BIM 數(shù)字化建造技術(shù)在安裝工程中的應(yīng)用

汪周建

（中建二局安裝工程有限公司上海分公司杭州項(xiàng)目部,浙江 杭州310021）

1 概述

數(shù)字化建造是未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，極大地減少了機(jī)電安裝施工現(xiàn)場(chǎng)的管道碰撞，為節(jié)省建造成本提供了技術(shù)途徑。BIM技術(shù)的可視化、信息化、精細(xì)化為建筑行業(yè)帶來(lái)了深遠(yuǎn)影響。BIM技術(shù)在凈高分析，預(yù)留洞口，精細(xì)化材料計(jì)劃，施工方案模擬，虛擬建造，設(shè)備運(yùn)維信息管理，三維圖紙深化，下料放樣，碰撞檢測(cè)等都有重要應(yīng)用。

在鍋爐房，制冷機(jī)房，消防泵房，管道井，強(qiáng)電井，弱電井，生活水泵房的施工中，由于管道密集，空間狹窄，常常出現(xiàn)水管與風(fēng)管、橋架，結(jié)構(gòu)梁發(fā)生碰撞?，F(xiàn)代建筑功能日益復(fù)雜，由于傳統(tǒng)二維平面圖紙無(wú)法在同一張圖紙反映出給排水，電氣，暖通空調(diào)，消防，自控弱電等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的綜合空間信息，容易產(chǎn)生標(biāo)高沖突，安裝位置占用等情況，而人工檢查各專(zhuān)業(yè)CAD 圖紙之間的管道碰撞，工作量大，且容易出現(xiàn)遺漏，給施工帶來(lái)成本風(fēng)險(xiǎn)和工期風(fēng)險(xiǎn)。而B(niǎo)IM技術(shù)對(duì)于安裝工程的精細(xì)化，節(jié)約成本和工期有著獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目概況

表1 鍋爐房設(shè)備參數(shù)

丹陽(yáng)苑鍋爐房位于陜西商洛市商州區(qū)泰宇時(shí)代天地丹陽(yáng)苑小區(qū)地下車(chē)庫(kù)內(nèi)，包含鍋爐房、換熱站工藝系統(tǒng)及通風(fēng)、排煙系統(tǒng)。鍋爐房、換熱站的供熱范圍:16#、17#、18#、19#、20#、21#樓地析采暖系統(tǒng)。建筑層數(shù)及高度:16#、17#樓為地上18 層, 建筑高度:59.8m。18、19#樓為地上11 層。建筑高度:36m。20、21#樓為地上11 層。建筑高度:40.9m。采暖系統(tǒng)分區(qū):16#、17#樓1～9 層為低區(qū),10～18 層為高區(qū)。其余樓層不分區(qū)均為低區(qū)供暖，6 棟樓總建筑面積:76422m2。采暖熱負(fù)荷:低區(qū):3770kw；高區(qū):1235kw。采用兩種方案：真空燃?xì)鉄崴仩t2.8MW（2 臺(tái)）和模塊化熱水鍋爐1.1MW（5 臺(tái)），為本小區(qū)提供供暖熱源。采用2 個(gè)析式熱交換機(jī)組，分別為高區(qū)，低區(qū)供暖；鍋爐房設(shè)備參數(shù)如表1。鍋爐房整體三維鳥(niǎo)瞰圖。如圖1 所示。本項(xiàng)目采用BIM技術(shù)，對(duì)鍋爐房?jī)?nèi)的供熱管道、通風(fēng)管道、排污管道進(jìn)行了管線綜合，并針對(duì)兩種方案進(jìn)行了數(shù)字化、虛擬化安裝，作了比較，并對(duì)兩種方案進(jìn)行了優(yōu)化，解決了風(fēng)管與水管以及閥門(mén)之間的碰撞，提高了空間利用率和使用功能的需求。

圖1 丹陽(yáng)苑鍋爐房

圖2 硬件配置

圖3 方案一 鍋爐房事故通風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)

圖4 方案二 鍋爐房水系統(tǒng)

2.2 軟件硬件概況

本項(xiàng)目采用三維BIM軟件，使用建筑信息三維建模，采用高新能ThinkPad 筆記本圖形工作站，滿足本項(xiàng)目的3D 建模和深化設(shè)計(jì)的要求；電腦硬件配置如圖2。

