BIM技術在某公建項目機電安裝工程中的應用研究

王 松

（河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450064）

1 引言

建筑業信息化是建筑業發展戰略的重要組成部分，也是建筑業轉變發展方式、提質增效、節能減排的必然要求，對建筑業綠色發展、提高人民生活品質具有重要意義。建筑企業應深入學習貫徹住房和城鄉建設部《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》（建質函[2016]183號）與《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》，以及《河南省住房和城鄉建設廳關于印發推進建筑信息模型（BIM）技術應用工作的指導意見的通知》（豫建設標[2017]44號文）的相關精神，在實際項目中應用BIM技術，推動建筑業信息化轉型升級。

建筑信息模型（BIM）是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數字化承載和可視化表達，通過創建并利用數字化模型，可對工程項目的前期決策、勘察設計、施工、運營全過程進行更加直觀有效的管理和優化，實現建筑工程的可視化決策、虛擬化設計、協同化建設、透明化監管、精細化管理、科學化運營，為建筑業的提質增效、節能環保創造條件。提高工程項目全生命周期各參與方的工作質量和效率，實現建筑業向信息化、工業化的轉型升級。

本公建項目總建筑面積約7.92萬m2，地上9層，地下2層，其中地下2層為停車庫，建筑高度為45.62m，分為辦公和商業兩部分。由三層裙房、兩座塔樓組成。由于機電安裝工程涉及專業眾多，機電管路復雜，施工協調難度大，所以應用Revit、Navisworks等軟件（如圖1所示）碰撞檢查進行設計糾錯，管線綜合進行方案優化、凈高優化等，動畫模擬施工進度管理，有效地解決了難題，加快了施工進度，取得了可觀的社會效益和經濟效益，下面分開來闡述。

2 BIM技術應用

圖1 軟件利用方案

1）設計糾錯

通過BIM模型的搭建、機電管線綜合等方式，設計階段通過對空間、凈高、檢修安裝的分析，提前發現設計圖紙問題。

如圖2所示的暖通空調平面圖中，原設計方案將風管排至管線下層位置，出現交叉風管無法利用梁窩空間翻越問題，導致浪費了管綜空間。建議改為風管排布在上層，并利用梁窩空間翻越，其他管線利用管線上下層間距通過。

如圖3中的地下車庫凈高分析中，原設計方案中梁底標高2.950m，由于風管通過車道上空，風管尺寸為1250X630，風管底標高2.300m，預留消防噴淋頭空間100mm，車道凈高只能達到2.200m。建議調整風管尺寸為1600X500，調整后，車道凈高可達到2.330m，規范中對于矩形風管寬高比要求不宜大于4，符合規范要求。

圖2 暖通空調平面圖

圖3 地下車庫凈高分析

2）碰撞檢查

機電安裝工程中出現的碰撞多為管道與管道的碰撞、管道與橋架、管道與墻體、管道與結構、管道與設備之間的碰撞。利用Revit和Navisworks軟件對各專業管線進行碰撞檢查，根據碰撞檢查情況，不斷調整管線的空間布局，達到最合理的綜合排布效果。（如圖4所示）

通風管道和剪力墻交叉碰撞

圖4 碰撞檢查

3）管線綜合

機電安裝工程中設備、管線眾多，施工難度大。利用Revit和Navisworks軟件，可以實現機電專業的深化設計，根據工程的具體情況，對管線進行科學合理的布置。各專業技術人員在進行圖紙深化設計時，同步創建BIM三維模型。在管線綜合的過程中，針對管線復雜、管線排布空間不足、凈高偏低等相關問題，運用BIM技術進行分析與推演，提前發現問題提前解決，減少拆改與返工，確保施工質量和周期。

如圖5所示，辦公標準層管綜方案優化，原設計方案中多處天花設備位置沖突，且翻越較多，凈高只有2.800m，走廊及辦公區凈高有提升空間。管綜優化后調開了所有天花設備沖突問題，對各專業管線路由及高度進行了優化，將凈高提升至2.900m。并分別針對冷媒井、強電井等位置進行專項分析，確保了方案的可行性。

圖5 辦公標準層管綜方案優化

如圖6所示，地下2層車庫管原設計方案中各專業間管線碰撞問題較多，且凈高不能滿足車道高度要求，風管占據車道上空空間，對車道觀感及標識導視系統存在較大影響。管綜優化后通過綜合考慮地下2層車庫管線情況，并進行階段性的方案比選，擇最優方案，避免了優化前發現的所有問題。

