BIM在機電安裝施工管理中的應用和探索

高文文

（重慶建筑工程職業學院，重慶400072）

BIM在機電安裝施工管理中的應用和探索

高文文

（重慶建筑工程職業學院，重慶400072）

BIM技術可以實現各專業的協同設計，可在機電安裝項目中，模擬所有管線的綜合排布位置和工序，并進行施工模擬，為工程實際安裝階段的工作提供更有價值的信息。該文從機電安裝的角度，結合實際案例，在機電綜合排布、碰撞檢查等方面的應用進行了闡述，驗證BIM技術在機電安裝施工管理中的作用，并對BIM技術對安裝工業化進程的推動作用進行了探討。

BIM技術；機電安裝；碰撞檢查；推進工業化

基金論文：該論文為重慶市建設科技計劃項目2015年重大課題“裝配式住宅建設關鍵技術研究集成與示范”（項目編號：城科字2015第（0-1）號）論文之一。

1　BIM的應用背景

BIM技術是指用工程化的數字信息來描述實體建筑的一種多維模型信息集成技術。該技術在歐美等發達國家已經普遍應用，在我國還處于探索階段。BIM技術為建設工程項目各參與方提供交流、協作的平臺，在節約項目成本、把控工程質量、縮短工期等方面做出很多貢獻，其在建筑行業的發展作用越來越大。在國家大力推進建筑工業化的進程中，機電安裝行業也應響應行業號召，依靠技術創新改革施工管理模式，全面推行機電安裝工程的工業化［1］。在過去，建筑機電安裝僅限于滿足供水供電等簡單要求?，F在，隨著智能化樓宇的發展，空調系統、光纖通信系統、高速電梯系統、熱水系統、廢水回收系統、消防火災報警等對機電安裝提出了更高的要求，系統變得異常復雜，傳統的二維繪圖軟件（如CAD）繪制機電綜合圖紙，由于其局限性，并不能保證其管線布局完全合理。BIM技術可以模擬所有管線的綜合排布位置和工序，并在三維信息模型中模擬施工，發現碰撞，通過優化設計消除碰撞，減少在施工階段可能存在的錯誤損失和返工。

1.1BIM應用的必要性

BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的可視化的建筑信息模型，可以為機電安裝提供科學的協作平臺［2］。BIM技術可實現項目的動態管理，根據管線施工工序、材料、進度、安裝等施工信息，跟蹤項目施工進度及施工安全掌控，避免返工及拆除現象，有效地控制項目成本，增加企業的結算利潤。

1.1.1優化項目管理業務流程

大多數建筑項目工程量巨大，體系龐大而繁雜，包含了大量的信息。通過BIM技術建立的信息模型，可直觀地展現管網如管道、網線、電線以及相關管井的具體位置和參數信息，并且可以在圖上直接讀取相互位置關系，便于維修。在構件進行位置移動和更換時，可以在模型中做出信息更新，記錄更改的時間和維護信息，保證信息的完整性和準確性［3］。BIM是建筑設計領域的新技術，利用信息技術對建筑設計各個環節進行建模與仿真，優化整個業務流程，提高效率，減少浪費，控制成本。

1.1.2施工模擬

原來的施工沖突主要體現在施工過程中對其他專業或者工種、工序不了解，因此在解決沖突時大多方案要受限于施工現場已完成的部分，進行被動的變更，造成返工或者部分拆除，既增加了成本，又拖延了工期。如果利用BIM技術將建筑和機電設備管線進行三維建模，依照實際尺寸按照次序布置管線，并對信息模型進行碰撞檢查，在設計建模階段就可發現各種沖突與碰撞，及時調整，進而減少了不必要的返工，提高了安裝的一次成功率。

1.2BIM技術的最大特色

參數化設計是BIM技木最大的特點［4］。立足這一優勢，可以嘗試將BIM技術應用到機電安裝項目中，根據項目要求將模型進一步深化，對每一個末端點位進行校核，在施工方案確定之前，預先檢查管線碰撞問題，并及時反饋給設計單位，避免后期施工因圖紙問題帶來停工以及返工，降低返工成本同時減少資源浪費，從而達到真正指導施工的目的。

