BIM技術在IDC數據中心的應用

文/紀爽

云計算、大數據等技術的快速發展，帶領數據中心產業進入了飛速發展的軌道。互聯網數據中心（Internet Data Center，簡稱IDC）機房需求日益增長。IDC數據中心是IT工業的重要基礎設施，是一個結構復雜、管線眾多的大型工程。

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。

IDC數據中心遇上BIM技術，將帶來數據中心建設的新革命。

1 BIM的概述

1.1 BIM技術的介紹

BIM即“建筑信息模型”，運用BIM技術作設計的過程，不是純粹是3D設計，而是個虛擬的建筑模型，是一個包含了項目設計全部信息的綜合電子數據庫。在這樣一個真實的數字化的模型中，可以任意的輸出平面、剖面、立面，以及各種細部詳圖、建筑材料、門窗表，還可以輸出預算報表、施工進度等等。隨著數字化、信息化及智能化技術的發展，以BIM技術為核心的多種3D軟件日趨完善和成熟，在提高設計質量、縮短時間、節約成本等方面，有著2D CAD軟件無法比擬的優勢。

1.2 BIM技術的作用

隨著項目的進展，數據信息將更加豐富，更加詳盡。三維可視化模型基于最先進的三維數字設計和工程軟件所構建的“可視化”的數字建筑模型，

1.2.1 碰撞檢查，減少返工

BIM技術最大的特點就是3D可視化，首先根據綜合管線確定的標高、位置，建立BIM模型，將土建、機電、暖通、給排水、消防管路等模型進行融合，利用碰撞檢查功能，直接生成碰撞表單，對其進行篩選歸類，歸納形成分析結果，逐個調整及優化。避免了施工時各專業管線碰撞，減少返工帶來了損失，最后施工人員可以利用碰撞優化后的三維管線方案，進行施工交底、施工模擬，提高施工質量。

1.2.2 墻體開洞

在碰撞檢查后的BIM模型里，為模型中穿墻的水管、風管、橋架進行開洞，并自定義選擇是否添加套管，支持自定義修改套管的計算規則。完成開洞后，導出墻體開洞施工圖，大大提高了土建施工時，墻體開洞的效率和準確性。

1.2.3 虛擬施工，有效協同

運用BIM技術協助施工組織設計，對關鍵工藝、工序等進行模擬，優化施工組織設計。運用 BIM技術模擬大型機電設備吊裝，提供4D動畫演示，驗證吊裝方案合理性。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測，大大減少建筑質量問題、安全問題，減少返工和整改。

1.2.4 3D渲染，宣傳展示

BIM模型可以真實還原圖紙中的設計效果，讓用戶脫離傳統的平面線條，通過導出的3D動畫，給人以最真實感和直接的視覺沖擊。結合二次渲染工具，提升了3D渲染效果及精度，可以更加直觀的給業主及客戶介紹設計理念，大大增加了中標率。

1.2.5 圖紙導出，指導施工

根據碰撞檢查后的BIM模型，可直接導出施工圖紙，提供關鍵節點及或整體的綜合平面圖、深化剖面圖紙等。各種平面、立面、剖面圖紙和材料表都從BIM模型中得到。一些特殊構件的加工圖紙，也可以在完成建模后導出，指導廠家加工生產。

2 實際工程案例

2.1 概述

寶之云IDC四期數據中心項目工程為多層互聯網數據中心（IDC）建筑，筑總面積63167m2，3層建筑，首層設置冷凍機房、高壓配電室、低壓配電室、ΕPS、小機房、通信機房等其他輔助用房，二層、三層分別設置微模塊機房、核心機房及低壓配電室、UPS室、蓄電池室等。

本工程機房數量多、建筑面積大、機房內的管線設備復雜以及可靠性要求高。機房內的關鍵設備運行所需要的環境因素，如供配電系統、暖通系統、機柜、消防系統、安防系統、綜合管線等是關鍵的物理基礎設施，其安全穩定的運行決定了本工程的建設成功與否。

2.2 BIM應用

根據《上海市建筑信息模型技術應用指南（2017版）》的要求，BIM技術的實施是全系統的應用，以實現BIM價值的最大化。寶之云IDC項目的BIM應用是以工程建設項目的全員、全專業、全過程建設和管理為總體目標。寶之云IDC項目BIM技術應用的總體實施應滿足全面管控工程項目的品質、成本、工期和效率的根本訴求。利用BIM技術的過程模擬實現對施工進度的有效掌控；利用基于BIM技術的協同管理優勢，確保寶之云IDC項目管理效率的大幅提高。

