BIM技術(shù)在某辦公建筑機(jī)電工程深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：近幾年BIM技術(shù)憑借其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，信息化、參數(shù)化的建筑設(shè)計(jì)模型，更加適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)要求。文章以某辦公建筑為例，基于BIM技術(shù)對(duì)其機(jī)電工程進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，對(duì)該辦公建筑管道設(shè)備模型的仿真建立，將管線設(shè)備的二維圖紙進(jìn)行集成和可視化，進(jìn)行管線碰撞檢查，減少在建筑施工階段可避免的損失和返工的概率。

關(guān)鍵詞：辦公建筑；建筑信息模型；機(jī)電工程；深化設(shè)計(jì)；BIM技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU745 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.026

1 概述

BIM即建筑信息模型，指的是運(yùn)用建筑三維設(shè)計(jì)軟件與一系列工程設(shè)計(jì)軟件所建立的“可視化”的數(shù)字三維模型，該模型可以為建筑全生命周期中的開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)方、施工方乃至最終的業(yè)主等各環(huán)節(jié)的用戶提供“模擬和分析”的一個(gè)虛擬建筑。運(yùn)用該模型，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)、建筑施工以及建筑運(yùn)營(yíng)管理，最終使該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和提高效率。

在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要包括了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)。本文研究的機(jī)電專業(yè)中包括了暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、強(qiáng)電弱電電氣系統(tǒng)。而這些系統(tǒng)在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，是分開(kāi)設(shè)計(jì)的，各專業(yè)的設(shè)計(jì)師缺乏有效溝通，更不用說(shuō)協(xié)調(diào)合作。加之機(jī)電專業(yè)中各個(gè)系統(tǒng)的管線特別復(fù)雜，各管線走向密集交錯(cuò)，如在施工中發(fā)現(xiàn)各專業(yè)管路發(fā)生碰撞，則會(huì)出現(xiàn)大面積拆除返工，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)方案的重新修改，不但會(huì)浪費(fèi)材料，還會(huì)大大地延誤工期。

通過(guò)BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)，可以將各專業(yè)管線的位置、標(biāo)高、連接方式及施工工藝先后進(jìn)行三維模擬，按照現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的工作面和碰撞點(diǎn)進(jìn)行方案的調(diào)整，既達(dá)到合理施工，又可節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)將完成后的方案通過(guò)三維剖面圖及動(dòng)態(tài)漫游等方式展示給施工工人，使工人更好地理解施工方案，保證施工質(zhì)量的同時(shí)更能很好地縮短工期。

2 工程概況

本案例為西安市某辦公建筑，多層公共建筑，框架式結(jié)構(gòu)，總建筑面積7565.3m2（其中，地下：1120.3m2，地上：6445m2），建筑地下一層，地上六層，地下一層為人防，地上為辦公，建筑總體高度23.8m，地下埋深5.3m。在建筑工程施工中，機(jī)電工程設(shè)備與管線錯(cuò)綜復(fù)雜，常出現(xiàn)管線之間或者是管線和結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的碰撞，同時(shí)在設(shè)備安裝的過(guò)程中，容易考慮不到建筑的室內(nèi)凈高問(wèn)題，就會(huì)造成施工的返工情況，甚至存在安全隱患。傳統(tǒng)的建筑施工過(guò)程中，進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)的時(shí)候，是通過(guò)二維管線綜合設(shè)計(jì)來(lái)協(xié)調(diào)機(jī)電各專業(yè)的管線布置。但是，二維管線綜合設(shè)計(jì)只是將暖通、給排水、電氣專業(yè)的平面管線布置圖進(jìn)行了簡(jiǎn)單的疊加，并且依照相應(yīng)的規(guī)則確定了各系統(tǒng)管線的相對(duì)位置，然后確定各專業(yè)管線的標(biāo)高，最后再對(duì)關(guān)鍵部位繪制局部剖面圖。這樣的設(shè)計(jì)方式有以下不足：（1）機(jī)電專業(yè)管線交叉處只能靠人的眼睛觀察，難以進(jìn)行全面的分析。在一些建筑中，存在著梁高變化比較大的區(qū)域，常常是管線之間的碰撞問(wèn)題解決了，但是忽略了管線與梁之間的碰撞；（2）在二維管線綜合設(shè)計(jì)中，管線碰撞處的處理均是局部處理，容易出現(xiàn)在此處不存在碰撞，但是又帶來(lái)了別處的碰撞；（3）在二維管線綜合設(shè)計(jì)中管線的標(biāo)高問(wèn)題，只有在繪制剖面圖的位置時(shí)候有準(zhǔn)確定位，而其余的管線并沒(méi)有確定標(biāo)高，這個(gè)問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致管線碰撞；（4）暖通空調(diào)、給排水、電氣等多專業(yè)的二維CAD平面圖紙多而繁亂，而且只是通過(guò)“平面+局部剖面”的方式，對(duì)于管線交叉復(fù)雜位置的二維CAD圖紙表達(dá)是不夠充分的；（5）在二維管線綜合設(shè)計(jì)上，暖通空調(diào)、給排水、電氣各專業(yè)的工藝布置要求是按照指導(dǎo)原則進(jìn)行布置，但是沒(méi)有考慮空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜或者是凈高要求比較高的情況下，就存在了局限性。

由上可知，傳統(tǒng)的CAD機(jī)電深化設(shè)計(jì)存在著大量的不足，因此本項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)，能解決上述傳統(tǒng)的CAD機(jī)電深化設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題。

