淺談BIM技術(shù)在管綜優(yōu)化中的應(yīng)用

李清疆 王成蓮

摘 ? ?要：BIM（Building Information Modeling）技術(shù)在機(jī)電工程管道中的應(yīng)用較為復(fù)雜。利用BIM技術(shù)對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行碰撞檢查和管綜排布，可以實(shí)現(xiàn)管道走向、安裝高度及排布的優(yōu)化設(shè)計(jì)，便于工程實(shí)施安裝，實(shí)現(xiàn)空間最大化利用等。基于BIM技術(shù)應(yīng)用，分析在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)管綜集成優(yōu)化，從碰撞檢查、設(shè)備管線排布、虛擬建造等方面對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建模分析及優(yōu)化，保證管道維護(hù)空間、建筑整體凈高等需求。

關(guān)鍵詞：BIM;管線綜合;碰撞檢查

1 ?引言

人們對(duì)建筑功能的需求已由原始的“躲避惡劣氣候、自然災(zāi)害、防御野獸或敵人侵害”轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代的“安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約、環(huán)境宜居”，隨著社會(huì)的發(fā)展人們對(duì)建筑功能的需求也會(huì)更高，建筑工程中各種設(shè)備、管線也越來(lái)越復(fù)雜，在建筑工程管線綜合方面?zhèn)鹘y(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖已無(wú)法全面指導(dǎo)施工。BIM（建筑信息模型）為三維模型，可為建筑工程提供完整的、與實(shí)際一致的信息。尤其是在在管線排布優(yōu)化、碰撞檢查、虛擬施工等方面有效解決了管線布局錯(cuò)綜復(fù)雜、提升整體凈高等問(wèn)題，避免了項(xiàng)目設(shè)計(jì)變更和現(xiàn)場(chǎng)施工拆改，顯著提高了項(xiàng)目進(jìn)度及效率。

2 ?采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)二維建筑設(shè)計(jì)的對(duì)比

以某建筑工程項(xiàng)目為例，就碰撞檢查、優(yōu)化排布及施工虛擬建造方面進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 ?項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為某學(xué)校項(xiàng)目，主要以該項(xiàng)目地下空間為實(shí)例進(jìn)行分析。本項(xiàng)目地下空間包括停車(chē)庫(kù)、食堂、舞蹈室等，功能較多，且地下空間凈高要求較高。導(dǎo)致地下空間機(jī)電設(shè)備、管線之間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，須對(duì)機(jī)電專(zhuān)業(yè)涉及的給排水、智能化、強(qiáng)電、消防、暖通空調(diào)之間的設(shè)備、管線交叉進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.2 ?傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)

項(xiàng)目機(jī)電設(shè)計(jì)主要包含給排水、暖通、電氣等三大專(zhuān)業(yè)，運(yùn)用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)在對(duì)各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)完成后分別出具平面圖。其各專(zhuān)業(yè)圖紙都涉及到后期的管綜排布，采用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)進(jìn)行機(jī)電設(shè)計(jì)只能表達(dá)單一截面或局部的管線綜合，很難對(duì)工程整體進(jìn)行詳細(xì)的分析，管綜碰撞部分無(wú)法完全暴露及避免。根據(jù)二維圖紙對(duì)管線交叉的地方只能局部的進(jìn)行調(diào)整，無(wú)法考慮到管線的連貫性，容易導(dǎo)致局部管線調(diào)整后其他的位置又發(fā)生碰撞。

2.3 ?BIM技術(shù)設(shè)計(jì)

采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)可提供完整的、與實(shí)際一致的信息。其設(shè)計(jì)成果如圖1項(xiàng)目管綜優(yōu)化局部三維視圖1所示。

采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)管線綜合有著明顯的優(yōu)勢(shì)及意義。根據(jù)項(xiàng)目梁下安裝凈高在三維模型中對(duì)各管線進(jìn)行整體排布，在根據(jù)管線的走向調(diào)整平面位置，在遇到碰撞的地方利用梁彎對(duì)管線進(jìn)行上翻，提升了項(xiàng)目整體凈高以及管線綜合的美觀。采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)可以很好的完成管線之間的協(xié)作，促進(jìn)設(shè)計(jì)最優(yōu)化，同時(shí)可以保證與實(shí)際高度一致，并且可以準(zhǔn)確、及時(shí)的對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而減少設(shè)計(jì)階段及施工過(guò)程中的工作失誤，提高工作效率。

2.4 ?BIM技術(shù)在管線優(yōu)化中的運(yùn)用

在機(jī)電安裝中，管綜系統(tǒng)越復(fù)雜，設(shè)備管線越多，管線布局就更為錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)計(jì)中的問(wèn)題導(dǎo)致返工可能性就越大。在項(xiàng)目中采用BIM技術(shù)，通過(guò)revit軟件快速建模并利用模型完成深化設(shè)計(jì)，進(jìn)行管線綜合優(yōu)化提前發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并改正，減少了施工過(guò)程中的返工。

2.4.1 ?管線碰撞檢查

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)在對(duì)管綜進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)是對(duì)暖通、電氣、消防及弱電等相關(guān)專(zhuān)業(yè)施工圖平面圖疊合到一起，再按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對(duì)位置，從而確定各管線的標(biāo)高，再對(duì)關(guān)鍵性部位繪制局部剖面圖。從而管線交叉的地方很難進(jìn)行全面的分析，碰撞無(wú)法完全的暴露及避免;對(duì)管線有交叉的地方也為局部調(diào)整，沒(méi)有考慮管線的連貫性，便會(huì)導(dǎo)致解決了一處碰撞又帶來(lái)其他地方的碰撞。

