BIM技術(shù)在裝配式建筑機電安裝中的應用

孫建剛 甘肅第七建設(shè)集團股份有限公司工程師

在信息時代背景下，大數(shù)據(jù)已廣泛應用于很多領(lǐng)域，為各行各業(yè)的快速發(fā)展發(fā)揮出了強有力的助推作用。受此影響，工程建設(shè)招投標領(lǐng)域也開始以大數(shù)據(jù)利用為基礎(chǔ)來促使招投標工作變得更為合理化、科學化以及公平化。為進一步提高大數(shù)據(jù)的應用水平，確保工程建設(shè)招投標工作持續(xù)向好發(fā)展，有必要對大數(shù)據(jù)的科學運用做出深入探討，以期能為相關(guān)領(lǐng)域的應用提供參考。

隨著科學技術(shù)的不斷進步，建筑行業(yè)得到了飛速發(fā)展。對于裝配式建筑工程而言，機電安裝工作在整個建筑施工工作中占據(jù)了重要地位，高質(zhì)量的機電安裝能夠保證裝配式建筑物的質(zhì)量，延長裝配式建筑物的使用壽命。在機電安裝工作中，BIM 技術(shù)在機電管線設(shè)計工作中得到了廣泛應用，主要用來對機電設(shè)備內(nèi)部的管線進行合理優(yōu)化，從而能夠極大地提高裝配式建筑整體的施工質(zhì)量。BIM 技術(shù)是以建筑模型為基本載體，在設(shè)計好的建筑物模型基礎(chǔ)上對實際施工過程中需要采集的數(shù)據(jù)和信息進行適當處理，然后采用配套的軟件整理與優(yōu)化采集的信息，根據(jù)整理好的信息對項目整體的施工設(shè)計和后期的管理工作加以指導，促使建筑工程項目施工工作向著智能化、信息化的方向轉(zhuǎn)變，為建筑行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 傳統(tǒng)建筑機電安裝與裝配式建筑機電安裝概述

一般而言，傳統(tǒng)建筑機電安裝施工工作主要通過施工人員對所有的機電設(shè)備進行合理的安裝，不需要技術(shù)過硬的施工人員，而且人員流動量較大，會給施工管理工作造成一定的阻礙。由于建筑工程的施工周期較長，傳統(tǒng)的建筑機電安裝施工作所要花費的時間較多，不同的施工現(xiàn)場環(huán)境對施工進度存在不同的影響，不同的施工團隊所負責的機電安裝工作不同，之間可能會存在施工工作的交叉現(xiàn)象，這就提高了施工過程中出現(xiàn)返工、誤工現(xiàn)象的概率[1]。而且由于實際施工過程中投入的人員較多，使用的機械設(shè)備較多，這就會給施工周圍的環(huán)境造成嚴重的噪聲污染，施工完成后產(chǎn)生的建筑垃圾較多，也可能會給施工周圍的環(huán)境造成嚴重的污染。

對于裝配式施工工作而言，其主要是在制作工廠中對絕大部分機電設(shè)備的管線進行安裝，通過流水線進行安裝，降低了現(xiàn)場安裝工作人員的工作量，只需要占用很小的施工場地便可以進行高效的機電設(shè)備安裝工作，有效避免給施工現(xiàn)場造成環(huán)境污染的問題。此外，將絕大部分原件在預制構(gòu)件廠中加工完畢，能夠降低建筑企業(yè)對機電安裝工作的成本投入，不僅保證了機電安裝的質(zhì)量，提高了施工的效率，還會給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益[2]。

2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑智能施工安裝過程中的實際應用

2.1 在裝配式建筑構(gòu)件檢測方面的應用

在裝配式建筑機電安裝工作中，工作人員利用BIM 技術(shù)能夠?qū)ρb配式建筑構(gòu)件進行精準檢測，相比傳統(tǒng)的裝配建筑施工工作而言，先進的BIM 技術(shù)能夠節(jié)省大量的建筑構(gòu)件檢測時間，提高了裝配式建筑機電設(shè)備的安裝效率，保證建筑預制構(gòu)件的精準度，提高建筑物整體的施工質(zhì)量。對于實際的裝配式建筑構(gòu)件檢測工作而言，技術(shù)人員不僅需要利用BIM 技術(shù)，還要結(jié)合三維激光掃描技術(shù)綜合應用，提高裝配式建筑機電預制構(gòu)件的檢測精準度。

