淺析BIM技術(shù)在地下車庫綜合管線優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

林剛毅（福建三盛房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，福州市350001）

淺析BIM技術(shù)在地下車庫綜合管線優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

林剛毅（福建三盛房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，福州市350001）

地下車庫綜合管線布置復(fù)雜，是設(shè)計(jì)中經(jīng)常忽略的重要節(jié)點(diǎn)，也是現(xiàn)場施工最為困難部分。首先分析了傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)存在的弊端，接著分析引入BIM后對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化作用，最后以福州某住宅地下車庫設(shè)備管線設(shè)計(jì)優(yōu)化案例，來淺析BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

電氣設(shè)計(jì)；BIM；管線優(yōu)化；地下車庫

引言

地下車庫的綜合管線通常是整個(gè)建筑工程中較多且較為復(fù)雜的部分，特別是在設(shè)備防火分區(qū)內(nèi)，強(qiáng)電橋架、弱電橋架、消防水管、風(fēng)管、生活給水和供熱管網(wǎng)等各種管線交錯(cuò)并行，成為設(shè)計(jì)中經(jīng)常忽略的重要節(jié)點(diǎn)，也是現(xiàn)場施工最為困難的部分。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在設(shè)備管線綜合布置上逐漸出現(xiàn)各種問題和弊端。通過利用BIM技術(shù)對(duì)地下車庫設(shè)備管線設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的具體案例，來淺析BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

當(dāng)前建筑電氣設(shè)計(jì)人員常用的設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)多為Autodesk（歐特克）公司開發(fā)的AutoCAD系列軟件，國內(nèi)專業(yè)的電氣設(shè)計(jì)軟件多為天正、浩辰和鴻業(yè)等［1］。這些基于AutoCAD平臺(tái)的二次開發(fā)軟件在二維空間的表現(xiàn)上功能強(qiáng)大并可生成三維模型，具備一定的綜合管線碰撞檢查功能。

在方案及施工圖設(shè)計(jì)階段，電氣、給排水及供暖通風(fēng)等專業(yè)設(shè)計(jì)人員通常分專業(yè)繪制管線平面圖，未能統(tǒng)籌考慮綜合管線的布置情況。以電氣專業(yè)為例，電力、有線電視、通信、消防、安防（含智能化）及信號(hào)覆蓋系統(tǒng)往往是以二維圖形的方式繪制在兩三張甚至多張平面圖上，管線橋架多以單線形式標(biāo)識(shí)，大小尺寸僅為文字標(biāo)注，無法在圖中表現(xiàn)其實(shí)際的寬度和高度。鑒于此，設(shè)計(jì)人員即使將各專業(yè)管線平面圖在AutoCAD繪圖軟件中進(jìn)行“疊圖”，也無法準(zhǔn)確、全面地對(duì)綜合管線進(jìn)行合理優(yōu)化，而將綜合管線的布置問題遺留到現(xiàn)場施工安裝階段。

在施工安裝階段，工程管理人員需要將傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)圖紙上表達(dá)的綜合管線“具象化”，并指導(dǎo)施工班組開展安裝工作。但是在現(xiàn)場實(shí)際安裝過程中，施工班組無法完全按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)平面圖中標(biāo)示的管線進(jìn)行排布，原因在于：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)平面圖上綜合管線的實(shí)際安裝要求凈寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過道凈寬、很難嚴(yán)格按照自上而下、從電到水再到風(fēng)的層級(jí)布置、機(jī)電管線安裝完成后的凈高空間不足、后期檢修管線困難等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“77%的建設(shè)單位遭遇過圖紙問題而造成的損失，而45%的建設(shè)單位遭遇100萬以上的損失”［2］。

此時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足之處就逐漸暴露出來，亟需引入一種新型的管理技術(shù)作為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的深化和補(bǔ)充，具有可視化、可協(xié)調(diào)、可模擬、可優(yōu)化和可出圖的BIM應(yīng)運(yùn)而生。