（1）針對寶之云IDC項目機電系統復雜的特點，各專業在深化設計階段應用BIM技術解決管線綜合以及與建筑結構的碰撞問題，包括施工圖紙的直接沖突、管線設備安裝時的操作空間、設備檢修必須的空間占位、大型設備吊裝和運輸路線分析等，在施工實施之前解決上述問題，達到確保工程質量、控制工程造價的目標。

圖1：碰撞表單

圖2：墻體開洞圖

圖3：變壓器信息

圖4：橋架明細表

本項目涉及各類管線34種，碰撞檢查反反復復50余次，解決碰撞點1000余處，對于減少因“錯、缺、漏、碰”導致的設計變更，促進設計效率和設計質量的提升，起到了非常大的作用，也為后續的管線快速、正確施工，奠定基礎。碰撞表單如圖1所示。

（2）根據碰撞、優化后的BIM模型可以直接標識出管道穿梁、穿墻和樓板的位置和尺寸，再結合規范要求，直接出墻體開洞圖（圖2），指導土建施工，大大縮短了開洞施工時間，且提高了開洞的準確性。

（3）通過BIM模型進行可視化施工交底，擺脫托了傳統平面圖紙的復雜性及難溝通性，讓施工單位更加直觀的了解工程整體概況、施工難點，有一種身臨其境的現場感。3D模型+CAD圖紙的結合，讓施工變得更加簡單高效，更便于項目各方掌握項目過程，以及核查施工成果。

（4）在碰撞完成的模型里，加入時間元素，建立一套4D施工進度模型，可以隨時更新完工情況，觀察項目進度，結合施工進度計劃，實時了解項目各節點狀況。并為材料設備的采購、加工生產和安裝提供形象直觀的計劃。記錄實際施工進度的4D模型，為進度與計劃的偏差分析提供準確的數據。

（5）竣工模型中的機電設備包括型號規格、制造商、供應商、安裝日期、使用壽命、維修周期等參數，為運維提供詳盡準確的信息。變壓器信息如圖3所示。

（6）輔助工程量計算，為工程造價分析提供參考。

BIM模型是一個富含工程信息的數據庫，利用BIM模型生成設備材料明細，可精確計算整個項目或區域的工程量。橋架明細表如圖4所示。

應用SPSS 22.0統計學軟件進行數據分析，計量資料以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，P<0.05表示差異有統計學意義。

（7）利用模型生成施工圖。利用軟件輸出所有需要的施工圖紙，在軟件里建立所有需要的施工圖框，然后把項目信息，施工說明，平面圖，立面圖，剖面圖，和詳圖排列在這些圖框里。這樣，用軟件便完成了一套完整、準確的施工圖。如圖5所示。

圖5：導出的施工圖

2.3 項目總結

在本工程中，運用了BIM技術。采用Revit搭建了全專業的三維模型，采用Navisworks對各專業模型進行綜合、碰撞檢測后返回調整三維模型，最終實現各專業間協調無碰撞，完成管綜設計、吊架設計、墻體開洞設計，并導出CAD施工圖紙和可視.nwd模型文件指導施工。并根據施工單位及監理單位需求導出任一關鍵節點的三維視圖，用于指導施工和檢查施工成果。

BIM模型輸入依據為各專業提出的資料，提供管線走向，大致標高。經過BIM管綜設計，再反給各專業修改管線平面定位和標高，對碰撞集中的部位進行協調解決，消除所有碰撞點。BIM技術運用輸出成果有：

（1）新建機房全方位精準建模。

（2）所有房間和走廊管綜的碰撞檢查，并依據模型對各業提出修改意見并及時調整。

（3）室內綜合管線圖（平面、剖面）。

（4）確定墻體開洞并導出施工圖，指導施工。

（5）給相關專業提吊架資料或復核吊架定位。

（6）根據施工需要導出關鍵節點的三維立體圖片（jpg）

（7）提供Naviswork模型，項目組和施工單位如有需要可實時查閱任何節點的模型。

在Navisworks模型中，給各專業的每一種不同的管線都設定了唯一對應的顏色，便于各方面間協調確認和可視化交流，以及為施工單位施工參考。

基于BIM的相關輔助設計中，BIM的參數化和可視化對于施工圖的修改和碰撞檢測、管線綜合具有立竿見影的效果，提高了設計的質量和效率。

3 結語

BIM技術正在引領一場全新的工程建筑行業的革命，將設計師從傳統的的2D時代帶入了3D甚至4D時代。BIM是一項信息化、智能化的技術，服務于項目全生命周期，隨著BIM技術的不斷探索，在IDC數據中心這種大型項目里，BIM技術的應用將不斷積累大數據化的信息資源，為建設項目的設計施工運營管理全過程提供加強大的技術支撐。