BIM 數字化建造技術在安裝工程中的應用

汪周建

（中建二局安裝工程有限公司上海分公司杭州項目部,浙江 杭州310021）

1 概述

數字化建造是未來建筑業發展的一個重要方向，極大地減少了機電安裝施工現場的管道碰撞，為節省建造成本提供了技術途徑。BIM技術的可視化、信息化、精細化為建筑行業帶來了深遠影響。BIM技術在凈高分析，預留洞口，精細化材料計劃，施工方案模擬，虛擬建造，設備運維信息管理，三維圖紙深化，下料放樣，碰撞檢測等都有重要應用。

在鍋爐房，制冷機房，消防泵房，管道井，強電井，弱電井，生活水泵房的施工中，由于管道密集，空間狹窄，常常出現水管與風管、橋架，結構梁發生碰撞。現代建筑功能日益復雜，由于傳統二維平面圖紙無法在同一張圖紙反映出給排水，電氣，暖通空調，消防，自控弱電等多個專業的綜合空間信息，容易產生標高沖突，安裝位置占用等情況，而人工檢查各專業CAD 圖紙之間的管道碰撞，工作量大，且容易出現遺漏，給施工帶來成本風險和工期風險。而BIM技術對于安裝工程的精細化，節約成本和工期有著獨特的技術優勢。

2 工程概況

2.1 項目概況

表1 鍋爐房設備參數

丹陽苑鍋爐房位于陜西商洛市商州區泰宇時代天地丹陽苑小區地下車庫內，包含鍋爐房、換熱站工藝系統及通風、排煙系統。鍋爐房、換熱站的供熱范圍:16#、17#、18#、19#、20#、21#樓地析采暖系統。建筑層數及高度:16#、17#樓為地上18 層, 建筑高度:59.8m。18、19#樓為地上11 層。建筑高度:36m。20、21#樓為地上11 層。建筑高度:40.9m。采暖系統分區:16#、17#樓1～9 層為低區,10～18 層為高區。其余樓層不分區均為低區供暖，6 棟樓總建筑面積:76422m2。采暖熱負荷:低區:3770kw；高區:1235kw。采用兩種方案：真空燃氣熱水鍋爐2.8MW（2 臺）和模塊化熱水鍋爐1.1MW（5 臺），為本小區提供供暖熱源。采用2 個析式熱交換機組，分別為高區，低區供暖；鍋爐房設備參數如表1。鍋爐房整體三維鳥瞰圖。如圖1 所示。本項目采用BIM技術，對鍋爐房內的供熱管道、通風管道、排污管道進行了管線綜合，并針對兩種方案進行了數字化、虛擬化安裝，作了比較，并對兩種方案進行了優化，解決了風管與水管以及閥門之間的碰撞，提高了空間利用率和使用功能的需求。

圖1 丹陽苑鍋爐房

圖2 硬件配置

圖3 方案一 鍋爐房事故通風系統和水系統

圖4 方案二 鍋爐房水系統

2.2 軟件硬件概況

本項目采用三維BIM軟件，使用建筑信息三維建模，采用高新能ThinkPad 筆記本圖形工作站，滿足本項目的3D 建模和深化設計的要求；電腦硬件配置如圖2。

3 BIM 建模

在收到設計院提供的完整版鍋爐房風平面，鍋爐房水系統CAD 平面圖紙后，開始熟悉圖紙，了解各個系統所采用的設備資料，包括設備具體參數、設備尺寸，便于建模。與項目團隊其他成員進行溝通，明確具體的安裝方式、操作空間、維修空間、接口參數，為機電安裝圖紙的優化提供前提條件。

3.1 建筑圖紙導入

在建筑圖紙導入到BIM軟件中，先進行鍋爐房建筑的建模，必須保證結構柱，墻體，樓析，門窗，軸線的準確，保證建筑模型的精度，并使鍋爐房建筑的三維可視化，為下一步的機電模型的搭建提供定位依據；因為機電管道、設備的定位尺寸都是以軸線或柱子作為參考的，所以必須保證建筑模型的精確性。

3.2 鍋爐房機電和換熱站工藝圖紙的導入

針對方案一，采用2 臺2.8MW 的真空燃氣熱水鍋爐，進行機房的設備三維布置。先布置鍋爐水系統和換熱站的工藝系統。然后布置鍋爐房的風系統，包含事故排風系統，日常通風系統和地下值班室、走道的排煙系統，如圖3 所示。

針對方案二，采用5 臺1.1MW 的燃氣模塊化熱水鍋爐，進行機房的設備三維布置。布置鍋爐水系統和換熱站的工藝系統，如圖4 所示。

在管道的三維深化布置中，要同時滿足業主對空間利用率的要求，保證凈高，滿足業主對使用功能的要求。同時還要考慮施工規范，保證安裝維修、系統調試的間距，為以后移交物業做好基礎；對各個專業管道進行綜合排布，使各個專業管道能夠協調安裝，避免管道碰撞和現場返工，使管道集中區域能夠布置合理、美觀整齊，保證工藝管道的觀感質量；將表1 中的鍋爐房設備參數錄入到建筑模型中去，包含設備的品牌、供應商、幾何尺寸、生產日期、設備價格、產品合格證。

3.3 管線綜合的布置原則

保證有壓管道避讓無壓管道，水管不能穿越橋架上方，小管避讓大管，橋架避讓風管，冷水管避讓熱水管。同時還要考慮到管道坡度，橋架放線空間，電纜的彎曲半徑的要求。

3.4 標高分析及碰撞檢測

本項目進行了管道碰撞檢測，在機房中共發現碰撞3 處。如圖5，圖6 所示。

經分析發現，碰撞主要為是水管與風管發生碰撞，水管與吊裝設備發生碰撞。主要是由于標高局部沖突，不同管線路由發生交叉重疊；在進行碰撞檢測后，開始管線的調整優化，修改圖紙，減少返工，并形成最終的機電深化圖。

4 應用效果

通過本次BIM深化建模，改變了傳統CAD 的疊圖方式查找管線碰撞，采用3D 數字化建造技術，提升了建筑施工效率，為機電專業的精益建造提供了技術支持。隨著數字化、信息化在建筑行業的滲透，BIM技術必然給傳統建筑安裝工程帶來顛覆性的改變，對促進我國建筑業的技術與國際接軌帶來積極影響。

圖5 碰撞檢測：風管與水管局部碰撞

圖6 碰撞檢測：水管與柜式離心風機箱碰撞