BIM技術(shù)在某宿舍樓工程機(jī)電管線優(yōu)化排布中的應(yīng)用

張 燕 鄧麗君

（西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)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(yè)或系統(tǒng)分設(shè)原則及管線排布簡潔美觀原則等，但是因為在機(jī)電安裝中，各個專業(yè)的管線錯綜復(fù)雜，難以進(jìn)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(shè)項目建設(shè)，遵循的方式常常是設(shè)計院把建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝等專業(yè)分開設(shè)計出圖后，再將其進(jìn)行組合協(xié)調(diào)，找出其中存在的問題再進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，然后有施工單位根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行施工。但在這個過程中會因為各方信息交流不暢、協(xié)調(diào)困難等問題，發(fā)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(jī)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(yè)間的協(xié)調(diào)，使得施工過程中相互之間出現(xiàn)矛盾。

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

2 BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，BIM技術(shù)起源于美國，現(xiàn)今在國外多個國家已經(jīng)運用的較為成熟。BIM技術(shù)具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點。BIM的本質(zhì)就是把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，以三維虛擬現(xiàn)實建模為基礎(chǔ)，將建筑工程項目中所涉及到的各種相關(guān)信息集成得到工程數(shù)據(jù)模型。[1]

3 傳統(tǒng)管線綜合排布方法的缺陷及BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

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

而BIM軟件通過對機(jī)電安裝各單專業(yè)的二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，再將其進(jìn)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(yè)間管線的碰撞情況和不合理的地方，再利用BIM技術(shù)優(yōu)化性的特征，可以在BIM軟件里對各項碰撞問題提出優(yōu)化方案，進(jìn)行深化設(shè)計，從而更輕易的解決以往施工中可能出現(xiàn)的問題。由此可以看出BIM技術(shù)的應(yīng)用思路是，先繪制出各專業(yè)的三維模型，在對其進(jìn)行模型整合，然后利用碰撞檢查得出檢查報告，最后進(jìn)行優(yōu)化分析，解決碰撞問題。

4 工程應(yīng)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(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。機(jī)電工程包括給排水、電氣、消防噴淋、暖通專業(yè)。

4.2 BIM應(yīng)用軟件的選擇

本項目創(chuàng)建機(jī)電模型選用廣聯(lián)達(dá)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(chǎn)品族庫，內(nèi)嵌歐洲最大的產(chǎn)品建模數(shù)據(jù)庫，其中包括了70多個供應(yīng)商的數(shù)十萬種不同類別的產(chǎn)品。除此之外，Magicad還具有計算管道水力和預(yù)留洞口等功能。這使得在機(jī)電建模過程中，可以更加準(zhǔn)確完善的繪制和添加模型構(gòu)件，得到更精確的機(jī)電模型。模型整合軟件也選用的是廣聯(lián)達(dá)BIM審圖軟件，因為它能夠?qū)隦evit和Magicad軟件模型，也可以實現(xiàn)模型整合、碰撞檢測、凈高檢查、碰撞優(yōu)化等操作，滿足管線碰撞檢測、優(yōu)化調(diào)整的需求。

4.3 工程應(yīng)用

4.3.1 分專業(yè)建模

根據(jù)設(shè)計圖紙，對該工程的機(jī)電部分進(jìn)行分專業(yè)建模，其中消防專業(yè)和給排水專業(yè)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(yè)的模型創(chuàng)建后，就需要把各層模型文件進(jìn)行整合。在整合時，為了使各層模型能夠?qū)崿F(xiàn)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(zhǔn)確的定位上下層模型間的相對位置關(guān)系，使模型能夠精確的疊加整合在一起。由于機(jī)電專業(yè)涉及系統(tǒng)繁多、管線緊密、難以區(qū)分，所以對不同管道和橋架按系統(tǒng)用顏色進(jìn)行了分類，發(fā)揮了BIM技術(shù)模型可視化特點的優(yōu)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(yè)模型的整合是進(jìn)行機(jī)電安裝中管線碰撞檢測的前提和基礎(chǔ)，利用廣聯(lián)達(dá)BIM審圖軟件作為三維模型集成平臺，將各專業(yè)模型整合在一起，如圖1所示，然后進(jìn)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(yè)碰撞檢查和多專業(yè)碰撞檢查，經(jīng)過單專業(yè)和多專業(yè)管線碰撞檢測后，根據(jù)生成的碰撞分析報告，整理得出首層各專業(yè)碰撞檢查結(jié)果：給排水單專業(yè)碰撞點98個；通風(fēng)單專業(yè)碰撞點20個；電氣單專業(yè)碰撞點92個；給排水與暖通專業(yè)碰撞點15個；給排水與電氣專業(yè)碰撞點19個；電氣與暖通專業(yè)碰撞點12個。

4.3.3 管線綜合排布

據(jù)上述碰撞檢測后生成的碰撞分析報告，利用BIM技術(shù)三維可視化的特性，可以直觀準(zhǔn)確的定位到發(fā)生碰撞的管線位置，并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到管線優(yōu)化排布的目的。

（1）單專業(yè)管線優(yōu)化調(diào)整

以給排水為例，在給排水模型中發(fā)現(xiàn)了一處雨水管和排水管發(fā)生的碰撞。利用軟件內(nèi)置的一鍵返回建模軟件查看修改的功能對原模型進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致了硬碰撞的發(fā)生。在不影響排水系統(tǒng)正常使用功能的前提下，對雨水管的位置進(jìn)行微調(diào)，修改調(diào)整后的模型如圖2所示。

（2）多專業(yè)管線優(yōu)化調(diào)整

圖2

多專業(yè)管線的優(yōu)化排布比單專業(yè)管線優(yōu)化更復(fù)雜，多個專業(yè)的模型整合后，管線排布更密集，也容易發(fā)生碰撞。若不能及時發(fā)現(xiàn)并解決碰撞問題，各專業(yè)系統(tǒng)則不能正常運行，出現(xiàn)后期發(fā)現(xiàn)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(shù)可視化、模擬性的特點提前發(fā)現(xiàn)、解決管線間的碰撞問題，優(yōu)化設(shè)計方案，對項目的質(zhì)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(yè)的給水管與消防專業(yè)中的消防管道發(fā)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(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果如圖3所示。

圖3

3 結(jié)語

通過BIM技術(shù)在本項目中的應(yīng)用，在軟件中構(gòu)建三維模型，對整合后的模型進(jìn)行碰撞檢查，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，避免在施工時會帶來的碰撞，達(dá)到了縮短工期，降低成本的目的。