原設計方案

圖6 地下2層車庫管設計優化

4）方案優化比選

通過BIM模型對管綜方案的推演，發現方案優缺點，選擇最優方案指導施工。如圖7所示方案一中風管全貼大梁，其他管線碰撞翻小梁底，優點是保證地下二層所有部位凈高最大化。缺點是橋架、消火栓、噴淋、給水、排水等翻越過多，施工作業困難導致工期延長以及成本投入增加，水阻較大，而且機電工程觀感不佳。該方案雖然保證了凈高，缺點更加明顯，不具備操作性。

圖7 管綜方案一

如圖8所示方案二中風管全貼大梁，干管貼次梁底，支管貼風管底。優點是利用風管底部的法蘭與支架的空間布置，凈高影響小，較為整齊。缺點是干管遇風管后翻越仍較多，噴淋支管長度增加，成本增加明顯，而且噴淋支管整體下壓，造成壓低凈高的視覺影響。該方案雖避免了大量的管線翻越，但是凈高還有提升空間。

圖8 管綜方案二

如圖9所示方案三中風管與梁之間預留160mm的空間，供各專業管線穿過，發生碰撞時按小管讓大管的原則翻越，每跨梁間增加噴淋干管，噴淋支管全部貼小梁。優點是可以節省大部分水、電專業干管翻越。缺點是完成后較方案一、二凈高降低，而且增加了噴淋干管。綜合來講該方案凈高仍然較低，不可取。

圖9 管綜方案三

如圖10所示方案四，也是最終應用的方案，在設計不同意加大風管高寬比的情況下，允許較大高度的風管（500mm）貼大梁。其他高度的風管（400mm及以下）距大梁80mm，其間布置噴淋支管以及給水、排水管道。降板區（凈高為2.7m）的風管高度調整為320mm，并貼大梁。其它管線在非降板區大梁以下，形成2.45～2.65m，2.67～2.87m和2.88～2.95m三個空間層，其他管線與噴淋支架盡可能平行布置，與風管交叉時，避過大小梁，利用梁窩空間翻越。

圖10 管綜方案四

局部風管高度為630mm區域滿足凈高不得小于2.20m的最低要求。行車道上原則上不宜布置風管，應盡可能調整至車位上方。水系統干管建議采用45度彎頭，減少局部阻力損失。行車道側不宜布置消火栓箱，應盡可能布置在車位側方，但不能影響車輛的停放。燈具的安裝高度不宜小于2.4m，且同一區域應保持同一高度。

5）凈高分析

對于地下車庫，機電管線復雜，安裝布置困難，通過BIM三維模擬管線綜合，與業主及施工方溝通，反復推敲得出最優方案。在最優方案下，分析各區域最低凈高及可行性，地下2層所有車位上方凈高控制在2.300m以上，車道凈高控制在2.430m以上，降板區域凈高為2.360m，因降板原因，凈高已達到上限，樣板段之外區域均可達到凈空高度及滿足觀感等要求。

6）指導施工和施工模擬

通過BIM三維出圖，把BIM模型綜合管線反映在二維平面上以指導施工，BIM工程師駐場服務的同時，核實現場實際情況并隨時與施工方保持溝通。

如圖11左圖是BIM三維模型，右圖是現場施工情況，現場機電專業安裝未全部完成，安裝方案與BIM模型管綜方案一致，達到了指導施工的效果。

圖11 指導施工和施工模擬

利用Navisworks和Office Project等軟件動畫模擬施工場景，將Revit軟件的三維模型導入到Navisworks軟件中，利用Office Project軟件中的項目進度管理的功能，能夠實現建筑施工進度的可視化管理，通過模擬施工場景，被賦予時間屬性的各個建筑構件的四維模型（BIM 4D）會按預定的進度逐步加載到施工場景中。

3 總結

通過BIM三維模型模擬，結合現場情況，在建模及管線綜合的過程中發現問題并反饋給業主的方式，在施工初期解決了大量的問題。BIM技術提高了溝通效率，銜接施工圖設計和施工。BIM技術提高了審圖效率，通過虛擬建造發現問題。BIM技術提高了決策效率，精細化設計為決策提供精準依據。BIM技術降低了工程項目投資成本，節省工期，減少拆改，取得了可觀的社會效益和經濟效益，所以值得大力推廣。

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