利用BIM技術(shù)可以在管綜設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行碰撞檢查，通過(guò)碰撞檢查在施工前盡早的發(fā)現(xiàn)已存在或有可能發(fā)生的問(wèn)題，對(duì)施工中不合理的地方進(jìn)行各單位的商討出最佳的施工方案及解決辦法，降低了二維設(shè)計(jì)施工的返工，提高施工效率以及質(zhì)量，縮短工期。

本項(xiàng)目在對(duì)各專(zhuān)業(yè)進(jìn)行三維建模后，再根據(jù)最終應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)的圖紙對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，再對(duì)各專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行整合形成一個(gè)全專(zhuān)業(yè)模型，利用revit軟件對(duì)全專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行碰撞檢查，并自動(dòng)生成碰撞報(bào)告，將碰撞點(diǎn)盡早的反饋給各方單位進(jìn)行及時(shí)的溝通協(xié)調(diào)，減少在深化設(shè)計(jì)階段的管線碰撞及返工的現(xiàn)象。

2.4.2 ?優(yōu)化排布

傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)疊合的平面圖管線復(fù)雜繁亂，不能直觀的看出管線交叉部分。有時(shí)也會(huì)因?yàn)楣こ炭臻g、結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜性，無(wú)法完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)原則，尤其是對(duì)凈高要求比較高的情況之下，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管線進(jìn)行布置進(jìn)行調(diào)整。

利用BIM技術(shù)可在碰撞檢查后，對(duì)各專(zhuān)業(yè)管線之間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整好后再次對(duì)模型進(jìn)行碰撞檢查，檢查無(wú)誤后在進(jìn)入下一步的工作。在經(jīng)過(guò)對(duì)車(chē)庫(kù)凈高分析后，以滿(mǎn)足最大凈高要求對(duì)管線進(jìn)行排布優(yōu)化。其優(yōu)化的目的主要是為了減少各專(zhuān)業(yè)之間的沖突，降低項(xiàng)目成本，提高施工進(jìn)度。

基于BIM技術(shù)最終確定本項(xiàng)目的優(yōu)化方案為：①在確定好基本的排布原則后，以區(qū)域優(yōu)化的方式將車(chē)庫(kù)以防火分區(qū)分開(kāi)進(jìn)行優(yōu)化。②因本項(xiàng)目車(chē)庫(kù)層高過(guò)低，風(fēng)管主管道在主梁下100mm進(jìn)行安裝; 噴淋主管貼主梁安裝，噴淋支管采用上接式貼次梁安裝;電纜橋架與消防水管底部與風(fēng)管底部對(duì)齊。③根據(jù)二維圖紙建立的機(jī)電模型發(fā)現(xiàn)大部分管線比較分散，為滿(mǎn)足后期支吊架的安裝，對(duì)部分管線進(jìn)行了位置調(diào)整。并出具相應(yīng)的調(diào)整方案提交給設(shè)計(jì)方，經(jīng)設(shè)計(jì)方各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員溝通協(xié)調(diào)后對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改。④對(duì)設(shè)備房管線以及設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化排布，提升了設(shè)備房的凈高以及管線排布的美觀、整齊。

2.4.3 ?虛擬施工

傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)無(wú)法對(duì)施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題事先預(yù)料，導(dǎo)致在施工過(guò)程中存在許多的問(wèn)題，而造成局部的拆改及浪費(fèi)。在應(yīng)用BIM技術(shù)后可在施工前進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，通過(guò)4D模型進(jìn)行虛擬施工可直觀快速的將施工計(jì)劃及實(shí)際進(jìn)展對(duì)比，同時(shí)有效協(xié)同，各個(gè)單位都能對(duì)工程項(xiàng)目存在的問(wèn)題和情況了如指掌，極大的減少了項(xiàng)目在施工過(guò)程中的返工。

3 ?總結(jié)

管綜優(yōu)化工程采用BIM技術(shù)，有效地克服了傳統(tǒng)二維圖紙指導(dǎo)施工的弊端，有效的解決了多專(zhuān)業(yè)集成管理的問(wèn)題，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行碰撞檢查，不僅能消除管線交叉問(wèn)題，還能完善工程的設(shè)計(jì)，減少了在施工階段因?yàn)殄e(cuò)誤導(dǎo)致的拆改浪費(fèi)及工期延誤，進(jìn)而優(yōu)化了項(xiàng)目成本。BIM技術(shù)還可在三維模型進(jìn)行細(xì)化之后，通過(guò)相關(guān)軟件進(jìn)行貼近現(xiàn)實(shí)的模擬演示，在模型中不但能添加構(gòu)件的相關(guān)信息，還可直觀的查看構(gòu)件安裝過(guò)程。讓項(xiàng)目各方能對(duì)工程整體及細(xì)節(jié)都有了解，配合VR等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)，增加業(yè)主及相關(guān)人員的真實(shí)體驗(yàn)感。運(yùn)用BIM技術(shù)可以提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)及施工的工作效率、準(zhǔn)確度，最終提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

李清疆，男，重慶人，高級(jí)工程師，建筑專(zhuān)業(yè)，從事建筑技術(shù)、BIM應(yīng)用、建筑節(jié)能、綠色建筑、裝配式建筑、智慧建筑等方向的研究。