BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用研究

沈 維 莉

(江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214153)

0 引言

建筑信息模型(BIM)技術(shù)，是將現(xiàn)代工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中運(yùn)用的三維數(shù)字仿真技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的成果。BIM技術(shù)在西方已趨于成熟，但我國正處于起步階段，現(xiàn)階段我國各級(jí)政府也都在大力推廣和普及這項(xiàng)技術(shù)。BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，可將原本只能通過CAD進(jìn)行二維表達(dá)的安裝圖紙進(jìn)行三維可視化仿真模擬，在設(shè)計(jì)階段、施工實(shí)施前利用施工模擬，提前查找發(fā)現(xiàn)原來只有在安裝施工過程中才能發(fā)現(xiàn)的管線碰撞等問題，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工方案，減少甚至消除機(jī)電安裝中出現(xiàn)的“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題，最大限度地突破施工難點(diǎn)。

1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在機(jī)電安裝施工前的深化設(shè)計(jì)階段，將機(jī)電專業(yè)在三維空間里錯(cuò)綜復(fù)雜的管線、設(shè)備等建筑信息直觀、形象、準(zhǔn)確地展示出來，從而極大地改善設(shè)計(jì)，減少錯(cuò)誤的發(fā)生。在機(jī)電安裝階段，通過BIM三維仿真模擬，可進(jìn)行施工工藝的三維可視化技術(shù)交底，讓施工人員能清晰直觀地掌握施工工藝，提高建筑機(jī)電工程的施工效率。對(duì)整個(gè)工程來說，BIM技術(shù)可優(yōu)化機(jī)電管線布局，減少施工階段不必要的返工，縮短工期，降低成本，提升效益。

2 應(yīng)用實(shí)施的技術(shù)路線

2.1 機(jī)電建模及管線綜合

BIM模型要能夠指導(dǎo)施工，首先需建立正確的三維BIM模型，目前國內(nèi)的施工圖紙普遍采用CAD軟件繪制，因此需先根據(jù)二維圖紙“翻?！背扇S的BIM模型。新實(shí)施的工程項(xiàng)目，可以直接用BIM軟件進(jìn)行三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)?，F(xiàn)以最常見的Revit軟件為例，簡(jiǎn)要介紹BIM技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備安裝工程中的具體技術(shù)路線：

1)由BIM團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)收集整理建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電等專業(yè)的圖紙。傳統(tǒng)的建筑機(jī)電設(shè)計(jì)大多數(shù)是由CAD軟件來繪制，土建、安裝專業(yè)圖紙分開設(shè)計(jì)，沒有完全融合到一起。因此在土建施工前，BIM建模人員就必須先深入研究施工圖紙，了解給排水、暖通和電氣等具體的細(xì)部要求，審閱機(jī)電設(shè)備安裝等圖紙的正確性，再開展BIM建模工作。對(duì)于新建項(xiàng)目，就可以直接在土建BIM模型中進(jìn)行機(jī)電安裝工程的BIM建模。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人要分析建模的體量，對(duì)體量較小的項(xiàng)目采用單人負(fù)責(zé)整套全專業(yè)模型的方式，對(duì)于體量較大、單人完成整套模型有困難的項(xiàng)目，可以采用分專業(yè)協(xié)同建模的方式完成。

2)BIM建模前，需先BIM規(guī)定建模標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)小組內(nèi)成員進(jìn)行分工，對(duì)項(xiàng)目階段成果要實(shí)行檢查驗(yàn)收制度，項(xiàng)目組內(nèi)要定期會(huì)審，保證圖紙要能達(dá)到指導(dǎo)施工的要求。

3)嚴(yán)格按照施工圖紙建立好土建和機(jī)電三維實(shí)體模型后，在后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，先基于模型進(jìn)行管線綜合，將二維設(shè)計(jì)圖中不易發(fā)現(xiàn)、不能反映的管線碰撞、設(shè)備干擾等問題，進(jìn)行調(diào)整糾正。實(shí)際操作中，可以將模型從Revit軟件中傳遞到Navisworks中進(jìn)行碰撞檢測(cè)。

