房地產(chǎn)住宅開發(fā)機電BIM全周期設(shè)計管控體系搭建與實踐

文／施龍 陽光城集團股份有限公司 上海 200082

引言：

地產(chǎn)行業(yè)已逐步從野蠻生長的黃金時代，度過精益求精的白銀時代，劃過利潤微薄的青銅時代，自2021年正式進入“縮表出清”的黑鐵時代。如今的市場環(huán)境下，房企對于項目開發(fā)的貨值方案、運營節(jié)點、設(shè)計效果、施工質(zhì)量，以及成本限額等均提出更加精細化的考核要求。

BIM技術(shù)(Building Information Modeling)是信息化、數(shù)字化技術(shù)應用的典型，其實現(xiàn)了設(shè)計從傳統(tǒng)二維平面圖紙到三維可視化建筑信息模型的轉(zhuǎn)變。近幾年已在各類開發(fā)項目中得到廣泛應用，以復雜的公建項目為開端，已普及覆蓋住宅商品房開發(fā)。但很多房企常將BIM設(shè)計應用于住宅的某個區(qū)域或某個階段，未能形成集地上和地庫一體化的BIM全周期管理。同時由于各房企內(nèi)部BIM設(shè)計標準不統(tǒng)一，設(shè)計管理人員經(jīng)驗及水平不同，很多項目BIM介入時間偏晚，往往導致發(fā)揮的作用有限。本文從項目開發(fā)全周期維度出發(fā)，搭建機電BIM全周期設(shè)計管控體系，進而幫助項目管理者明確各階段BIM設(shè)計管理的重點工作，統(tǒng)一介入時間，輸入輸出條件，實現(xiàn)BIM設(shè)計工作前置，達到全周期管理，一體化應用的優(yōu)勢，從而提高項目設(shè)計效率、出圖及施工質(zhì)量，減少安裝拆改的無效成本。

1、BIM全周期設(shè)計管控研究及目標

1.1 行業(yè)現(xiàn)狀研究

如何在項目開發(fā)中將BIM技術(shù)的價值最大化，很多專家、研究學者及業(yè)內(nèi)人士開展了大量研究。其中60%聚焦于BIM后期應用，如研究借助BIM提升二維圖紙的施工精度。王柏柱等人闡述了 BIM設(shè)計技術(shù)在住宅機電安裝工程中管綜設(shè)計施工、碰撞檢查的應用及前景。余智飛分析了BIM技術(shù)對機電安裝工程精細化管理的幫助，從材料管理、管線安裝、施工安全、后期運維等角度進行了論述。孫益軍表明利用 BIM 進行碰撞檢測優(yōu)化，強化各專業(yè)交圈、提升預留預埋精度，可大幅降低機電留洞與砌筑結(jié)構(gòu)的沖突率。還有30%研究的是 BIM 技術(shù)的發(fā)展和未來協(xié)同應用的展望，這部分研究更偏向于理論，在實踐項目中的試點較少。孫玉欽對BIM技術(shù)在建筑工業(yè)化中的應用進行了研究，并以PC住宅建筑為例，分析了BIM設(shè)計過程中各專業(yè)配合協(xié)同的要點。而從房企項目設(shè)計管理角度出發(fā)，針對住宅開發(fā)的“機電BIM全周期設(shè)計管理體系”的應用標準研究，目前涉及并不是太多。

1.2 BIM全周期設(shè)計管控目標

BIM全周期設(shè)計管理可分為前期設(shè)計建模、后期施工服務兩個階段。前者目標是通過搭建各專業(yè)的BIM模型，強化專業(yè)圖紙交圈，實現(xiàn)地庫、地上單體、室外管線的可視化，解決設(shè)計圖紙的錯漏碰缺及管線綜合布置問題。傳統(tǒng)施工圖疊圖碰撞檢查是將各專業(yè)圖紙曬成透明硫酸紙，以公共坐標軸基點為統(tǒng)一參照，按順序?qū)⒏鲗I(yè)硫酸圖紙疊圖，判斷沖突和碰撞。早期這類純?nèi)斯さ寞B圖方式效率低，精度也較難把控。而后CAD二維電子圖紙取代了硫酸圖紙，大幅改善了疊圖工作及圖紙修改的便捷度。但其實質(zhì)還是依靠人工檢查，由于設(shè)計師工作經(jīng)驗不同，圖紙中的“錯漏碰缺”還是較多發(fā)生。BIM技術(shù)則是進一步在三維建筑模型上，借助電腦軟件實現(xiàn)自動檢查碰撞沖突。從而弱化了人工等主觀因素的影響，保證疊圖的精度和效率。同時，結(jié)合可視化、集成化、協(xié)同化的功能，可方便設(shè)計、工程、客服、物業(yè)等多部門聯(lián)合審查，對各空間凈高、梁位關(guān)系、預留預埋、管線布置、支吊架安裝等進行詳細檢查，直觀指導施工，保證項目最終呈現(xiàn)效果，對于提高項目施工品質(zhì)具有很大意義。