在使用過程中，工作人員需要注意以下幾個方面：首先，在對裝配式建筑的預制構(gòu)件進行掃描時，選用三維掃描方案，掃描的數(shù)據(jù)與預制構(gòu)件的數(shù)據(jù)模型上傳到BIM 數(shù)據(jù)庫中；其次，將BIM 數(shù)據(jù)庫和三維激光掃描軟件進行鏈接，通過BIM 模型數(shù)據(jù)庫對預制構(gòu)件模型進行精準檢測；再次，負責不同技術(shù)的工作人員之間進行交流，將系統(tǒng)檢測到的模型信息與前期工作人員設(shè)計好的模型信息進行對比，如數(shù)據(jù)存在偏差，則要及時調(diào)整；最后，在對施工現(xiàn)場的塔吊等施工設(shè)備進行安裝時，利用三維掃描技術(shù)對施工周圍的環(huán)境狀況進行數(shù)據(jù)收集，從而能夠保證施工設(shè)備的高質(zhì)量安裝[3]。此外，利用BIM 技術(shù)建立好模型數(shù)據(jù)庫以后，要將數(shù)據(jù)庫的信息與構(gòu)件出廠信息對比，提高檢測準確性。

2.2 在施工質(zhì)量管理中的應用

在裝配式建筑機電安裝工作中，企業(yè)需要高度重視PC 結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量管理工作。通常，PC 結(jié)構(gòu)主要在工廠內(nèi)進行生產(chǎn)加工，在對其進行生產(chǎn)加工時，可以利用BIM 技術(shù)建立完善的PC 結(jié)構(gòu)信息化三維模型，保證PC 結(jié)構(gòu)在工廠制作過程中做到可視化、生產(chǎn)模擬化等。

PC 結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中首先需要對原料進行處理，其次加工PC 結(jié)構(gòu)制作過程中使用到的鋼筋網(wǎng)，攪拌混凝土原料，最后對凝固好的PC 結(jié)構(gòu)混凝土進行合理的養(yǎng)護。采用BIM 技術(shù)能夠建造智能化、數(shù)字化的PC 結(jié)構(gòu)生產(chǎn)系統(tǒng)，促使PC 結(jié)構(gòu)工廠生產(chǎn)工作向著系統(tǒng)化、自動化的方向發(fā)展，不僅提高了PC 結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率，還保證了每一個構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量。此外，工廠在生產(chǎn)PC 結(jié)構(gòu)的過程中要嚴格控制不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量，加強對構(gòu)件質(zhì)量的檢查，確保構(gòu)件不會存在隱蔽的質(zhì)量問題[4]。

如果上一道生產(chǎn)工序的質(zhì)量不合格，則要立即剔除不合格的構(gòu)件，避免不合格構(gòu)件進入下一道生產(chǎn)工序。在PC 構(gòu)件生產(chǎn)加工過程中，也可以利用BIM 技術(shù)對所有的構(gòu)件進行統(tǒng)一編碼，利用BIM信息庫和構(gòu)件平臺對每一個PC 構(gòu)件植入專門的二維碼，通過二維碼能夠追溯查看和管理構(gòu)件的生產(chǎn)、包裝、運輸?shù)冗^程，利用專業(yè)的BIM 信息化平臺提高裝配式機電安裝工作的質(zhì)量。

對于PC 構(gòu)件安裝管理工作而言，如果在安裝過程中因人為操作不當而產(chǎn)生失誤或管理偏差等現(xiàn)象，則會給建筑整體的質(zhì)量造成嚴重的不利影響。因此，在PC 構(gòu)件正式施工之前，可以利用BIM技術(shù)建立可視化的安裝模型，確保不同安裝流程的交接工作能夠順利完成，提高交接工作的清晰度，確保交接工作能夠有效落實。

