數(shù)據(jù)中心綜合管線排布中BIM技術(shù)的運用探討

張萬寶

摘 要：BIM的概念想必大家都不陌生，是一種對工程項目建設(shè)的實體化表達(dá)。這樣的一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數(shù)據(jù)源。通常數(shù)據(jù)中心機電設(shè)備系統(tǒng)管線復(fù)雜，為了保證管線的正常安全運行，引進(jìn)BIM技術(shù)能夠做到信息有效的集成和傳遞，保證有序流動，避免對工藝管線進(jìn)行計劃鋪設(shè)的時候出現(xiàn)信息傳導(dǎo)不連續(xù)或者信息孤立。本文闡述了NB-IoT技術(shù)的相關(guān)概念和發(fā)展前景，并提出了一些部署方案，討論了新技術(shù)的相關(guān)機遇和局限性。

關(guān)鍵詞：BIM；新型技術(shù)；管線排布

中圖分類號：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0317-02

引 言

數(shù)據(jù)中心由大量計算機服務(wù)器設(shè)備組成，數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用來在internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數(shù)據(jù)信息。在當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)如此飛速發(fā)展的情況，建設(shè)的數(shù)據(jù)中心也越來越多，關(guān)于線路鋪排的要求也越來越嚴(yán)格。建造成本需要控制，管線鋪排技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜等。采用BIM技術(shù)基礎(chǔ)提供必要的支撐，BIM設(shè)計的相關(guān)信息數(shù)據(jù)能夠在整個鋪設(shè)周期使用。

1 BIM技術(shù)概述及優(yōu)勢

管線鋪設(shè)在傳統(tǒng)項目中很容易出現(xiàn)一些設(shè)計不合理導(dǎo)致的重裝問題，這些情況總是需要參建各方來進(jìn)行彌補，浪費材料并且花費很大。同時帶來的管線返工拆裝，也對項目建設(shè)的其他工序帶來影響。BIM技術(shù)的優(yōu)勢就是能夠利用自身可視化功能，使管線設(shè)計直觀可視，避免了許多上述情況的發(fā)生。BIM技術(shù)能夠?qū)芫€進(jìn)行碰撞測試，并作出相應(yīng)的信息反饋，在綜合管線設(shè)計時，設(shè)計師可以綜合利用相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行巧妙的設(shè)計，降低管線鋪設(shè)中出現(xiàn)的各種碰撞情況，減少返工次數(shù)節(jié)約成本。BIM模型可以對管線的鋪設(shè)進(jìn)行合理排布，滿足不碰撞基本要求的同時，能夠兼顧數(shù)據(jù)中心對管線鋪設(shè)的高要求、留足維護(hù)空間、足夠的檢修空間，甚至能精細(xì)到管線支架吊線的位置及安裝，和實際的管件采購與制作，全面預(yù)先排除在施工階段管線鋪設(shè)中可能出現(xiàn)的各種設(shè)計問題，使施工過程中的返工問題減少，錯誤減少，方便施工。建筑項目的現(xiàn)場工程師能夠使用BIM構(gòu)建三維管線方案，進(jìn)行施工交底，提高施工質(zhì)量。

在目前，BIM逐漸開始應(yīng)用的大趨勢之下，我們無法忽視其顯著的技術(shù)價值和應(yīng)用前景，其技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)為人們所熟知，并且現(xiàn)在能夠逐漸浸透到各個領(lǐng)域中，比如住宅和數(shù)據(jù)中心建設(shè)，相關(guān)的技術(shù)原理也并不再是秘密，許多企業(yè)不得不開始打量這一技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

①BIM本身就具備信息庫的能力，可以輕松列出即時可靠的棺材材料表。根據(jù)材料表清單，可以進(jìn)行前期的成本預(yù)估、工程預(yù)算、選擇方案等。沒有BIM時，只能依靠CAD自動化文件進(jìn)行統(tǒng)計處理，需要仔細(xì)測量，測量和統(tǒng)計的過程毫無疑問會費時費力，而且人工進(jìn)行極易出錯。②BIM技術(shù)能夠構(gòu)造立體多維的數(shù)據(jù)模型，方便數(shù)據(jù)的采集和獲得，提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，能夠使各種管線的工藝及配件的安裝造價、預(yù)算、工程量統(tǒng)計和管理變的簡單可控。能夠有效提高測量、統(tǒng)計、繪圖、造價等人員的工作量。甚至可以直接將各施工階段的成本消耗、材料供應(yīng)與需求進(jìn)行合理的判斷和控制。③BIM技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，采集大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)計算云端處理，云端儲存，通過云端與施工各方分享設(shè)計計劃，供應(yīng)商、設(shè)計師、建設(shè)單位等都能通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行及時的信息傳輸，保證工作進(jìn)度和計劃調(diào)配。此項技術(shù)能夠良好的適應(yīng)不同種類的施工現(xiàn)場。

