BIM技術在某宿舍樓工程機電管線優化排布中的應用

張 燕 鄧麗君

（西南科技大學土木工程與建筑學院 四川綿陽 621010）

1 管線綜合排布的難點

盡管在管線綜合排布時會遵循一定的排布原則，如避讓原則、不同專業或系統分設原則及管線排布簡潔美觀原則等，但是因為在機電安裝中，各個專業的管線錯綜復雜，難以進行合理排布和施工，所以管線綜合排布還存在著一些難點。

一方面來說，一個建設項目建設，遵循的方式常常是設計院把建筑、結構、機電安裝等專業分開設計出圖后，再將其進行組合協調，找出其中存在的問題再進行優化調整，然后有施工單位根據設計圖紙進行施工。但在這個過程中會因為各方信息交流不暢、協調困難等問題，發生各種本可以避免的碰撞。并且在實際工程施工過程中，土建、機電、裝飾裝修等各個施工單位可能因為趕工期等各種原因，難以顧及各專業間的協調，使得施工過程中相互之間出現矛盾。

從另一方面來說，在建筑行業日益發展的大環境下，從業人員的數量也越來越龐大，在這種情況下，從業人員的專業知識難以得到保證。而施工人員專業素質參差不齊，是影響管線綜合排布質量的又一個難點。

2 BIM技術概述

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，BIM技術起源于美國，現今在國外多個國家已經運用的較為成熟。BIM技術具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。BIM的本質就是把數據轉化為信息，以三維虛擬現實建模為基礎，將建筑工程項目中所涉及到的各種相關信息集成得到工程數據模型。[1]

3 傳統管線綜合排布方法的缺陷及BIM技術的應用優勢

傳統管線綜合排布僅僅是利用Autocad軟件進行圖紙繪制，只能表示某個截面或局部范圍內的信息，有較大的局限性。并且在傳統的二維圖紙中，各單專業的管線在整合后，會顯得比較凌亂復雜，更加難以準確的把握各種系統管線的排布位置和標高，難以暴露管線的碰撞情況。

而BIM軟件通過對機電安裝各單專業的二維圖紙轉換為三維模型，再將其進行整合，通過三維模型的信息集成，可以便捷的檢測出各單專業間管線的碰撞情況和不合理的地方，再利用BIM技術優化性的特征，可以在BIM軟件里對各項碰撞問題提出優化方案，進行深化設計，從而更輕易的解決以往施工中可能出現的問題。由此可以看出BIM技術的應用思路是，先繪制出各專業的三維模型，在對其進行模型整合，然后利用碰撞檢查得出檢查報告，最后進行優化分析，解決碰撞問題。

4 工程應用案例

4.1 工程概況

某宿舍樓工程總建筑面積為3255.03m2，占地面積1421.22m2，結構類型為鋼筋混凝土框架結構。機電工程包括給排水、電氣、消防噴淋、暖通專業。

4.2 BIM應用軟件的選擇

本項目創建機電模型選用廣聯達公司旗下的Magicad軟件。相比Revit軟件，它體量更輕，對電腦配置要求更低，運行更加流暢。另外，Magicad具有龐大、完善的產品族庫，內嵌歐洲最大的產品建模數據庫，其中包括了70多個供應商的數十萬種不同類別的產品。除此之外，Magicad還具有計算管道水力和預留洞口等功能。這使得在機電建模過程中，可以更加準確完善的繪制和添加模型構件，得到更精確的機電模型。模型整合軟件也選用的是廣聯達BIM審圖軟件，因為它能夠導入Revit和Magicad軟件模型，也可以實現模型整合、碰撞檢測、凈高檢查、碰撞優化等操作，滿足管線碰撞檢測、優化調整的需求。

4.3 工程應用

4.3.1 分專業建模

根據設計圖紙，對該工程的機電部分進行分專業建模，其中消防專業和給排水專業共用一個底圖，其模型在同一底圖中繪制，共用一個項目工程文件。完成單層單專業的模型創建后，就需要把各層模型文件進行整合。在整合時，為了使各層模型能夠實現從三維幾何外形的疊加及三維模型信息的疊加和整合，我們需要建立連接點，通過連接點的功能，我們可以準確的定位上下層模型間的相對位置關系，使模型能夠精確的疊加整合在一起。由于機電專業涉及系統繁多、管線緊密、難以區分，所以對不同管道和橋架按系統用顏色進行了分類，發揮了BIM技術模型可視化特點的優勢，方便查看，為碰撞檢查等工作帶來便利。

4.3.2 模型整合及碰撞檢查

各專業模型的整合是進行機電安裝中管線碰撞檢測的前提和基礎，利用廣聯達BIM審圖軟件作為三維模型集成平臺，將各專業模型整合在一起，如圖1所示，然后進行碰撞檢查。

圖1 給排水、電氣、暖通、消防模型整合圖

碰撞檢查分為單專業碰撞檢查和多專業碰撞檢查，經過單專業和多專業管線碰撞檢測后，根據生成的碰撞分析報告，整理得出首層各專業碰撞檢查結果：給排水單專業碰撞點98個；通風單專業碰撞點20個；電氣單專業碰撞點92個；給排水與暖通專業碰撞點15個；給排水與電氣專業碰撞點19個；電氣與暖通專業碰撞點12個。

4.3.3 管線綜合排布

據上述碰撞檢測后生成的碰撞分析報告，利用BIM技術三維可視化的特性，可以直觀準確的定位到發生碰撞的管線位置，并進行優化調整，以達到管線優化排布的目的。

（1）單專業管線優化調整

以給排水為例，在給排水模型中發現了一處雨水管和排水管發生的碰撞。利用軟件內置的一鍵返回建模軟件查看修改的功能對原模型進行查看，發現是因為在二維底圖中，雨水管和排水管布置的位置太接近，而排水管和雨水管的管徑都較大，彼此之間沒有足夠的空間而導致了硬碰撞的發生。在不影響排水系統正常使用功能的前提下，對雨水管的位置進行微調，修改調整后的模型如圖2所示。

（2）多專業管線優化調整

圖2

多專業管線的優化排布比單專業管線優化更復雜，多個專業的模型整合后，管線排布更密集，也容易發生碰撞。若不能及時發現并解決碰撞問題，各專業系統則不能正常運行，出現后期發現問題再重新返工的尷尬局面，浪費人力物力。所以利用BIM技術可視化、模擬性的特點提前發現、解決管線間的碰撞問題，優化設計方案，對項目的質量和效益來說都是十分重要的。以給排水與消防為例，在首層中，給排水專業的給水管與消防專業中的消防管道發生了硬碰撞。通過對二維圖紙和模型的查看，比較分析后遵循管線排布原則對其進行優化，優化結果如圖3所示。

圖3

3 結語

通過BIM技術在本項目中的應用，在軟件中構建三維模型，對整合后的模型進行碰撞檢查，并進行優化設計。提前發現設計中的問題，避免在施工時會帶來的碰撞，達到了縮短工期，降低成本的目的。