2 引入BIM后的設(shè)計(jì)優(yōu)化

BIM，即BuildingInformationModel的縮寫，通常譯為“建筑信息模型”。BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為三維數(shù)字模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。BIM是對(duì)工程項(xiàng)目的設(shè)施實(shí)體和功能特性的數(shù)字化表達(dá)方式，是建筑學(xué)、工程學(xué)的新工具。

BIM技術(shù)起源于美國，自2002年引入我國工程建設(shè)行業(yè)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)已在我國工程建設(shè)領(lǐng)域中得到了很大的支持和發(fā)展。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在綜合管線方面是一種設(shè)計(jì)理念的二維表述，通常是較為粗略的管線綜合排布，只具有示意性；而BIM技術(shù)是一個(gè)利用三維精確可視化建模技術(shù)來模擬建筑在實(shí)際安裝及運(yùn)行的過程，可以讓設(shè)計(jì)方、施工方、設(shè)備廠商、監(jiān)理方和建設(shè)方預(yù)知其具體效果。

當(dāng)前，電氣專業(yè)普遍采用Autodesk公司開發(fā)的Revit平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)同，同時(shí)使用Navisworks、Fuzor等三維模型瀏覽軟件進(jìn)行漫游、動(dòng)畫演示和碰撞檢查。

在完成建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的建模后，電氣設(shè)計(jì)人員通過Revit軟件對(duì)族（Family）庫的建立和設(shè)置，借助BIM技術(shù)按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的二維圖紙進(jìn)行導(dǎo)入和設(shè)備、管線的建模，然后依照模型對(duì)地下車庫綜合管線進(jìn)行碰撞檢查分析 （精確到每個(gè)碰撞點(diǎn)的地址和對(duì)應(yīng)軸線編號(hào)），再根據(jù)生成的碰撞報(bào)告調(diào)整各個(gè)碰撞點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)化地下車庫凈空的目的。當(dāng)碰撞點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)時(shí)，一般的優(yōu)化原則是：當(dāng)電氣、給排水和供暖通風(fēng)等專業(yè)管道之間碰撞時(shí)，則根據(jù)避讓原則進(jìn)行調(diào)整，即有壓管避讓無壓管、單根管避讓排管等；當(dāng)綜合管線與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的門、梁和柱帽等發(fā)生碰撞時(shí)，則須根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，即管線繞行、管線預(yù)埋套管穿梁敷設(shè)、結(jié)構(gòu)梁高度調(diào)整或結(jié)構(gòu)梁整體上翻、削減柱帽等。優(yōu)化調(diào)整后的模型可以在各專業(yè)之間實(shí)時(shí)共享參數(shù)化的設(shè)計(jì)信息，保證設(shè)計(jì)信息的及時(shí)和準(zhǔn)確，減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)間的資料互提和校核環(huán)節(jié)，從而幫助整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行高效的協(xié)同工作［3］。

在施工安裝前，工程管理人員不但可以借助BIM技術(shù)在各類終端設(shè)備上查看精確的可視化建筑系統(tǒng)，而且可以借助BIM導(dǎo)出的三維平面、剖面、節(jié)點(diǎn)大樣圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)交底和指導(dǎo)施工，并通過實(shí)時(shí)的可視化模型改善與設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)漏碰缺，避免不必要的成本增加和工期延長。

BIM技術(shù)的出現(xiàn)為電氣設(shè)計(jì)提供了諸多傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)無法比擬的便利，讓項(xiàng)目建設(shè)多方在統(tǒng)一的平臺(tái)上工作，更好地協(xié)同專業(yè)內(nèi)部及專業(yè)間的工作，提高了效率并加深了設(shè)計(jì)精度。

