BIM技術(shù)在機電安裝工程中的應用

摘要：介紹了BIM技術(shù)的應用優(yōu)勢及特點，闡述了BIM技術(shù)在機電安裝工程中的具體應用情況，BIM技術(shù)對于提高機電安裝工程的施工質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);機電安裝工程;BIM模型

1 BIM技術(shù)的應用優(yōu)勢

BIM是一種以三維數(shù)字設計和工程軟件作為基礎的常用可視化建筑信息模型，在機電安裝過程中可以用其搭建一個科學高效的施工建設工作平臺，是建筑機電安裝工程實現(xiàn)信息化管理和精細化管理的重要工具。隨著建筑功能分類的不斷細化以及建筑工程施工體系的不斷完善，由消防控制、樓宇自動控制等多個子系統(tǒng)組成的建筑機電系統(tǒng)日漸復雜，對機電安裝工程的設計與施工提出了更高的要求。受到現(xiàn)場施工環(huán)境、人為因素等影響，機電安裝施工過程中常出現(xiàn)設備管線碰撞、施工圖紙與現(xiàn)場實際情況不符等問題。BIM技術(shù)可以在一定程度上提高機電安裝工程的施工、設計與管理水平，從根源上解決絕大多數(shù)工程施工問題，真正意義上做到了對機電安裝工程從設計到竣工的全面優(yōu)化。

BIM技術(shù)的應用優(yōu)勢包括：（1）提高設計水平。設計人員利用BIM和構(gòu)建三維可視化機電模型，可全方位展示工程信息，消除人為因素對工程設計質(zhì)量造成的影響。例如，運用BIM技術(shù)開展規(guī)劃方案模擬、協(xié)同設計、性能分析、設計成果審核等工作。（2）提高施工水平。運用BIM開展施工模擬試驗，提前發(fā)現(xiàn)并更正所存在的工程設計、技術(shù)等方面問題，防止出現(xiàn)各類施工問題，減小返工概率。（3）規(guī)范工程管理。BIM可以在無人工干預的情況下，自動完成各項基礎性管理工作，如施工信息采集、工程成本預算審核等，為后續(xù)工程管理工作的開展打下堅實基礎，提供信息支持。同時，BIM還可以開展工程跟蹤管理工作，如跟蹤檢測施工材料的使用情況等。（4）規(guī)范物資采購標準。BIM可以在所構(gòu)的建模型中明確展示不同類型材料以及設備的種類、數(shù)量、性能等參數(shù)，以提供標準化的物資采購依據(jù)。項目不同階段的BIM應用要點如圖1所示。

2 BIM技術(shù)特點

為了充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，保證技術(shù)體系與工程體系之間的高度匹配，施工單位必須全面掌握BIM技術(shù)特點，明確技術(shù)應用方向。根據(jù)目前BIM技術(shù)的實際運用情況來看，BIM技術(shù)特點主要包括：（1）可視化。用戶可以在已知工程信息、設計方案的基礎上，構(gòu)建三維可視化建筑信息模型，直觀展示建筑情況，如空間構(gòu)造、各類設備管線安裝位置等，確保設計人員可以直觀了解整體建筑設計效果。（2）一致性。工程設計方、施工方、建設方可以同時觀察所構(gòu)建的三維可視化模型，獲取相關(guān)工程信息，相互之間通過BIM平臺實時溝通交流意見，編輯修正數(shù)據(jù)，有效解決了傳統(tǒng)施工模式中存在的信息不暢、協(xié)調(diào)困難等問題。同時，為多專業(yè)系統(tǒng)設計、施工活動的開展提供基礎條件。（3）模擬性。BIM軟件具有模擬試驗功能，可以根據(jù)導入的設計方案來模擬工程施工過程，顯示可能會存在的施工問題。（4）優(yōu)化性。從本質(zhì)上來講，機電安裝工程是一個不斷優(yōu)化的過程，需要持續(xù)解決各項設計、施工問題。BIM技術(shù)可以向工作人員展示工程實際信息，消除時間、復雜信息對工程優(yōu)化造成的制約，幫助工作人員掌握更全面的信息數(shù)據(jù)。同時，BIM技術(shù)還具有項目自動優(yōu)化功能，節(jié)省了項目優(yōu)化時間，簡化了優(yōu)化過程，提高了項目經(jīng)濟效益。

3 BIM技術(shù)在機電安裝工程中的具體運用

3.1 ? ?構(gòu)建機電專業(yè)BIM模型

在機電安裝工程的施工準備階段，技術(shù)人員要對相關(guān)工程信息進行采集和整理，在其基礎上構(gòu)建可視化三維信息模型，為后續(xù)項目設計、施工及管理活動的開展提供信息支持。設計人員在構(gòu)建BIM模型時，要根據(jù)工程所處階段來構(gòu)建特定類型的三維模型。例如，在初步設計階段，需要構(gòu)建建筑機電系統(tǒng)的細部模型、近似設備模型，持續(xù)向模型中導入相關(guān)構(gòu)建信息，如設備安裝位置、數(shù)量、材質(zhì)屬性等。在施工圖設計階段，則構(gòu)建詳細的施工模型，繪制各專業(yè)施工圖，便于后續(xù)工程量計算、造價預算、系統(tǒng)仿真分析等工作的開展。同時，要求設計人員掌握各類三維模型的建模要點。在構(gòu)建暖通模型時，工作人員可選擇使用Revit軟件進行操作，創(chuàng)建二維施工圖紙，將圖紙與土建參照模型導入Revit軟件，使用鏈接功能定位源點，確保各項鏈接導入文件的一致性。在開展管線碰撞調(diào)節(jié)工作時，需更換特定類型的三通、彎頭構(gòu)件，對部分構(gòu)件參數(shù)加以修正，在必要情況下改變管線連接方式。在構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)模型時，應以建筑結(jié)構(gòu)圖紙為主要參照，向Revit軟件中導入建筑土建模型與CAD文件鏈接。隨后，將CAD二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，在模型中做好各項精確標注，如樓板、墻體等構(gòu)件的相對位置與規(guī)格尺寸。

