BIM技術(shù)在裝配式建筑電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

■ 宋 浩 Song Hao 樊 驊 Fan Hua 惲燕春 Yun Yanchun

“十三五”規(guī)劃為我國未來建筑產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展起到了極大的指導(dǎo)作用，節(jié)能、高效的新型建筑工業(yè)化生產(chǎn)方式將是我國建筑業(yè)的發(fā)展方向。積極應(yīng)用BIM等新興技術(shù)，使用信息化手段，促進我國新型建筑工業(yè)化的發(fā)展，是我國建筑業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇[1]。

BIM技術(shù)通過整合建筑工程項目有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，借助數(shù)字化技術(shù)建立三維建筑模型，仿真模擬建筑物所具有的真實信息。寶業(yè)·愛多邦項目是由寶業(yè)集團打造的預(yù)制混凝土裝配式建筑示范項目，其BIM技術(shù)的應(yīng)用，以“集成”的概念為主線，串聯(lián)設(shè)計、生產(chǎn)、施工和管理的全過程，服務(wù)于建筑工業(yè)化的全生命周期。

1 項目概況

寶業(yè)·愛多邦項目（圖1）位于上海市青浦區(qū)趙巷鎮(zhèn)新城一站大型社區(qū)規(guī)劃范圍。本項目用地面積為27 938.2m2，總建筑面積83 218.35 m2，其中地上建筑面積56 917.49 m2，地下建筑面積26 300.86m2。地塊內(nèi)高層住宅和商業(yè)全部采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，其余設(shè)備用房全部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為提高工程質(zhì)量，打造優(yōu)質(zhì)項目，采用BIM技術(shù)輔助裝配式建筑運行建設(shè)。因為對構(gòu)件深化設(shè)計、加工生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配施工等擁有豐富的經(jīng)驗，本項目以信息化平臺為主線，不僅囊括深化設(shè)計、工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場施工，在監(jiān)控管理、運維管理等方面的BIM技術(shù)應(yīng)用上，也有所突破。特別是在電氣安裝方面，充分利用BIM技術(shù)的可視化、參數(shù)化、協(xié)調(diào)性等特點，提高電氣安裝的施工質(zhì)量和整體品質(zhì)。

愛多邦項目作為寶業(yè)集團上海公司開發(fā)建設(shè)的大型全裝配式建筑社區(qū)，榮獲上海市裝配式建筑示范項目、全國建筑業(yè)綠色施工示范工程、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化示范項目、2015年上海市建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用試點項目等多個獎項。

2 預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)化的住宅設(shè)計是建筑工業(yè)化的前提，不僅可以有效降低產(chǎn)品的損壞率，還能夠增強構(gòu)件的通用性，加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)利潤。建筑工業(yè)化發(fā)展的過程中，大家普遍關(guān)心標(biāo)準(zhǔn)化的模式會忽略建筑的多樣化和個性化，從而影響人們對戶型選擇、外觀效果和舒適程度等方面需求。寶業(yè)集團上海建筑工業(yè)化研究院通過BIM信息化平臺的應(yīng)用，實現(xiàn)了大空間可變戶型的設(shè)計（圖2）。

圖1 寶業(yè)·愛多邦項目效果圖

根據(jù)工業(yè)化住宅的設(shè)計要求、預(yù)埋件信息、鋼筋信息、常用節(jié)點、構(gòu)件參數(shù)、運輸及施工工法，通過在信息化軟件Allplan 中設(shè)定企業(yè)內(nèi)部構(gòu)件拆分數(shù)據(jù)，對工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)進行自動拆分，若出現(xiàn)極少量不規(guī)范構(gòu)件，設(shè)計師可人為進行二次調(diào)整。通過該軟件，可生成生產(chǎn)圖紙（圖3）、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物料清單、3D PDF（圖4）等內(nèi)容。其中，3D PDF文件讓沒有安裝相關(guān)三維工程軟件的第三方也能清楚直觀地查看三維模型及其附帶的參數(shù)信息，確保了構(gòu)件深化設(shè)計的高效性和準(zhǔn)確性[2]。