施工現(xiàn)場管理人員利用構(gòu)建好的PC結(jié)構(gòu)安裝模型能夠準確掌握施工現(xiàn)場的安裝狀況，根據(jù)不同的安裝流程制定科學的施工計劃，為順利施工提供良好的保障。在PC 結(jié)構(gòu)正式運入施工現(xiàn)場之前，現(xiàn)場專業(yè)人員可以利用BIM 技術(shù)構(gòu)建信息化平臺，了解每一個構(gòu)件的質(zhì)量、參數(shù)和屬性等信息，剔除質(zhì)量不合格的PC構(gòu)件，這樣才能夠提高裝配式建筑機電設(shè)備的安裝質(zhì)量。

對于PC 構(gòu)件安裝過程而言，首先需要利用BIM 技術(shù)信息平臺了解各個建筑物的構(gòu)件類型、安裝位置、軸線、尺寸、大小等信息，避免在施工過程中因操作不當而產(chǎn)生安裝失誤的現(xiàn)象[5]。在施工過程中，施工人員可以將實際的建筑外觀與前期設(shè)計好的BIM建筑模型進行有效對比，根據(jù)對比的結(jié)果調(diào)整施工的進度與方案，對施工的質(zhì)量進行實時跟蹤與管理，在施工質(zhì)量管理模塊中植入BIM信息數(shù)據(jù)庫，將不同施工階段的質(zhì)量信息導入BIM 模型數(shù)據(jù)庫，利用專業(yè)的App 統(tǒng)計施工現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備安裝質(zhì)量，并利用計算機軟件分析數(shù)據(jù)，對比結(jié)果與施工規(guī)范，如果存在質(zhì)量問題則要立即改正，保證施工工作順利進行，提高建筑物的施工質(zhì)量。

2.3 在空調(diào)系統(tǒng)安裝中的應用

絕大部分建筑物集演藝、展示以及娛樂等功能于一身，由于使用到的功能較多，用途廣泛，因此對室內(nèi)溫度的控制要求較高。對于此類建筑項目的施工工作而言，在實際施工過程中需要安裝空調(diào)等裝配式建筑機電設(shè)備。一般而言，在實際的項目空調(diào)施工工作中，建筑企業(yè)主要選用的中央空調(diào)系統(tǒng)為離心式和螺桿式冷水機組。

在裝配式建筑機電安裝工作初期階段，企業(yè)需要綜合考慮建筑物整體的客流量以及結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合中央空調(diào)實際的使用效果和相關(guān)參數(shù)制定科學的內(nèi)部環(huán)境溫度控制方案。在此過程中，工作人員可以利用BIM 技術(shù)，將建筑物結(jié)構(gòu)參數(shù)、內(nèi)部環(huán)境參數(shù)和客流量等輸入專門的計算機系統(tǒng)，然后對這些數(shù)據(jù)進行精準模擬，從而計算出合理的機電設(shè)備配置參數(shù)。

在裝配式建筑機電安裝工作中，可以在建筑物的展廳、議廳等大空間范圍內(nèi)安裝落地式組合空調(diào)機組。如果會議室的空間較小，則可以安裝風機盤管，并在風機盤管外增加新風系統(tǒng)。如需在同一間屋內(nèi)安裝不同類型的空調(diào)，那么需要在控制計算機中對不同的空調(diào)設(shè)置合理的安裝參數(shù)，以此來提高整棟建筑物空調(diào)機電設(shè)備的控制精度。對于冷卻水系統(tǒng)配置工作而言，建筑企業(yè)根據(jù)實際的機電設(shè)備安裝狀況，可在冷卻水系統(tǒng)內(nèi)安裝3 組離心強分式逆流冷卻塔。在設(shè)計采暖熱源熱水系統(tǒng)時，利用BIM技術(shù)能夠準確計算并模擬出建筑物整體所需要的供暖量，在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對熱水系統(tǒng)的氣壓進行控制，設(shè)置合理的補水時間差，確保整棟建筑物的空調(diào)系統(tǒng)能夠很好地滿足使用需求。