3 BIM 建模

在收到設(shè)計(jì)院提供的完整版鍋爐房風(fēng)平面，鍋爐房水系統(tǒng)CAD 平面圖紙后，開(kāi)始熟悉圖紙，了解各個(gè)系統(tǒng)所采用的設(shè)備資料，包括設(shè)備具體參數(shù)、設(shè)備尺寸，便于建模。與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)其他成員進(jìn)行溝通，明確具體的安裝方式、操作空間、維修空間、接口參數(shù)，為機(jī)電安裝圖紙的優(yōu)化提供前提條件。

3.1 建筑圖紙導(dǎo)入

在建筑圖紙導(dǎo)入到BIM軟件中，先進(jìn)行鍋爐房建筑的建模，必須保證結(jié)構(gòu)柱，墻體，樓析，門(mén)窗，軸線的準(zhǔn)確，保證建筑模型的精度，并使鍋爐房建筑的三維可視化，為下一步的機(jī)電模型的搭建提供定位依據(jù)；因?yàn)闄C(jī)電管道、設(shè)備的定位尺寸都是以軸線或柱子作為參考的，所以必須保證建筑模型的精確性。

3.2 鍋爐房機(jī)電和換熱站工藝圖紙的導(dǎo)入

針對(duì)方案一，采用2 臺(tái)2.8MW 的真空燃?xì)鉄崴仩t，進(jìn)行機(jī)房的設(shè)備三維布置。先布置鍋爐水系統(tǒng)和換熱站的工藝系統(tǒng)。然后布置鍋爐房的風(fēng)系統(tǒng)，包含事故排風(fēng)系統(tǒng)，日常通風(fēng)系統(tǒng)和地下值班室、走道的排煙系統(tǒng)，如圖3 所示。

針對(duì)方案二，采用5 臺(tái)1.1MW 的燃?xì)饽K化熱水鍋爐，進(jìn)行機(jī)房的設(shè)備三維布置。布置鍋爐水系統(tǒng)和換熱站的工藝系統(tǒng)，如圖4 所示。

在管道的三維深化布置中，要同時(shí)滿足業(yè)主對(duì)空間利用率的要求，保證凈高，滿足業(yè)主對(duì)使用功能的要求。同時(shí)還要考慮施工規(guī)范，保證安裝維修、系統(tǒng)調(diào)試的間距，為以后移交物業(yè)做好基礎(chǔ)；對(duì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)管道進(jìn)行綜合排布，使各個(gè)專(zhuān)業(yè)管道能夠協(xié)調(diào)安裝，避免管道碰撞和現(xiàn)場(chǎng)返工，使管道集中區(qū)域能夠布置合理、美觀整齊，保證工藝管道的觀感質(zhì)量；將表1 中的鍋爐房設(shè)備參數(shù)錄入到建筑模型中去，包含設(shè)備的品牌、供應(yīng)商、幾何尺寸、生產(chǎn)日期、設(shè)備價(jià)格、產(chǎn)品合格證。

3.3 管線綜合的布置原則

保證有壓管道避讓無(wú)壓管道，水管不能穿越橋架上方，小管避讓大管，橋架避讓風(fēng)管，冷水管避讓熱水管。同時(shí)還要考慮到管道坡度，橋架放線空間，電纜的彎曲半徑的要求。

3.4 標(biāo)高分析及碰撞檢測(cè)

本項(xiàng)目進(jìn)行了管道碰撞檢測(cè)，在機(jī)房中共發(fā)現(xiàn)碰撞3 處。如圖5，圖6 所示。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，碰撞主要為是水管與風(fēng)管發(fā)生碰撞，水管與吊裝設(shè)備發(fā)生碰撞。主要是由于標(biāo)高局部沖突，不同管線路由發(fā)生交叉重疊；在進(jìn)行碰撞檢測(cè)后，開(kāi)始管線的調(diào)整優(yōu)化，修改圖紙，減少返工，并形成最終的機(jī)電深化圖。

4 應(yīng)用效果

通過(guò)本次BIM深化建模，改變了傳統(tǒng)CAD 的疊圖方式查找管線碰撞，采用3D 數(shù)字化建造技術(shù)，提升了建筑施工效率，為機(jī)電專(zhuān)業(yè)的精益建造提供了技術(shù)支持。隨著數(shù)字化、信息化在建筑行業(yè)的滲透，BIM技術(shù)必然給傳統(tǒng)建筑安裝工程帶來(lái)顛覆性的改變，對(duì)促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的技術(shù)與國(guó)際接軌帶來(lái)積極影響。

圖5 碰撞檢測(cè)：風(fēng)管與水管局部碰撞

圖6 碰撞檢測(cè)：水管與柜式離心風(fēng)機(jī)箱碰撞