某層暖通水管的BIM模型如圖2所示。

3.2 ? ?開展機電深化設計

在機電安裝工程初步設計階段，受到人為因素影響，設計方案中往往存在諸多問題，設計效果與工程建設要求存在一定差距。因此，可運用BIM技術(shù)開展機電深化設計工作，具體運用包括管線碰撞檢測、管線綜合布置。其中，在開展管線碰撞檢測時，設計人員可選擇使用Revit軟件的碰撞檢查功能，鎖定各處管線設備的碰撞點位，自動生成檢測報告，并直接在三維信息模型中對光纖設備位置進行移動。但是，碰撞檢測所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)運算量較大，且檢查方式較為單一，無法開展跨專業(yè)碰撞檢測。因此，在必要情況下，應配合使用Navisworks軟件，在該軟件中導入所構(gòu)建的各專業(yè)模型，如電氣模型、暖通模型、管道模型等。隨后，使用該軟件開展跨專業(yè)碰撞檢測試驗，并將檢測結(jié)果導入Revit軟件，對碰撞點位進行修正處理。

在管線綜合布置環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)設計方式是設計人員對CAD圖紙進行疊加處理，以此反映設備管線分布情況。但是，在圖紙疊加數(shù)量過多時，極易出現(xiàn)圖形混亂、管線設備具體位置模糊等問題，也無法直觀、清晰顯示不同設備管線的關(guān)系。BIM技術(shù)可以將二維平面圖紙轉(zhuǎn)換為三維立體施工圖紙，清晰、直觀地顯示不同設備管線的相對位置。同時，在設計人員對部分機電設備、管線安裝位置與方向進行調(diào)整時，BIM軟件將自動對相對應的預留孔洞位置尺寸進行修正。

3.3 ? ?施工過程模擬

在機電安裝工程施工階段，可運用BIM技術(shù)開展施工模擬試驗，根據(jù)設計方案模擬工程施工過程，虛擬建造建筑物。施工模擬試驗操作如下：向BIM軟件中導入設計圖紙，使用軟件自帶的Timeliner功能，向軟件中依次導入施工組織計劃、各類管線與機電設備的文件鏈接。BIM軟件即可以三維動畫形式來顯示機電安裝工程的模擬施工過程，包括可能出現(xiàn)的施工問題、人工材料資源需求量、施工進度等。施工過程中，可能會出現(xiàn)不可控因素導致的各類施工問題，例如，在長春明宇廣場項目中，施工人員對機電安裝順序不熟悉，導致施工順序倒置，先安裝下層管線，后安裝上層管線。對此，企業(yè)可以選擇使用Navisworks軟件事先進行區(qū)域施工模擬，根據(jù)施工計劃劃定工期節(jié)點，使用BIM軟件模擬機電安裝過程，生成可視化文件，對視頻文件進行渲染處理，協(xié)同開展技術(shù)交底工作。

機電安裝工程的施工模擬效果如圖3所示。

3.4 ? ?三維可視化技術(shù)交底

在傳統(tǒng)的機電安裝工程施工中，由于現(xiàn)場環(huán)境復雜、管線與機電設備種類繁多、施工流程煩瑣，在技術(shù)交底環(huán)節(jié)，部分施工人員無法正確了解施工意圖、明確各類管線與機電設備的安裝要點，這主要是由于施工人員通過二維CAD圖紙來了解施工情況具有局限性。而運用BIM技術(shù)可以根據(jù)構(gòu)建的可視化三維模型來開展技術(shù)交底工作，直觀、立體地呈現(xiàn)機電安裝工程的設計效果，幫助施工人員正確、全面地了解施工意圖，掌握各項操作要點，減少人為因素對機電安裝質(zhì)量造成的影響。

3.5 ? ?工程量統(tǒng)計

工作人員僅需在BIM軟件中設置若干分區(qū)，導入材料、種類等工程信息，設定各項操作指令。隨后，軟件將基于程序運行準則，自動開展分區(qū)、分類、分段統(tǒng)計工作，對各區(qū)段內(nèi)的機電設備與配套管線安裝工程量、材料用量進行統(tǒng)計計算。而在傳統(tǒng)工程施工模式下，往往采取人工統(tǒng)計方式，不但需要企業(yè)投入大量人力資源用于重復性、基礎性的數(shù)據(jù)采集運算工作，而且受到人為因素影響，最終統(tǒng)計結(jié)果的準確性難以得到保障，不利于工程造價管理、工期管理等工作的進一步有效開展。

4 結(jié)語

根據(jù)上述內(nèi)容可知，BIM技術(shù)在機電安裝工程中有著顯著的應用價值，用于深化設計、技術(shù)交底、施工過程模擬、工程量統(tǒng)計等諸多方面，可有效防止出現(xiàn)設計方案變更、返工等問題，提升機電安裝工程的施工效率與施工質(zhì)量，提高工程建設企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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收稿日期：2020-09-04

作者簡介：李曉蘭（1986—），女，吉林人，工程師，研究方向：道路橋梁。