淺析BIM技術在地下車庫綜合管線優化設計的應用

林剛毅（福建三盛房地產開發有限公司，福州市350001）

淺析BIM技術在地下車庫綜合管線優化設計的應用

林剛毅（福建三盛房地產開發有限公司，福州市350001）

地下車庫綜合管線布置復雜，是設計中經常忽略的重要節點，也是現場施工最為困難部分。首先分析了傳統電氣設計存在的弊端，接著分析引入BIM后對設計的優化作用，最后以福州某住宅地下車庫設備管線設計優化案例，來淺析BIM技術的實際應用價值和發展前景。

電氣設計；BIM；管線優化；地下車庫

引言

地下車庫的綜合管線通常是整個建筑工程中較多且較為復雜的部分，特別是在設備防火分區內，強電橋架、弱電橋架、消防水管、風管、生活給水和供熱管網等各種管線交錯并行，成為設計中經常忽略的重要節點，也是現場施工最為困難的部分。傳統的設計方法在設備管線綜合布置上逐漸出現各種問題和弊端。通過利用BIM技術對地下車庫設備管線設計進行優化的具體案例，來淺析BIM技術的實際應用價值和發展前景。

1 傳統設計現狀

當前建筑電氣設計人員常用的設計軟件平臺多為Autodesk（歐特克）公司開發的AutoCAD系列軟件，國內專業的電氣設計軟件多為天正、浩辰和鴻業等［1］。這些基于AutoCAD平臺的二次開發軟件在二維空間的表現上功能強大并可生成三維模型，具備一定的綜合管線碰撞檢查功能。

在方案及施工圖設計階段，電氣、給排水及供暖通風等專業設計人員通常分專業繪制管線平面圖，未能統籌考慮綜合管線的布置情況。以電氣專業為例，電力、有線電視、通信、消防、安防（含智能化）及信號覆蓋系統往往是以二維圖形的方式繪制在兩三張甚至多張平面圖上，管線橋架多以單線形式標識，大小尺寸僅為文字標注，無法在圖中表現其實際的寬度和高度。鑒于此，設計人員即使將各專業管線平面圖在AutoCAD繪圖軟件中進行“疊圖”，也無法準確、全面地對綜合管線進行合理優化，而將綜合管線的布置問題遺留到現場施工安裝階段。

在施工安裝階段，工程管理人員需要將傳統二維設計圖紙上表達的綜合管線“具象化”，并指導施工班組開展安裝工作。但是在現場實際安裝過程中，施工班組無法完全按照傳統設計平面圖中標示的管線進行排布，原因在于：傳統設計平面圖上綜合管線的實際安裝要求凈寬遠遠大于過道凈寬、很難嚴格按照自上而下、從電到水再到風的層級布置、機電管線安裝完成后的凈高空間不足、后期檢修管線困難等。據統計，“77%的建設單位遭遇過圖紙問題而造成的損失，而45%的建設單位遭遇100萬以上的損失”［2］。

此時，傳統設計的不足之處就逐漸暴露出來，亟需引入一種新型的管理技術作為傳統設計的深化和補充，具有可視化、可協調、可模擬、可優化和可出圖的BIM應運而生。

2 引入BIM后的設計優化

BIM，即BuildingInformationModel的縮寫，通常譯為“建筑信息模型”。BIM是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為三維數字模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。BIM是對工程項目的設施實體和功能特性的數字化表達方式，是建筑學、工程學的新工具。

BIM技術起源于美國，自2002年引入我國工程建設行業，隨著計算機技術的高速發展，現已在我國工程建設領域中得到了很大的支持和發展。傳統設計在綜合管線方面是一種設計理念的二維表述，通常是較為粗略的管線綜合排布，只具有示意性；而BIM技術是一個利用三維精確可視化建模技術來模擬建筑在實際安裝及運行的過程，可以讓設計方、施工方、設備廠商、監理方和建設方預知其具體效果。

當前，電氣專業普遍采用Autodesk公司開發的Revit平臺進行設計協同，同時使用Navisworks、Fuzor等三維模型瀏覽軟件進行漫游、動畫演示和碰撞檢查。

