagiCAD 軟件對甲方提供的二維圖紙進行建模，建完模后發(fā)現(xiàn)僅地下人防車庫和設(shè)備用房就存在大量碰撞點（如圖2 所示），其中不僅是管道間的交叉碰撞，甚至有些不同的管道系統(tǒng)排列在一起，這為后面的碰撞檢查帶來了很大麻煩。

圖2 管線繪制后發(fā)現(xiàn)管線間的碰撞情況

通過在圖中圈出不同類型的碰撞點不難發(fā)現(xiàn)，僅僅一個區(qū)域的節(jié)點中就存在著各種不同程度的碰撞，其中主要有：給水、中水系統(tǒng)內(nèi)部干支管交叉；消防干管與給水干管交叉；噴灑干管在管井處垂直穿過電氣橋架；給水干管垂直穿過排風(fēng)干管；噴灑干管與排風(fēng)管道重疊；雨水干管與橋架交叉；強電橋架與弱電橋架交叉；強弱點與消防橋架交叉等。

針對以上問題我們決定先對模型管線進行了全面的修改，并優(yōu)化管線走向，在消除系統(tǒng)性碰撞的同時使設(shè)備管線排布更加合理。首先確定電氣橋架位置，在滿足設(shè)計與施工要求的同時，給設(shè)備管線留出足夠空間；然后依據(jù)“有壓讓無壓、小管讓大管”的原則，按照各個系統(tǒng)調(diào)整設(shè)備管道，并注意給電氣專業(yè)留出檢修空間。經(jīng)過一輪碰撞修改后，模型基本達(dá)到令人滿意的效果。

此外針對樓上公共走道部分，因其狹窄而設(shè)備電氣的管線與橋架又集中于此，造成此處的管線排布困難，并且標(biāo)高過低，不能達(dá)到凈高要求，依靠簡單的一字排開或者并列排布已無法滿足實際需求。針對這個問題，我們在三維模型的輔助下與原來繪制施工圖的人員反復(fù)討論協(xié)商，在模型上不斷的修改，最終得到完美的解決方案，并提高了凈高。

2.2 運用Navisworks 軟件做碰撞檢測及管線綜合優(yōu)化

根據(jù)本文2.1 節(jié)中的內(nèi)容將模型建好，然后從中導(dǎo)出NWD 文件到avisworks 軟件中做碰撞檢查，以排查在建模過程中人工很難發(fā)現(xiàn)的碰撞點。當(dāng)所有NWD 文件導(dǎo)出完畢后，運行碰撞檢測命令，導(dǎo)出碰撞檢測報告，對檢測出的碰撞點進行調(diào)整和修改，最終得到滿足專業(yè)及施工要求的“零碰撞”模型，實質(zhì)上是對管線一種優(yōu)化。

2.3 施工模擬

在某些局部復(fù)雜且管線較多的地方如地下人防車庫和設(shè)備用房等，為了盡量避免已安裝好的管線設(shè)備不返工，施工前我們利用Navisworks 軟件制作了施工模擬視頻，其主要制作步驟為：首先制定詳細(xì)的施工安裝計劃，確定每個關(guān)鍵時間節(jié)點；然后根據(jù)施工進度節(jié)點，使用Navisworks 軟件模擬施工過程，并生成視頻文件。業(yè)主等非專業(yè)設(shè)計人員可通過視頻文件進行模型漫游，用更加真實的視角了解該項目；施工人員根據(jù)視頻進行現(xiàn)場施工，在某種程度上說降低了返工率，提高了施工質(zhì)量，節(jié)省了工程費用，保證了工期。

3 結(jié)論

目前國內(nèi)在工程建設(shè)領(lǐng)域一般還依賴傳統(tǒng)二維CAD 設(shè)計，由于傳統(tǒng)二維CAD 圖紙不能全面反映個體、各專業(yè)、各系統(tǒng)之間碰撞的可能；同時二維設(shè)計離散行為的不可預(yù)見性，也將使設(shè)計人員疏漏掉一些管線碰撞的問題。因此，隨著工作項目體量的增加、復(fù)雜程度的提高，對設(shè)計過程中各專業(yè)協(xié)調(diào)與配合的要求也隨之更高，這就使得傳統(tǒng)二維管線綜合難以勝任新形勢下的要求。而在國內(nèi)部分行業(yè)中，BIM 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工程建設(shè)中，其優(yōu)點是通過三維建模，提供各個角度的三維視圖便于理解，可輕松提供任意立面、剖面和平面的圖紙。若某處需要修改，則只需修改一個面中的內(nèi)容，則該處在其余面上也會聯(lián)動被修改，這樣可以避免比如修改標(biāo)高這樣細(xì)節(jié)的遺漏，省時省力，因此在某種程度上說采用BIM 技術(shù)不僅提高了施工進度，而且也節(jié)約了施工成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙越.BIM 對建筑設(shè)計和施工的優(yōu)化[J].安徽建筑，2012（5）.

[2] 戴良軍，陶雙龍. BIM 技術(shù)應(yīng)用與虛擬施工[A].安徽建工集團有限公司

技術(shù)質(zhì)量委員會論文集[C].合肥：安徽建工集團第五屆技術(shù)質(zhì)量論壇，2012.

[3] 呂曉，高洋. BIM 在住區(qū)建筑設(shè)計中應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012（2）.