2 BIM在數(shù)據(jù)中心內(nèi)綜合管線設(shè)計中的應(yīng)用

當(dāng)前國內(nèi)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目采用BIM技術(shù)越來越普遍，BIM技術(shù)正逐漸成為進(jìn)行復(fù)雜管線鋪排建設(shè)的必備技能。數(shù)據(jù)中心管線的各系統(tǒng)設(shè)計，主要先由設(shè)計者對數(shù)據(jù)中心需要安插管線的大型設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃放置，根據(jù)電氣、信息、水暖等專業(yè)的設(shè)計規(guī)范和數(shù)據(jù)中心的使用要求，再對相應(yīng)管線進(jìn)行布置。針對復(fù)雜管線情況或狹窄的空間條件，比如轉(zhuǎn)換層、技術(shù)層、吊頂?shù)任恢?，容易出現(xiàn)就會出現(xiàn)管線擁擠或者發(fā)生碰撞。此時，使用BIM系統(tǒng)建立管線模型與土建模型可以很直觀的看見管線的排布情況，能夠在考慮管線鋪排的各種安全規(guī)范和技術(shù)前提下，把數(shù)據(jù)中心的各類管線進(jìn)行規(guī)劃統(tǒng)籌，直接可以動態(tài)模擬管線設(shè)計中存在的矛盾，將管線排布進(jìn)行可視化建模，解決管線的撞車問題，通過系統(tǒng)提出修改建議，能夠整體調(diào)節(jié)，使各項工程管線在數(shù)據(jù)中心的空間上擁有合理的工作位置，并能夠依據(jù)建模，給出管線的排布樣圖。整齊有序的管線，能夠滿足數(shù)據(jù)中心更高的管線要求，滿足數(shù)據(jù)中心的專業(yè)技術(shù)要求，全面預(yù)先排除在施工階段管線鋪設(shè)中可能出現(xiàn)的各種設(shè)計問題，使施工過程中的返工問題減少，錯誤減少，方便施工。①綜合管線設(shè)計遵循一定的原則：先排布大管徑后排布小管徑管線，先重力后壓力。安排交叉管線時，小管徑需要給大管徑讓位，熱水管需要保溫處理，冷熱水管不可碰撞，冷水避讓熱水，壓力系統(tǒng)管道避讓重力系統(tǒng)管道。如果管道不可彎曲，則需要避讓不可彎曲的管線。結(jié)構(gòu)復(fù)雜配件多的管道需要避讓結(jié)構(gòu)單一好安裝的管道，這樣能夠方便管線的維護(hù)和配件的統(tǒng)一更換。金屬管與非金屬管也需要避讓區(qū)分。對管線進(jìn)行分層排布時，需要按照蒸汽、熱水、給水、排水管線順序排列。BIM系統(tǒng)能夠?qū)⒏鲗舆M(jìn)行模擬，夠在考慮管線鋪排的各種安全規(guī)范和技術(shù)前提下，把數(shù)據(jù)中心的各類管線進(jìn)行規(guī)劃統(tǒng)籌，合理利用空間。②豎向與橫向的管線排布也需要遵循嚴(yán)格的規(guī)律要求。豎向上，管道井、電纜井、通風(fēng)管道、空調(diào)管道等各種豎向管井為滿足防火要求，會采用獨立設(shè)置的方式，管線一般布置在豎井中。平面上，管線一般布置在數(shù)據(jù)中心房間的吊頂、技術(shù)層或夾層中。一般都是空間比較狹小的位置，所以安裝管線時，需要提前考慮好操作距離、施工的先后順序，日后檢修的余地，各種配件吊架的空間。通過BIM全面預(yù)先排除在施工階段管線鋪設(shè)中可能出現(xiàn)的各種設(shè)計問題。③BIM的具有信息傳遞過程技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，完整并且實時，通過云端與施工各方分享設(shè)計計劃，各方都能通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行及時的信息傳輸，保證工作進(jìn)度和計劃調(diào)配。