3 BIM技術(shù)在辦公建筑機(jī)電工程深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

針對(duì)本項(xiàng)目辦公建筑機(jī)電工程深化設(shè)計(jì)，過(guò)去的項(xiàng)目中采用傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)方式，在建筑機(jī)電工程施工的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管線碰撞的情況，因此，此次該項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)機(jī)電工程建立信息模型，該模型是對(duì)整個(gè)機(jī)電工程的一次虛擬設(shè)計(jì)建造的過(guò)程，在設(shè)計(jì)建造的過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)很多在設(shè)計(jì)中及單專業(yè)校審過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)的隱藏問(wèn)題，是一次全面的機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)與建造的檢查過(guò)程。

3.1 構(gòu)建BIM模型

該項(xiàng)目組建了BIM工作組，設(shè)計(jì)人員在各專業(yè)圖紙的基礎(chǔ)上，利用Revit系列軟件創(chuàng)建BIM三維模型，在搭建建筑信息模型的時(shí)候，工作組分為建筑組、結(jié)構(gòu)組、機(jī)電組，最終構(gòu)建的模型中覆蓋了建筑、結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)、給排水、電氣等專業(yè)的模型，在Revit軟件搭建的時(shí)候，同時(shí)給各個(gè)構(gòu)件填寫(xiě)了參數(shù)，具體參數(shù)包括了如構(gòu)件的尺寸、構(gòu)件的規(guī)格、設(shè)備的型號(hào)、構(gòu)件的材料等具體信息。

創(chuàng)建流程是先建立建筑模型和結(jié)構(gòu)模型，然后在建筑、結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行暖通空調(diào)、給排水、電氣模型的搭建，最后根據(jù)各專業(yè)的要求，對(duì)各專業(yè)的管線進(jìn)行合理的調(diào)整，最后出一份管線綜合與碰撞檢測(cè)的報(bào)告文檔，然后按照做過(guò)管線綜合與碰撞檢測(cè)后的圖紙出圖。機(jī)電專業(yè)管線的過(guò)程是，建立暖通、給排水、電氣模型的過(guò)程中調(diào)整管線的位置，遇到管線碰撞的情況，及時(shí)地調(diào)整。傳統(tǒng)的CAD圖紙并不直觀，等到工程完工后才能看到實(shí)際的管線綜合布置效果，在施工中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)碰撞的情況，因此采用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合碰撞檢查，可以在工程施工前就可以看到真實(shí)尺寸的管線。如圖1所示，為該辦公建筑負(fù)一層管線綜合三維模型與實(shí)物對(duì)照?qǐng)D。

3.2 管線碰撞檢查

在保證機(jī)電專業(yè)的系統(tǒng)要求上，結(jié)合建筑設(shè)計(jì)時(shí)的吊頂高度，對(duì)暖通、給排水、電氣等專業(yè)的模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，在深化設(shè)計(jì)中要遵照一些基本的原則，比如有壓的管道避讓無(wú)壓的管道等原則，進(jìn)行機(jī)電管線的綜合檢查。綜合檢查完成過(guò)后，再運(yùn)用Revit進(jìn)行碰撞點(diǎn)檢測(cè)，生成管線碰撞報(bào)告。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的碰撞，我們項(xiàng)目?jī)?nèi)部進(jìn)行溝通調(diào)整，協(xié)商解決方案，然后再調(diào)整模型，直至綜合模型在布局合理的情況下實(shí)現(xiàn)零碰撞。

該項(xiàng)目負(fù)一層的橋架與水管碰撞如圖2所示，可以看出橋架與消防水管發(fā)生了碰撞，屬于機(jī)電專業(yè)碰撞，在這里橋架雖然已經(jīng)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，但是仍然無(wú)法避讓開(kāi)與消防水管的碰撞。屬于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，最后通過(guò)分析，應(yīng)該是改變橋架進(jìn)入電井的位置。

傳統(tǒng)的CAD圖紙不能體現(xiàn)暖通、給排水、電氣系統(tǒng)之間的碰撞情況，設(shè)計(jì)師易忽略一些管線碰撞的問(wèn)題，因此在該辦公建筑管道設(shè)備模型的仿真建立過(guò)程中，本文將管線設(shè)備的二維圖紙進(jìn)行集成和可視化，然后進(jìn)行管線碰撞檢查，減少了在建筑施工階段可避免的損失和返工的概率，更加方便進(jìn)行技術(shù)交底，從而實(shí)現(xiàn)了管線綜合優(yōu)化布置，節(jié)約施工成本，合理配置資源的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

本次以某辦公樓建筑項(xiàng)目為例，展示了BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。通過(guò)本次項(xiàng)目，從中得出了以下結(jié)論：BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中比CAD更具優(yōu)勢(shì)，特別是在大型公共建筑、市政工程、地下空間等的設(shè)計(jì)當(dāng)中發(fā)揮著巨大作用，BIM技術(shù)將會(huì)極大地推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展。通過(guò)BIM機(jī)電模型與建筑模型的碰撞檢查，優(yōu)化設(shè)計(jì)與管道布置的原則，可提高圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)約施工成本，合理配置資源。

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作者簡(jiǎn)介：汪洋文杰（1981-），男，陜西西安人，北京中外建建筑設(shè)計(jì)有限公司西北分公司總經(jīng)理助理，國(guó)家注冊(cè)電氣工程師，中級(jí)工程師，西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：基于BIM技術(shù)的機(jī)電設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）