3 電氣系統(tǒng)建模和深化

3.1 電氣系統(tǒng)專業(yè)協(xié)同建模

由Revit軟件創(chuàng)建電氣系統(tǒng)及機電其他專業(yè)信息模型，輔助Allplan軟件應(yīng)用。BIM團隊負責(zé)人根據(jù)項目信息制作項目樣板（圖5），包含項目基點、高程、標(biāo)高、軸網(wǎng)等信息。項目樣板制作完成后，在服務(wù)器上建立中心模型，并將任務(wù)下發(fā)給參與項目的BIM工程師。各參與人員完成屬于自己部分的電氣系統(tǒng)深化設(shè)計后，只需點擊同步按鈕即可將工作內(nèi)容同步至中心文件中。團隊負責(zé)人通過電氣系統(tǒng)建模內(nèi)容（表1）及權(quán)限管理，對信息模型進行把控，保證模型精度符合要求。

圖2 可變戶型圖

圖3 構(gòu)件生產(chǎn)圖

圖4 3D PDF模型

在建模過程中，需要將電氣專業(yè)的CAD圖紙?zhí)幚砗髮?dǎo)入到Revit軟件中進行建模，將二維圖紙轉(zhuǎn)化為參數(shù)化、信息化、可視化的三維模型（圖6～8）。為避免預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆部分電氣系統(tǒng)預(yù)埋、預(yù)留管線施工時精度難以把控、現(xiàn)澆層厚度不滿足布線要求等問題，在建模初期就要考慮各專業(yè)內(nèi)部自身的碰撞，這樣可以有效規(guī)避強弱電橋架及樓宇智能化控制系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等系統(tǒng)間產(chǎn)生的管線碰撞[3]。

電氣線管及相關(guān)配件在建模時要特別注意高度變化，充分理解絕對標(biāo)高、相對標(biāo)高、凈空高度等詞的意思，因為標(biāo)高計算的誤差將直接影響到后期裝配式機電管線安裝的有效性。在利用Navisworks軟件進行管線碰撞時，越是高精度的模型，越是有助于解決關(guān)鍵節(jié)點的布線問題，提供合理的解決方案，甚至有助于減少工廠構(gòu)件生產(chǎn)時的操作流程或模具的使用，從而降低生產(chǎn)成本。所以，模型在三維空間的轉(zhuǎn)換過程中，精度尤為重要。

3.2 電氣系統(tǒng)管線碰撞

將電氣系統(tǒng)Revit模型（圖9）導(dǎo)入到Navisworks軟件中進行碰撞檢測，可以根據(jù)該軟件導(dǎo)出的碰撞報告（圖10）對Revit模型進行調(diào)整，亦或是同時打開Revit、Navisworks兩款軟件，通過插件的應(yīng)用在Revit軟件中實時顯示各碰撞點位置，進行同步更改。在對模型進行深化調(diào)整時，要提前拿出能同時滿足設(shè)計和現(xiàn)場施工要求的解決方案，避免后期出現(xiàn)返工。

圖5 Revit項目樣板圖

4 構(gòu)件生產(chǎn)

表1 電氣系統(tǒng)建模內(nèi)容

工廠生產(chǎn)的裝配式構(gòu)件包含產(chǎn)品編碼、型號規(guī)格、功能用途等信息，預(yù)制構(gòu)件的加工圖紙由Allplan創(chuàng)建的BIM模型直接生成，該軟件能夠清晰地表達構(gòu)配件間復(fù)雜的空間關(guān)系，同時將含有物料清單、工藝尺寸等信息的BIM模型轉(zhuǎn)化為工廠生產(chǎn)設(shè)備能夠識別的Unitechnik數(shù)據(jù)格式，通過寶業(yè)BIM信息化管理平臺，從設(shè)計端傳輸至工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化的機械生產(chǎn)（圖11）。工廠的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)設(shè)計、制造、生產(chǎn)、運輸之間的關(guān)系，更有效地對生產(chǎn)進程進行整體把控。

圖6 電氣三維模型

圖8 地暖控制線管模型

圖7 電氣線管立面圖

圖10 Navisworks碰撞報告

工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件主要由鋼筋、混凝土、線管、預(yù)留洞及輔助施工用的零配件等材料組成，而線管（圖12）是除鋼筋、混凝土外工程量較多的一環(huán)。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，不僅優(yōu)化了預(yù)制構(gòu)件中線管的布置，減少了生產(chǎn)的操作環(huán)節(jié)，還降低了25%線管使用量。

5 BIM在電氣系統(tǒng)施工中的應(yīng)用

圖11 構(gòu)件生產(chǎn)