2.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化、輔助管理及指導(dǎo)施工

利用建好的BIM模型，全面梳理優(yōu)化原始設(shè)計(jì)中存在的各種問題，完善BIM模型各主要構(gòu)配件的信息，為工程項(xiàng)目的招標(biāo)、施工管理提供指導(dǎo)，整個(gè)項(xiàng)目的三維可視化BIM模型，也可為工程項(xiàng)目的后期運(yùn)營維護(hù)提供三維可視化的數(shù)據(jù)資源。

3 具體應(yīng)用點(diǎn)分析

BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中主要應(yīng)用在碰撞檢測(cè)、設(shè)計(jì)優(yōu)化(機(jī)電布置的優(yōu)化、凈空優(yōu)化設(shè)計(jì))、輔助工程管理、指導(dǎo)施工安裝等方面。

3.1 碰撞檢測(cè)

空間上錯(cuò)綜復(fù)雜的管網(wǎng)，完全突破了二維圖紙的空間概念，必須借助BIM三維模型來進(jìn)行優(yōu)化，才能更加準(zhǔn)確地驗(yàn)證施工圖紙的正確性。在機(jī)電安裝工程中，碰撞檢測(cè)主要是為了發(fā)現(xiàn)并糾正施工圖中存在的各類管線、設(shè)備之間的相互干擾和“打架”的空間位置沖突問題。碰撞檢測(cè)根據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤的類型，可以分為硬碰撞、軟碰撞(間隙碰撞)和構(gòu)件重復(fù)等三類。

兩個(gè)及以上的機(jī)電構(gòu)件在空間位置上出現(xiàn)了相交、包含的情況被稱為硬碰撞，如圖1所示，風(fēng)管道與橋架在空間位置上發(fā)生了碰撞。

兩個(gè)及以上的機(jī)電構(gòu)件在空間上未發(fā)生相交、包含關(guān)系，但是相互之間的間距小于某一預(yù)設(shè)值的時(shí)候，這種情況被稱為軟碰撞(間隙碰撞)。機(jī)電設(shè)備及管道間按照規(guī)定都必須預(yù)留足夠的空間用于安裝及日后檢修更換，間隙碰撞檢測(cè)的作用就是確保各類構(gòu)件都能留出足夠的空間。如圖2所示，風(fēng)管道與空調(diào)的冷淋水管道間距過小，不符合安裝要求，發(fā)生了軟碰撞。

機(jī)電構(gòu)件在三維模型建立過程中發(fā)生多次繪制，導(dǎo)致構(gòu)件在空間上完全重疊的情況被稱為構(gòu)件重復(fù)。構(gòu)件重復(fù)在專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間建模時(shí)都會(huì)出現(xiàn)，例如電纜橋架在多個(gè)電氣專業(yè)圖紙中都有顯示，工作人員可能會(huì)在每個(gè)電氣專業(yè)圖紙中均繪制一遍電纜橋架，在最后模型整合時(shí)就會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件重復(fù)情況的發(fā)生。構(gòu)件重復(fù)會(huì)影響后期模型算量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.2.1凈高優(yōu)化設(shè)計(jì)

水電安裝的各類管線除了空間上不能發(fā)生碰撞外，還必須滿足凈高標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)各類管線布置地過低時(shí)，雖然不會(huì)發(fā)生與結(jié)構(gòu)梁及其他管線的碰撞問題，但是可能會(huì)影響建筑物內(nèi)部的凈高，導(dǎo)致空間利用嚴(yán)重不合理，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)生返工現(xiàn)象。為了合理優(yōu)化建筑物內(nèi)部的凈空，還必須進(jìn)行凈高優(yōu)化分析，將各類管線、設(shè)施在豎向空間上進(jìn)行合理優(yōu)化排布，盡量不影響建筑的功能性，建筑內(nèi)部走廊部位及地下車庫層的凈高分析尤其重要。