2.4 在消防系統(tǒng)安裝中的應用

如果建筑企業(yè)承接的建筑項目主要用來演藝、展示、娛樂等方面，那么在安裝建筑消防系統(tǒng)機電設(shè)備時需要保證設(shè)備的質(zhì)量，提高消防系統(tǒng)整體的安全性能。由于此類建筑的功能較多，在使用期間人員較為集中，因此在實際施工過程中要根據(jù)不同樓層的設(shè)計規(guī)范制定科學的消防系統(tǒng)安裝方案，根據(jù)不同的施工特點安裝合適的消防系統(tǒng)機電設(shè)備（圖1），確保設(shè)備在投入使用后能夠正常運行，這樣才能夠有效預防和減少火災隱患。即使在使用過程中發(fā)生火災，消防系統(tǒng)也能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)災情，并通過系統(tǒng)設(shè)定好的消防方案快速撲滅火災。

圖1 消防泵房安裝

建筑企業(yè)在安裝消防系統(tǒng)時，可以利用BIM 技術(shù)先構(gòu)建好整棟建筑物的消防系統(tǒng)模型，在管線布置模型的基礎(chǔ)上結(jié)合實際施工狀況，合理布置消防系統(tǒng)管線。通過BIM 技術(shù)模擬消防系統(tǒng)管線，能夠保證管線布置的精準度。BIM 技術(shù)主要通過模擬出三維視圖來為施工人員提供施工便利，不僅能夠減少施工過程中所要投入的人力、物力和財力，還能夠提高消防系統(tǒng)管線布置的準確性，保障消防系統(tǒng)機電設(shè)備安裝的質(zhì)量。

對于消防系統(tǒng)安裝工作而言，采用BIM 技術(shù)能夠準確預測出火災發(fā)生時消防管線的應對情況，模擬出整棟建筑物在發(fā)生火災時消防系統(tǒng)機電設(shè)備的滅火能力，從而能夠為實際的施工工作提供良好的指導，保證消防系統(tǒng)機電設(shè)備安裝的質(zhì)量。

2.5 在電氣系統(tǒng)安裝中的應用

一般而言，高質(zhì)量電氣系統(tǒng)機電設(shè)備的安裝能夠保證建筑整體的使用功能（圖2），相比于其他系統(tǒng)機電設(shè)備安裝工作而言，建筑企業(yè)在安裝電氣設(shè)備管線時需要安排經(jīng)驗豐富的工作人員。目前，在裝配式建筑電氣安裝工作中，其最可能發(fā)生的問題是設(shè)備內(nèi)部管線交叉碰撞。因此，建筑企業(yè)在裝配式建筑機電安裝工作正式開展之前，可以利用BIM 技術(shù)合理模擬設(shè)備安裝過程。通過BIM 技術(shù)能夠?qū)⒀b配式建筑機電設(shè)備安裝在合理區(qū)域，不僅能夠模擬機電設(shè)備的布局安裝，還能夠模擬機電設(shè)備內(nèi)部的管線，提高了裝配式機電設(shè)備整體安裝的規(guī)范性和精準性。此外，采用BIM 技術(shù)能夠合理設(shè)計機電設(shè)備的變配電負荷等級，有效控制照明系統(tǒng)的參數(shù)，根據(jù)建筑物整體的使用需求設(shè)計合理的節(jié)能規(guī)范，保證低壓配電的安全性，提高了項目電氣設(shè)備設(shè)施的利用率。

圖2 成排配電柜安裝

3 結(jié)語

建筑企業(yè)在裝配式建筑機械安裝工作中有效利用BIM 技術(shù)能夠建設(shè)完善的BIM 數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫信息的基礎(chǔ)上，工作人員能夠?qū)⑹┕み^程中設(shè)計好的施工圖紙和施工過程視頻上傳到數(shù)據(jù)庫中，做好施工交底工作，提高施工工作和施工交接的效率。實際施工過程中，施工管理人員也可利用BIM 數(shù)據(jù)庫的手機模型來了解實際的施工過程，查看對應的施工圖紙。施工過程中，工作人員如果需要變更施工圖紙，則需要將變更的信息及時上傳到BIM 數(shù)據(jù)庫中，這樣才能保障建筑工程及時完工，提高裝配式建筑機電設(shè)備的安裝精準度和質(zhì)量，減少建筑資源的浪費，不僅為建筑企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益，還能夠帶動裝配式建筑行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。