工廠生產(chǎn)管理人員根據(jù)BIM信息化管理平臺上提供的項目總體進度和現(xiàn)場施工條件安排發(fā)貨時間。運送至現(xiàn)場的每一個預(yù)制構(gòu)件都有唯一的標(biāo)簽代碼，通過對構(gòu)件的追蹤控制，及時將信息反饋到信息化管理平臺中,不僅能夠及時反饋構(gòu)件狀態(tài)，還能夠與ERP系統(tǒng)進行聯(lián)動。

5.1 現(xiàn)澆部分電氣線管施工

圖12 構(gòu)件線管布置

本項目屬于普通商品房項目，預(yù)制樓板厚度為6cm，現(xiàn)澆部分厚度大部分為9cm，局部厚度有所增加。因此，為滿足線管疊合厚度的需要，通過BIM技術(shù)對電氣專業(yè)的不同系統(tǒng)進行匯總、優(yōu)化，盡量避免各類線管兩層、三層交叉的情況出現(xiàn)；實在無法避免的，也可以通過三維模型的施工模擬使其滿足施工、驗收等規(guī)范要求。

傳統(tǒng)的施工管理中，電氣線管這類在施工現(xiàn)場可操控性比較大的施工內(nèi)容極易被忽略。在寶業(yè)·愛多邦項目中，通過BIM技術(shù)固化施工現(xiàn)場和預(yù)制構(gòu)件中的線管布置，不僅減少了地上建筑線管的實際使用量，同時使得工人的工作效率大大提高，具有布置美觀、操作標(biāo)準(zhǔn)等特點（圖13）。

5.2 線管連接處施工

預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋線管與施工現(xiàn)場現(xiàn)澆部分線管搭接是本項目BIM技術(shù)在電氣系統(tǒng)中應(yīng)用的一大特點。BIM機電工程師在三維模型中對機電管線的精準(zhǔn)定位，避免了施工現(xiàn)場線管接頭定位不準(zhǔn)、錯位搭接等情況的出現(xiàn)，為預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計師和現(xiàn)場施工人員提供了極大的便利（圖14）。

愛多邦項目各專業(yè)信息模型的精細化程度高、包含信息全面、直觀易懂，其三維信息模型和平面彩圖的使用比傳統(tǒng)的施工藍圖更具優(yōu)勢，在項目進展過程中發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。在結(jié)構(gòu)深化設(shè)計方面，精細化的機電模型也讓設(shè)計師不必再去反復(fù)查閱機電施工圖紙，大大提高了工作效率。通過施工藍圖建立、深化的機電三維模型，不僅能夠校核圖紙中存在的各類問題，通過在BIM信息化管理平臺中的流轉(zhuǎn)，為建筑工業(yè)化全生命周期中的各個環(huán)節(jié)服務(wù)，起到了相當(dāng)大的幫助作用。

6 結(jié)語

圖13 現(xiàn)場線管布置

圖14 現(xiàn)場線管搭接

電氣系統(tǒng)BIM技術(shù)的應(yīng)用在愛多邦項目的建設(shè)過程中發(fā)揮到了極致，體現(xiàn)了寶業(yè)集團上海公司對高品質(zhì)的追求。新型建筑工業(yè)化因BIM技術(shù)供給的信息化管理平臺實現(xiàn)了施工操作的裝配化、構(gòu)件生產(chǎn)的工業(yè)化和建筑設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化[4]。BIM技術(shù)的運用，有效地將預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)與現(xiàn)場裝配施工合二為一，解決了裝配式建筑施工過程中存在的部分技術(shù)問題。

如今，BIM技術(shù)在機電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但真正能夠細化到施工細節(jié)應(yīng)用的，少之又少。只有善于總結(jié)新技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，在縮短施工周期、節(jié)約施工成本等方面苦下功夫，不斷促進預(yù)制裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈中各部門的信息共享及交互，逐步實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、施工的全過程項目流程，才能真正為產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展推波助瀾。

參考文獻：

[1]紀穎波．BIM技術(shù)在新型建筑工業(yè)化中的應(yīng)用[J]．建筑經(jīng)濟 ,2013(8)：14-16．

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[3]沈維龍,宣超．BIM技術(shù)在建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化電氣設(shè)計中的運用 [J]．技術(shù)與應(yīng)用 ,2016(12)：58-60．

[4]吳利松．BIM技術(shù)在新型建筑工業(yè)化中的運用[J]．中國高新技術(shù)企業(yè) ,2016(20)：117-118．