基于BIM技術的裝配式機電優化研究

李想

摘 要：傳統的機電工程設計自身存在著許多的缺點，往往有時候還會影響工程的質量，最終產生較差的使用效果，造成建筑物使用壽命、能耗、空間、經濟等極大的損失。為了解決上述問題，文章以2017年北京住博會裝配式機電展臺為例，以BIM技術為研究工具進行優化研究。

關鍵詞：機電工程；裝配式機電；BIM

中圖分類號：TU17 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）27-0135-02

Abstract： The traditional mechanical and electrical engineering design has a lot of shortcomings， and sometimes it will affect the quality of the project， resulting in poor results， resulting in building life， energy consumption， space， economic and other huge losses. In order to solve the above problems， this paper takes the assembly electromechanical exhibition stand of Beijing living Expo 2017 as an exemplar， and uses BIM technology as a research tool to optimize the research.

Keywords： mechanical and electrical engineering； assembled mechanical and electrical engineering， BIM

引言

近些年來，隨著裝配式建筑發展持續升溫，中央和地方政府相繼出臺多項政策，大力推動裝配式建筑發展。2016年以來，在國家政策導向下，我國新型裝配式建筑發展步伐已全面提速，國家層面產業化發展政策即將出臺，住建部也將“全面推進裝配式建筑”，列為全國建設領域2016年度八大重點工作任務之一。[1]國家戰略形勢迫切需要我們在裝配式建筑設計過程中，秉承轉型升級的觀念，依靠技術創新，研發、采用綠色新材料、新產品、新工藝，從粗放型向集約型轉變、從經驗化向流程化轉變，實現節能、節水、節材、節時，全面提升建筑行業整體技術水平，從而促進綠色可持續發展。[2]基于BIM的裝配式機電技術可以更好的優化機電管線排布，提高設計效率以及現場施工效率。通過對機電展臺進行優化研究，為實際工程中機電管線優化提供借鑒意義。

1 裝配式機電與BIM技術

1.1 BIM技術

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一項全新的思維方式和技術模式，該概念由美國的Chuck Eastman博士于30年前首次提出，國內目前的主流認識將BIM界定為“全壽命期工程項目或其組成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享數字化表達”[9]如今正受到建筑行業的高度重視。我國工程建設業從2002年以后開始接觸BIM理念和技術，現階段國內BIM 技術的應用以設計單位為主，還遠不及美國的發展水平及普及程度，整體上仍處于起步階段，遠未發揮出其全生命周期的應用價值。[3]

通過BIM技術實現對建筑項目各個階段的信息集成與管理，對建筑單體以及群體進行性能模擬并分析處理，可提高相應的經濟效益與環境品質[4]。在大型機電安裝工程中，利用BIM技術的可視性、協調性、模擬性、優化性和可出圖性，可有效地解決管線交叉矛盾，優化空間布局，提高施工質量和效益，在機電設計中發揮了舉足輕重的作用。[5]

1.2 裝配式機電

裝配式機電工程在大型民用建筑中成本約占20～30%，是裝配式建筑的有機組成部分。裝配式機電工程大致流程為三維模型最初設計，然后把風管，水管，抗震支吊架等圖紙模型拿到工廠進行預制化加工，最終拿到現場進行最終組裝。裝配式機電相對獨立、具有獨特的技術特點。在建筑物設計方案確定后，結構體系已經定型，空間的主要影響因素是機電管道、設備，空間的舒適性、功能性需要機電維持；建筑壽命周期內的運維成本的70%屬于機電損耗；機電設計與安裝的質量決定了工程的綜合品質。因此大力發展裝配式機電將成為今后機電工程的主流。

1.3 裝配式機電采用BIM技術的必要性

BIM技術應用將會大大提高建筑業的生產效率，提升建筑工程的集成化、精細化程度，使設計、施工到運營整個全生命周期的質量和效率顯著提高、成本降低，給建筑業的發展帶來更高的效益及全新的模式。

BIM技術可以幫助樓宇自動化系統實現對整個建筑的所有公用機電設備的管理和控制，包括建筑的空調與通風監控系統、給排水監控系統、照明監控系統、電力供應監控系統、電梯運行監控系統、綜合保安系統、消防監控系統和結構化綜合布線系統等等，提高建筑的管理水平，降低設備故障率，保障建筑物及建筑物內工作人員的安全，提供舒適的環境，節約能源，減少維護及營運成本等。由此可見，BIM對于裝配式機電的重要性不言而喻。