2　BIM技術運用

2.1項目概況

某學生宿舍樓建設項目工程體量較大但機電安裝工程復雜程度一般，含電氣系統、給排水系統、消防系統、弱電系統、樓宇智控等。在項目初始階段，各專業技術人員首先將二維建筑結構圖導入Revit軟件，然后定義平立剖面位置，即可自動生成相應的平、立、剖面圖，同時創建建筑項目信息模型，做好施工信息管理。根據項目進度和各專業要求，利用BIM技術檢測消防和機電等模塊部分之間的碰撞問題，并形成碰撞報告，依據優先原則對碰撞部位消除碰撞，優化設計，有效控制建筑和結構圖紙的一致性，最終生成三維管線綜合圖、二維施工圖，合理進行機電管線綜合排布，有效安排施工工序，減少了在施工過程因建筑和結構設計沖突造成的返工、拆改。

2.2三維模擬及碰撞檢查

通過可視技術建立三維模型，可對模型平移、旋轉，可創建三維漫游動畫（圖1），其虛擬現實圖如同工程師身臨其境，透過三維視角審核圖紙，進而簡化了圖紙審核的工作量。

圖1　三維漫游動畫

利用BIM軟件將建筑、結構等影響到機電專業的模型進行整合，然后分別進行碰撞檢查。在有發生碰撞時，相互協調碰撞，把問題提前優化，把影響較大的問題反饋給相關專業協調修改（圖2）。通過碰撞檢測可以看出消防管道與暖通有明顯的沖突，通過協商，把橋架的位置進行調整，解決碰撞。

圖2　消防管道與暖通碰撞

3　BIM推動機電安裝工業化進程

機電安裝項目本質上是工業化制造和現場施工安裝結合的產物，機電安裝工業化目標之一就是提高工業化制造，而工業化制造要經過制圖、工廠制造、運輸儲存及管理等重要環節，如果設計制圖不準確則會導致產品無法裝配，重新制造導致成本上升，運輸出問題導致工期延誤。而BIM技術的三維模型、裝配模擬等環節可以完成傳統的“二維圖紙—深化圖紙—加工制造”流程，為機電安裝工作提供先進的技術保障。

3.1工廠化預制生產

工廠化預制生產是按照設計圖中機電構件的尺寸進行預制生產。工廠化生產的優點主要體現在幾個方面。

（1）規?；a。BIM技術可以對機電構件進行參數化及可視化設計，并且自動關聯生成二維圖紙，加工廠利用預制加工圖，采用專用生產線加工部件，完成對構件的批量生產，此法制作精度高，尺寸正確，縮短了制造工期，減少了材料的損耗［5］。

（2）預算準確，節省材料。人工標識預制構件不僅容易出錯，而且表達信息有限，而通過BIM技術生成的構件圖在尺寸等細節上與實際建筑內容精確對應，進而精確確定材料用量，大大提高了構件生產的效率與質量，避免現場加工制作導致的材料浪費，直接降低成本。

（3）不受現場條件制約。工廠化預制不受現場條件限制，不受其他施工進度的影響，可以根據材料、加工尺寸要求獨立制造。

3.2機械化安裝

現場安裝利用機械設備減少了現場作業人員。原材料、半成品、成品在作業區內的運輸采用機械化，提高功效，減少勞動力的使用，半成品、成品的吊裝及安裝可采用帶工裝的叉車及液壓升降車，改變了傳統的搭活動腳手架及手拉葫蘆等工作方式，降低了安全隱患。

3.3避免污染，減少安全隱患

減少高空作業和輔助設施的架設，減少現場的切割和焊接，既保障了施工人員的安全，又避免了污染。

4　結束語

機電安裝工業化是行業發展的趨勢，相比發達國家，我國建筑行業工業化水平較低，大多機電安裝企業仍采用傳統的施工技術，施工質量差，勞動強度大，安全事故居高不下。現在，BIM技術已快速融入建筑行業，成為建筑業實現可持續發展的重要工具和手段，并服務于建設項目的設計、建造、安裝、運行及維護等整個生命周期。對機電安裝部分來說，依托三維模塊模型，在設備管線的各個專業設計之間進行碰撞檢查，根據碰撞報告，結合優先處理原則，消除軟、硬碰撞，同時優化工程設計，降低施工返工，降低企業成本，對推動安裝工業化起到深遠的推動意義［6］。

［1］谷永新，劉燕紅，李潤偉.BIM技術在設備安裝企業中的應用［J］.探索，2015（2）.