在完成建筑、結構專業的建模后，電氣設計人員通過Revit軟件對族（Family）庫的建立和設置，借助BIM技術按照傳統設計的二維圖紙進行導入和設備、管線的建模，然后依照模型對地下車庫綜合管線進行碰撞檢查分析 （精確到每個碰撞點的地址和對應軸線編號），再根據生成的碰撞報告調整各個碰撞點，達到優化地下車庫凈空的目的。當碰撞點被發現時，一般的優化原則是：當電氣、給排水和供暖通風等專業管道之間碰撞時，則根據避讓原則進行調整，即有壓管避讓無壓管、單根管避讓排管等；當綜合管線與建筑、結構專業的門、梁和柱帽等發生碰撞時，則須根據具體情況進行調整，即管線繞行、管線預埋套管穿梁敷設、結構梁高度調整或結構梁整體上翻、削減柱帽等。優化調整后的模型可以在各專業之間實時共享參數化的設計信息，保證設計信息的及時和準確，減少傳統設計專業間的資料互提和校核環節，從而幫助整個設計團隊進行高效的協同工作［3］。

在施工安裝前，工程管理人員不但可以借助BIM技術在各類終端設備上查看精確的可視化建筑系統，而且可以借助BIM導出的三維平面、剖面、節點大樣圖紙進行設計交底和指導施工，并通過實時的可視化模型改善與設計方進行溝通，及時發現設計上的錯漏碰缺，避免不必要的成本增加和工期延長。

BIM技術的出現為電氣設計提供了諸多傳統二維設計無法比擬的便利，讓項目建設多方在統一的平臺上工作，更好地協同專業內部及專業間的工作，提高了效率并加深了設計精度。

3 實際案例分析

以福州市某項目為例，該項目含住宅和SOHO兩種業態，建筑總面積為330321.89m2，上部由14座一類高層及1座幼兒園組成，地下建筑面積為44247.07m2。地下室為現澆鋼筋混凝土無梁樓蓋結構，層高為3.4m，層數為一層，共23個防火分區，平時為Ⅰ類機動車停車庫及配套設備用房，戰時為甲類人防單元，含1個一等人員掩蔽所、6個二等人員掩蔽所和1個人防固定電站，人防建筑面積15535.31m2。該項目地下車庫綜合管線系統包含強電系統（動力和照明）、弱電系統（有線電視、通信、消防、安防、智能化、信號覆蓋）、生活給水系統、消火栓系統、噴淋系統、排煙排風系統等，在人防區和設備防火分區之間管線密集且建筑、結構現場條件受限較大，施工難度大。同時，由于結構形式采用了無梁樓蓋形式，與相同柱網尺寸的肋梁樓蓋相比，其板厚更大，柱頂設置有臺錐形柱帽。這些都給地下車庫綜合管線的設計和安裝提出了更高的要求。

以圖1為例，在SOHO部分的S5#樓地下室，電氣橋架和消防管、給水管等從機動車停車庫穿越到核心筒的水電豎井內，按原設計圖紙排布，電氣橋架與消防管、給水管等重疊嚴重，無法達到凈高要求。

圖1 某項目S5#樓地下室BIM優化設計方案

在BIM建模過程中，通過碰撞檢查，BIM設計人員發現該問題并及時提交給建設方和設計院。建設方迅速組織專項會議對此類問題與設計院、施工方進行交底。通過BIM的三維模型，各方可以容易發現傳統圖紙上的一些問題，并在會議上現場重新調整各管道布置，再以傳統二維立面圖表達，提供給施工方準確的預埋位置，滿足了建設方提出的凈高要求（如圖2）。

該項目通過BIM設計，建立了地下車庫綜合管線的三維模型（如圖3），并通過模型對地下車庫綜合管線進行優化，解決了綜合管線碰撞200多處，保證了機動車道2.2m以上凈高和機動車位2.0m以上凈高的要求，縮短了施工工期，贏得了建設各方的認可。

4 結語

圖2 根據BIM優化方案提供的立面布置圖

圖3 某項目全區地下室綜合管線BIM模型

BIM技術是一個綜合管理的過程，同時，它也是工程項目信息集成管理系統，它貫穿于建筑的全生命周期，關聯著項目各階段的參與方。對于地下車庫綜合管線這一較為復雜的節點，BIM技術比傳統設計更加深入和完善，優化效果更加明顯［4］，加之現今新興的VR技術相佐，可以預測：當BIM技術發展到一定程度后，必定會取代傳統設計，將成為整個建筑行業的領先技術。

［1］孔嵩．BIM技術在建筑電氣設計中的應用和展望［J］．現代建筑電氣，2013，4（9）：1～4．

［2］滕帥．淺談建筑工程領域BIM的應用［J］．江西建材，2016（11）：261，264．［3］李建波，穆華倩．基于REVIT的建筑電氣BIM協同設計分析［J］．智能建筑電氣技術，2015，10（1）：8～11．

［4］榮慕寧，張二龍，高 麗，等．BIM技術在機電管線綜合中的應用［J］．建筑技術，2016，47（2）：142～143．

TU96

A

2095-2066（2016）29-0157-02

2016-9-28