3 實(shí)際案例分析

以福州市某項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目含住宅和SOHO兩種業(yè)態(tài)，建筑總面積為330321.89m2，上部由14座一類高層及1座幼兒園組成，地下建筑面積為44247.07m2。地下室為現(xiàn)澆鋼筋混凝土無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，層高為3.4m，層數(shù)為一層，共23個(gè)防火分區(qū)，平時(shí)為Ⅰ類機(jī)動(dòng)車停車庫及配套設(shè)備用房，戰(zhàn)時(shí)為甲類人防單元，含1個(gè)一等人員掩蔽所、6個(gè)二等人員掩蔽所和1個(gè)人防固定電站，人防建筑面積15535.31m2。該項(xiàng)目地下車庫綜合管線系統(tǒng)包含強(qiáng)電系統(tǒng)（動(dòng)力和照明）、弱電系統(tǒng)（有線電視、通信、消防、安防、智能化、信號(hào)覆蓋）、生活給水系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、排煙排風(fēng)系統(tǒng)等，在人防區(qū)和設(shè)備防火分區(qū)之間管線密集且建筑、結(jié)構(gòu)現(xiàn)場條件受限較大，施工難度大。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)形式采用了無梁樓蓋形式，與相同柱網(wǎng)尺寸的肋梁樓蓋相比，其板厚更大，柱頂設(shè)置有臺(tái)錐形柱帽。這些都給地下車庫綜合管線的設(shè)計(jì)和安裝提出了更高的要求。

以圖1為例，在SOHO部分的S5#樓地下室，電氣橋架和消防管、給水管等從機(jī)動(dòng)車停車庫穿越到核心筒的水電豎井內(nèi)，按原設(shè)計(jì)圖紙排布，電氣橋架與消防管、給水管等重疊嚴(yán)重，無法達(dá)到凈高要求。

圖1 某項(xiàng)目S5#樓地下室BIM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在BIM建模過程中，通過碰撞檢查，BIM設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)該問題并及時(shí)提交給建設(shè)方和設(shè)計(jì)院。建設(shè)方迅速組織專項(xiàng)會(huì)議對(duì)此類問題與設(shè)計(jì)院、施工方進(jìn)行交底。通過BIM的三維模型，各方可以容易發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)圖紙上的一些問題，并在會(huì)議上現(xiàn)場重新調(diào)整各管道布置，再以傳統(tǒng)二維立面圖表達(dá)，提供給施工方準(zhǔn)確的預(yù)埋位置，滿足了建設(shè)方提出的凈高要求（如圖2）。

該項(xiàng)目通過BIM設(shè)計(jì)，建立了地下車庫綜合管線的三維模型（如圖3），并通過模型對(duì)地下車庫綜合管線進(jìn)行優(yōu)化，解決了綜合管線碰撞200多處，保證了機(jī)動(dòng)車道2.2m以上凈高和機(jī)動(dòng)車位2.0m以上凈高的要求，縮短了施工工期，贏得了建設(shè)各方的認(rèn)可。

4 結(jié)語

圖2 根據(jù)BIM優(yōu)化方案提供的立面布置圖

圖3 某項(xiàng)目全區(qū)地下室綜合管線BIM模型

BIM技術(shù)是一個(gè)綜合管理的過程，同時(shí)，它也是工程項(xiàng)目信息集成管理系統(tǒng)，它貫穿于建筑的全生命周期，關(guān)聯(lián)著項(xiàng)目各階段的參與方。對(duì)于地下車庫綜合管線這一較為復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，BIM技術(shù)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更加深入和完善，優(yōu)化效果更加明顯［4］，加之現(xiàn)今新興的VR技術(shù)相佐，可以預(yù)測：當(dāng)BIM技術(shù)發(fā)展到一定程度后，必定會(huì)取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，將成為整個(gè)建筑行業(yè)的領(lǐng)先技術(shù)。

［1］孔嵩．BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和展望［J］．現(xiàn)代建筑電氣，2013，4（9）：1～4．

［2］滕帥．淺談建筑工程領(lǐng)域BIM的應(yīng)用［J］．江西建材，2016（11）：261，264．［3］李建波，穆華倩．基于REVIT的建筑電氣BIM協(xié)同設(shè)計(jì)分析［J］．智能建筑電氣技術(shù)，2015，10（1）：8～11．

［4］榮慕寧，張二龍，高 麗，等．BIM技術(shù)在機(jī)電管線綜合中的應(yīng)用［J］．建筑技術(shù)，2016，47（2）：142～143．

TU96

A

2095-2066（2016）29-0157-02

2016-9-28