2 裝配式機電模塊展臺

2.1 裝配式機電展臺最初設計階段

最初設計的展示臺由無動力太陽能，預制化水管、內保溫風管、電橋架以及起到固定作用的抗震支吊架組成。由于此前并沒有相關類似的集成模塊的設計經驗以及組裝經驗，展品的設計還較為單調，在集成化方面，雖然管路之間在圖上最初設計排布集成化程度高，但是工作進行到組裝階段的時候，由于抗震支吊架在空間排布上占用了大量位置，因此管線的排布受到限制，集成化程度有所降低，以至于最終排除了一些管線。圖1是在最初設計的展示臺成品，為后面的展示臺設計提供了寶貴經驗。

展示臺管線的排布較為松散，而且在現場組裝時與最初設計時差距較大，空間利用率低，支吊架鋼材浪費過多，與實際工程管線還有較大差距，管線的集成度還遠遠沒有達到預期效果。

2.2 裝配式機電展臺改進設計階段

為了能夠充分展示機電集成一體化展臺，通過汲取的之前設計的一些經驗，主要對展臺進行以下幾方面的優化。

（1）截取某工程機電管線實際斷面作為展臺管線排布斷面，并且預留出檢修口。

（2）水管添加上法蘭，絲扣，卡箍等連接方式更加貼近實際工程。

（3）抗震支吊架通過BIM設計進一步減小占用空間。

（4）各個管線的密集程度大幅增加，整體不再松散。

（5）增加了后排集成管井和展臺一同展示。

2.3 裝配式機電展示臺優化的目的與意義

在保證抗震架整體的大小幾乎沒有太大變化的同時，排布了更多的機電管線，使得機電管線的集成化大幅提升，內保溫風管，鍍鋅水管，電橋架的凈高度相對于原設計有所提升，并且大大提升了空間的利用率，并且和實際工程斷面吻合，為工程提供相應的樣例。

3 結束語

第十六屆北京住博會的主題是發展裝配式建筑、促進綠色發展，各個參展企業單位充分響應政府大力發展裝配式建筑的號召并且充分迎合展會主題在裝配式建筑上也是集思廣議，其中作為裝配式建筑中不可分割的一部分——裝配式機電集成系統也有相應的展示。一個優質的裝配式建筑勢必有著與之相配套的優良的裝配式機電系統，而在裝配式的發展上，裝配式機電尚且還處于萌芽階段，它的推廣以及付諸實施還是需要一定的時間，畢竟目前無論是從最初集成管線的精細化設計還是到工廠的預制化加工階段以及最終拿到現場進行裝配式組裝等等各個階段都需要非常完善的經濟基礎、人員素質基礎、科研能力基礎等必不可少的條件，因此裝配式機電的發展也面臨著更多的挑戰和沖擊。

如今中國正處于一個裝配式建筑高速發展的時代，國家政策的大力支持以及建筑施工的迫切需求無疑成為了裝配式建筑發展的催化劑。在環境保護日益重要的今天，傳統的建筑施工方法已經不能完全滿足建筑升級轉型的需求，既而發展裝配式建筑就成為了這個時代的主題。與裝配式建筑相配套的裝配式機電系統的發展相對還是不太成型，機電管線相當于一個建筑物的筋絡血脈，如果也能實現全面的預制化、裝配化施工，那么無疑對于裝配式建筑的發展的成熟起到極大的促進作用。機電工程在民用建筑內裝系統中與空間、文化、品質密不可分，更是裝配式建筑的有機組成部分。

最后希望能夠通過對于裝配式機電展示臺的優化設計為大型實際工程項目提供積極借鑒意義。

參考文獻：

[1]葉浩文，江國勝，周沖.裝配式建筑三個一體化的發展思考[J].建設科技，2016（Z1）：50-52.

[2]王穎.裝配式混凝土結構住宅機電系統設計整體解決方案研究[J].建筑科學，2017（02）：148-157.

[3]周建亮，吳躍星，鄢曉非.美國BIM技術發展及其對我國建筑業轉型升級的啟示[J].科技進步與對策，2014（11）：30-33.

[4]張寧波，陳曉文.機電安裝工程暖通空調新技術及發展趨勢概述[J].安裝，2016（04）：23-27.

[5]李燁.基于BIM在建筑電力設計中的應用探析[J].科技創新與應用，2018（14）：91-92.

[6]張丹.基于BIM的建筑工程設計優化關鍵技術及應用分析[J].科技創新與應用，2017（21）：166-167.

[7]嚴瑾.淺談BIM技術在預制裝配式住宅中的應用[J].科技創新與應用，2016（34）：257.