［2］繆昌華，費海豐，錢雪松.基于BIM技術實現機電管線安裝的優化管理［J］.建筑技術，2013（10）.

［3］林孝勝.機電安裝工程工業化的探索和應用［J］.安裝，2015（12）.

［4］劉應周.BIM在某公建項目機電安裝工程中的應用研究［D］天津：天津大學，2013.

［5］洪濤.中小型安裝企業開展BIM技術的應用研究［J］.經濟技術導刊，2015（12）.

［6］趙宗敏.基于BIM技術的建筑設備管線優化［J］.科技資訊，2015（6）.

責任編輯：孫蘇，李紅

施工安全

模板拆除過早的后果

某商品住宅樓工程，地下1層，地上28層，為剪力墻結構。設計墻體的混凝土強度等級1～4層為C40，5～6層為C35，7層以上墻板和1～6層頂板均為C30。9號樓的4層西段有幾道墻體混凝土澆筑后，由于墻體模板拆模過早，混凝土在水化熱階段不能承擔自身的重量而變形，模板把表面混凝土成片地粘下來，造成表面空鼓、蜂窩、麻面、凹陷、豎向和橫向裂縫等肉眼可見的嚴重質量缺陷。主體結構檢測時，發現豎向裂縫局部最寬達2cm，且強度偏低；鋼筋間距雖然符合設計要求，但在混凝土凹陷的地方，鋼筋的混凝土保護層的厚度明顯不符合要求。

8號樓10層西段墻板混凝土澆筑完成時是在當日傍晚，由于夜間氣溫低，次日早上就開始松開固定墻體模板的螺栓，上午拆模后檢查，發現又有幾道剪力墻體因拆模過早，形成表面粘模和裂縫等質量缺陷，嚴重的地方出現5道上長下短的水平裂縫，且水平縫最長的達1.2m。裂縫甚至從混凝土表面延伸到混凝土的內部，形成肉眼可見且寬度較大的裂縫，裂縫下面的混凝土還存在外凸現象。

發生以上質量事故的最主要原因是模板拆除過早，混凝土水化熱未完全釋放?；炷了療岬闹饕绊懸蛩厥菧囟?，其持續時間和天氣狀況直接相聯。當天氣炎熱時，水化熱來得快且高峰時間要早，過程經歷時間長，一般在澆筑后24～48h后產生最高峰；而在氣溫低時，則是在約一周后達到高峰。所以施工單位的管理人員必須密切關注施工溫度和天氣狀況，避免混凝土模板拆除過早帶來不可挽回的損失。另外，水化熱與水泥用量和混凝土中粉煤灰的摻量有關，這是配合比設計與施工單位選擇攪拌站時必須關注的事宜。

（摘自：《建筑工人》）

Application and Exploration of BIM in Construction and Managementof Mechanicaland Electrical Installation

BIM technology can realize the collaborative design forevery field，can simulate the comprehensive arrangementand working procedureofall the pipelinesinmechanicaland electrical installation project，and providemore valuable information for the practicalwork in installation phaseby simulating construction.From the perspectiveofmechanicaland electrical installation，combined w ith theactual cases，thispaper elaborates the application of integratedmechanicaland electrical configuration，collision check and so forth，so as to verify the role of BIM technology in construction andmanagementofmechanicaland electricalinstallation.Italso discusses thepromotion roleof BIM technology in installation industrialization.

BIM technology；mechanicaland electrical installation；collision check；industrialization promotion

TU 18

A

1671-9107（2016）08-0007-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.007

2016-07-06

高文文（1978-），女，江蘇豐縣人，研究生，講師，主要從事建筑電氣教學和研究工作。