后期施工服務中，施工人員可直接查看BIM三維化模型，對于地庫、夾層等管線復雜區(qū)域進行預判，減少誤差規(guī)避風險，提高施工質(zhì)量。由于機電安裝工程涵蓋專業(yè)工種較多，水暖電專業(yè)設(shè)備、管線、材料眾多，施工周期持續(xù)時間長，BIM的模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)圖紙、材料、工程信息的整合，直接模塊化提取，為合約部算量提供便利，實現(xiàn)成本動態(tài)管理。

2、機電BIM全周期設(shè)計管控體系

在實際項目BIM設(shè)計管控時，很多管理者常在土建施工圖報審通過后啟動BIM設(shè)計，此時BIM單位介入時間滯后，導致碰撞檢查后多個專業(yè)的施工圖需進行修改，故在審圖通過版圖紙基礎(chǔ)上產(chǎn)生較多設(shè)計變更。

為減少無效成本保證利潤率，優(yōu)化設(shè)計變更量，本文總結(jié)多個項目管理經(jīng)驗，搭建“6+2+4”的機電BIM全周期設(shè)計管控體系，實現(xiàn)BIM設(shè)計工作前置，并在重要節(jié)點設(shè)置有效檢查動作，明確地庫不同區(qū)域的管線排布原則，有效保證BIM設(shè)計效果落地。

2.1 設(shè)計階段管控要求

BIM設(shè)計啟動前，設(shè)計管理人員需協(xié)同BIM單位進行實施規(guī)劃，根據(jù)項目進度排布BIM全周期計劃表，明確各階段BIM設(shè)計的節(jié)點計劃和核心內(nèi)容，最終交付以模型和CAD圖紙為代表的全套設(shè)計成果。設(shè)計階段可具體劃分為6個管控節(jié)點，詳見表1。

表1 6個設(shè)計階段BIM設(shè)計管控表

2.2 施工階段管控要求

為保證BIM設(shè)計效果落地，提升項目呈現(xiàn)品質(zhì)，施工階段需根據(jù)進度節(jié)點，至少高質(zhì)量完成2次交底，4次巡場。其中，BIM巡場根據(jù)主體預留預埋、機電樣板段安裝、機電大區(qū)安裝40%和80%四個重要節(jié)點，梳理形成4大板塊36項重點巡查部位及內(nèi)容。見表2

表2 施工階段BIM設(shè)計管控表

2.3 地庫重點區(qū)域BIM管綜設(shè)計原則

根據(jù)多家房企設(shè)計限額指標，常規(guī)住宅項目（非豪宅類）一般地庫經(jīng)濟層高范圍：非人防區(qū)3.4-3.6m，人防區(qū)3.5-3.8m。因地庫各類管線眾多，為避免層高過低導致壓抑感，在規(guī)范允許最低凈高基礎(chǔ)上提升200mm，設(shè)定地庫凈高控制要求：車道凈高不低于2.4m，車位凈高不低于2.2m，地下入戶大堂裝飾凈高不低于2.6m，入戶及搬家通道凈高不低于2.4m，地下室其它通道凈高不低于2.2m。

2.3.1 地庫管線排布基本原則

管線綜合是在有限的空間，完成專業(yè)多，數(shù)量大、工序繁雜的管線排布。BIM 技術(shù)可以及時檢查和優(yōu)化機電管線的排布和路徑，進而形成更優(yōu)的管線排布方案。同時，也能通過提前預留管線檢修空間，從而推進施工的有序完成。管線交叉避讓時，主要遵循以下原則：“小管讓大管，分支管讓主干管，一般管道讓風管；低壓管讓高壓管，有壓管讓無壓管，冷水管讓熱水管；彎曲管避讓不可彎曲管，附件少的管線避讓附件多的管線?！?/p>

除了上述常規(guī)原則外，BIM設(shè)計優(yōu)化更應保證機電管線在滿足使用功能的前提下盡量提高地庫凈空高度（機電各類管線安裝高度不大于0.6m，遇北方采暖管不大于0.65m）。機電管線外邊間距為50～100mm（滿足安裝空間），電氣橋架與其他管線平行凈距150～200mm、交叉凈距150mm，管線邊與柱、梁底凈距50～100mm。如圖1所示：