3 BIM在數(shù)據(jù)中心管線鋪排中的應(yīng)用及相關(guān)案例

3.1 BIM在數(shù)據(jù)中心管線鋪排中的應(yīng)用

①過去的管線施工需要人工對圖紙進(jìn)行審核，從而利用圖紙判斷管線排布的難點和要點，這樣會造成人為的失誤，增加了過程損耗和鋪排時間。如今利用BIM模型的虛擬化與可視化，能夠提前捕捉施工難點和關(guān)鍵點，提高施工效率。通過施工工藝模擬展示，實施三維模型交底，使施工人員對工作內(nèi)容直觀認(rèn)知，提升了土建、機電安裝等各專業(yè)協(xié)同溝通效率。在應(yīng)對各種復(fù)雜空間時，通過采用BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬，進(jìn)一步優(yōu)化了施工過程的管理，可以大幅降低施工質(zhì)量問題，減少了返工和整改，降低施工周期，提高了工作效率。②BIM技術(shù)的出現(xiàn)，能夠制定出精準(zhǔn)的專業(yè)化多維安裝進(jìn)度表，合理安排數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜管線，使復(fù)雜的施工環(huán)境變得比較方便。傳統(tǒng)的施工中，各施工方的管線并不經(jīng)過統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制，大家都只圖自己方便，但卻帶來了各種不必要的麻煩。引入BIM技術(shù)多維技術(shù)后，能夠?qū)崿F(xiàn)對施工項目的預(yù)先進(jìn)度的可視化管理，合理安排施工工序、安裝進(jìn)度，減少浪費及提高效率，有效的減少窩工、人工的浪費，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 實際案例

以某數(shù)據(jù)中心二樓西走廊為例，首先劃出CAD模型圖（如圖1），使用BIM技術(shù)對管廊管線進(jìn)行三維建模，剖面圖及三維模型（見圖2）。

從剖面圖和模型圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，強電橋架與400×200新風(fēng)管發(fā)生碰撞；1000×1000新風(fēng)管與土建梁發(fā)生碰撞；1000×1000新風(fēng)管與工藝排風(fēng)風(fēng)管發(fā)生碰撞；架設(shè)后的強電橋無法放置電纜，沒有預(yù)留維修空間；水管支管與與新風(fēng)管、工藝排風(fēng)管發(fā)生碰撞。

通過三維模型可以直觀的看到碰撞的位置與效果，提升協(xié)同效率。管線綜合平衡深化設(shè)計。通過分析暖通、給排水、電氣、消防及建筑自動化各專業(yè)的圖紙，對機電各專業(yè)管線進(jìn)行二次布局，剖面圖見圖3。

將新風(fēng)管1000×1000變更為1600×630，可以節(jié)省370mm吊頂空間；將送風(fēng)管800×320及回風(fēng)管630×250調(diào)整至房間內(nèi)布局，不占用吊頂空間；重新調(diào)整各管線的標(biāo)高次序，將強電橋架擺放在最低層，方便電纜施工及日后檢修。

對二次深化設(shè)計綜合平衡后的管線進(jìn)行三維建模，模型可見圖4。

從三維模型很容易得出，原設(shè)計圖紙存在的問題已經(jīng)全部解決。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)由于其直接關(guān)系到人們的日常生活，所以其發(fā)展目前是我國一個比較受關(guān)注的方面。這種建筑施工技術(shù)重新影響了數(shù)據(jù)中心管線鋪排的形式，成本更低，也提供了更好的設(shè)計思路，而且還可以為建筑施工個各個環(huán)節(jié)單位提供新的工作思路，BIM技術(shù)目前也已經(jīng)涌現(xiàn)出越來越多的科研成果。無論怎樣，BIM所提供的技術(shù)基礎(chǔ)，是為了能夠跟更多的盈利模式相結(jié)合，為客戶提供服務(wù)、促進(jìn)市場和技術(shù)發(fā)展的雙贏過程。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-9-9