3.2.2機(jī)電設(shè)備及管網(wǎng)的優(yōu)化

1)對(duì)安裝部位進(jìn)行優(yōu)化分析。

對(duì)于管道密集的空間區(qū)域和機(jī)電設(shè)備較多的重難點(diǎn)部位，例如各類機(jī)房、泵房等，需要綜合考慮的因數(shù)很多，借助BIM技術(shù)可以很好的優(yōu)化各種機(jī)組、閥門、管道、管路附件設(shè)備的空間布局，接口方向等，使空間得到最大化利用。

2)對(duì)管線經(jīng)過的路徑進(jìn)行優(yōu)化分析。

機(jī)電專業(yè)間的各類管線在敷設(shè)時(shí)，都需遵循“小管讓大管、有壓讓無壓、低壓讓高壓”的原則，BIM三維模型能夠幫助對(duì)管線的空間路徑進(jìn)行優(yōu)化分析。

3)對(duì)墻體、地面等部位的預(yù)埋件進(jìn)行優(yōu)化分析。

機(jī)電安裝工程中有很多需要穿越墻、樓板、梁的預(yù)埋件，這些預(yù)埋件的位置是否合適、預(yù)埋件的尺寸材質(zhì)是否符合要求，是否有保溫、防水、高出地面、后期封堵等要求。借助三維可視化BIM仿真模型可詳細(xì)地推敲計(jì)算出每個(gè)細(xì)部信息。

4)對(duì)支、吊架進(jìn)行優(yōu)化排布。

支、吊架的安裝是機(jī)電安裝工程中非常重要的一環(huán)，它的布置是否合理，不僅影響到管線的布置是否穩(wěn)固，還能影響到凈高的控制及成本的控制。對(duì)支、吊架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠很好地兼顧到成本、效率和質(zhì)量。

3.3 輔助工程管理

BIM技術(shù)除了可對(duì)機(jī)電安裝工程進(jìn)行優(yōu)化完善，還可輔助工程管理。借助BIM技術(shù)的強(qiáng)大功能，對(duì)施工過程中的質(zhì)量、進(jìn)度、安全、成本控制等方面進(jìn)行全過程管理，BIM模型也可用于后期的運(yùn)營維護(hù)與物業(yè)管理工作。

3.4 指導(dǎo)施工安裝

在機(jī)電安裝現(xiàn)場(chǎng)施工前，利用BIM技術(shù)輔助技術(shù)交底，利用三維仿真模型，解決平面圖紙表達(dá)不清或者不夠直觀的問題，讓工人直觀、準(zhǔn)確的理解施工重難點(diǎn)，并且可以借助手機(jī)端BIM應(yīng)用程序，將施工模型發(fā)布到云端，讓工人通過手機(jī)就能方便的用好BIM技術(shù)。

4 結(jié)語

為了提高建筑機(jī)電安裝工作的效率和精度，破解機(jī)電安裝設(shè)計(jì)困難的難題，本文對(duì)BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用做了相關(guān)闡述，BIM技術(shù)本質(zhì)上是三維仿真技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用，它能夠整合建筑專業(yè)的各類工程信息數(shù)據(jù)，并加以分析、模擬、優(yōu)化。建筑機(jī)電安裝作為建筑領(lǐng)域空間關(guān)系最為復(fù)雜的一個(gè)專業(yè)，傳統(tǒng)二維圖紙無法表述清楚，借助于BIM這個(gè)高效的技術(shù)手段，可提高質(zhì)量、節(jié)約成本、減少返工、節(jié)省工期，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。BIM技術(shù)在不久的將來必將會(huì)成為建筑機(jī)電安裝領(lǐng)域不可或缺的重要技術(shù)手段。