2.3.2 車道區(qū)域管線排布

（1）平行車道管線盡量布置在車位上方，當無法滿足時，應優(yōu)先滿足風管設(shè)置在車位上方。同時應盡量避免管線從卷簾門上方穿行，無法避免時，管線下凈高至少保證高于卷簾門+卷簾盒的整體凈高。當卷簾門為雙軌中裝時，洞口兩側(cè)預留不小于400mm的導軌安裝空間；當卷簾門為側(cè)裝時，導軌側(cè)預留不小于800mm安裝空間。如圖2所示：

（2）橫跨車道的管線應盡可能集中設(shè)置，避免大量管線分散橫穿車道。如圖3所示：

（3）照明線槽燈底部標高應不高于風管底部標高，與風管交叉時，照明線槽上翻避讓風管。通過調(diào)整上翻區(qū)域線槽燈間距，規(guī)避燈具與風管沖突，并在管線密集局部設(shè)置吊鏈燈進行補充照明。

2.3.3 車位區(qū)域管線排布

（1）風管、電纜橋架或其他主管道優(yōu)先設(shè)置于車位上方，或靠近車道邊側(cè)設(shè)置，盡量提高行車道的凈高；其中風管宜布置在車位尾端，避免在車頭區(qū)域產(chǎn)生壓抑感；各類水管、橋架宜靠近梁、柱、墻，并集中有序的沿梁底排布，盡量避免大管徑管道交叉；

給水管線盡量布置在成排水管外側(cè)，因給水管線一般由當?shù)厮畡展臼┕?，進場時間偏晚，預留外側(cè)可為后期施工安裝預留空間。無給水管線的區(qū)域，低區(qū)消防管在外側(cè)布置，便于連接消火栓。如圖4所示：

（2）當人防門兩側(cè)走管時，應避開人防門開啟范圍內(nèi)進行套管布置，若無法避開，則應保證管線下凈高高于人防門開啟高度。

（3）停車位范圍內(nèi)應避免設(shè)集水井，壓排立管及閥門組件盡量貼墻設(shè)置；同時復核車位附近消火栓箱的安裝，避免影響車門開啟，或凸出結(jié)構(gòu)立柱太多影響停車。

2.3.4地庫坡道管線排布

地庫坡道下口附近盡量不布置管線，若無法避免，則盡可能集中垂直過坡道口，且整體集中上翻局部抬高。坡道照明采用吸頂燈具，不設(shè)置線槽燈或吊鏈燈。如圖5所示：

2.3.5 地下大堂前區(qū)管線排布

（1）入戶大堂前區(qū)5m范圍內(nèi)應該盡量避免排布主管線，尤其大尺寸風管。消火栓盡量保證與大門間隔一個柱跨距離以上。如圖6所示：

（2）若主管線無法避開入戶大堂前區(qū)，則統(tǒng)一局部上翻處理。如圖7所示：

2.3.6 入戶大堂及電梯前廳管線排布

入戶大堂區(qū)域優(yōu)先避免管線穿越，若無法避免，則在滿足精裝吊頂高度要求下，管線盡可能抬高，結(jié)合吊頂形式可貼墻布置走管。

3、實際項目實踐及總結(jié)

所屬公司在湖州開發(fā)的某住宅項目，總建面積178015m，地庫面積65387m，高層住宅876戶，低層洋房114戶。在此項目管理過程中，事件上述“6+2+4”機電BIM全周期設(shè)計管控體系并取得較好的成果。

（1）介入時間前置，在預審版施工圖成形時BIM單位已提前介入建模，相比審圖通過后啟動BIM，本項目BIM設(shè)計初稿成果完成時間提前15天。

（2）減少大量變更，共發(fā)現(xiàn)并解決土建專業(yè)圖面及碰撞問題124個，機電專業(yè)圖面及碰撞問題195個。以上問題與施工圖圖審意見同步修改完畢，規(guī)避了審圖通過后的大量變更，提升招標和現(xiàn)場施工的管控精度。

（3）地庫凈高控制，通過BIM優(yōu)化和凈高分析，實現(xiàn)車道區(qū)域管線底部凈高達2.4m以上，車位管線底部凈高2.2m以上，汽車庫坡道管線底部凈高2.4m以上，地下大堂門廳凈高2.6m以上；同時，解決6處集水井侵占車位問題，優(yōu)化23處消火栓布置；

（4）分階段施工配合及管控，通過施工前期及時細化預留預埋圖紙，中期完成全套BIM設(shè)計成果并詳細交底，后期定期現(xiàn)場巡檢答疑，以原有設(shè)計路徑為基礎(chǔ)，進行問題核查及管綜優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)并解決施工疑問50多條，有效保證了項目地庫設(shè)計效果落地及施工品質(zhì)。