淺談BIM技術在機電設計中的應用

魏中文 鄭光榮

摘 要 BIM技術的應用越來越廣泛。協同設計的理念很好地解決了設計過程中的管線碰撞問題，能直觀、準確地表現出每個區域的凈高，提前發現不滿足凈高要求的區域，使建筑行業走向低能耗、低污染和可持續發展的道路。

關鍵詞 BIM技術;協同設計;碰撞檢測;凈高分析

前言

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目相關信息的詳盡表達。BIM模型設計的實質是建立信息化、參數化的建筑模型，在建筑整個生命周期內將各種相關信息整合，并對項目進行有效把控管理的一種設計模式。2011年5月，住建部頒布了《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》[1]、隨之啟動了BIM標準的編制，在施工圖設計中BIM技術的應用日趨廣泛。

1BIM技術在機電設計中的應用

近年來，建筑種類越來越多樣化，其功能也越來越豐富，給機電專業（暖通、電氣和給排水專業）的設計帶來了更高的挑戰。智慧建筑、綠色建筑、低碳建筑等新概念層出不窮，在有限的建筑空間中需要容納更多的機電設備[2]。以某機場項目為例，該項目為大空間空調、通風、排煙系統，風管尺寸非常大，同時電氣、給排水專業設備管線相互交叉。傳統CAD二維設計圖紙根本無法全面表示出各管道間位置，尤其是在管線密集的節點施工難度大，不能高效的指導施工進程。BIM技術的可視化、精細化設計提高了機電設計的質量;在同一設計平臺下建立中心文件，能夠實現各專業之間信息的實時同步，解決了傳統設計中信息丟失和滯后的問題。在整個建筑生命周期中，任何工作人員在使用該模型時，都可以獲得準確而完整的數據;對設計階段的優化、施工階段的指導以及業主的決策，起到精準、高效的作用。BIM技術使傳統的建筑設計各專業在同一個中心文件下開展設計工作，從而實現了真正意義上的三維協同設計。BIM模型里各管線空間位置明晰，各個方位的管線、設備布置很全面，施工人員可根據模型施工。

2模型的建立與設計

在機電樣板文件的基礎上鏈接建筑、結構模型，建立機電中心文件，創建后放置在公共服務器上，機電專業不同設計人員在各自本地計算機上創建自己的本地文件，在設定相關參數后進行各自的設計，并實時同步中心文件上其他專業的新內容，同時將自己的新內容同步到中心文件上，這就實現了實時共享、協同設計。

傳統CAD設計采用的是在二維平面上進行設計，BIM技術實現了三維模型的建立。Revit繪圖軟件提供了二維平面和三維模型兩種狀態，在二維平面中可以繪制設備、管線及連接橋架并標注相關信息，在三維模型中呈現各種機電設備實際位置與樣式等信息。

3模型的應用

3.1 管線優化

以空調機房為例，機房設備及風管尺寸大且管線多，施工難度相對較大，BIM建模后根據模型合理調整管道分布，將機房風管分為三層布置，優化機房內設備和管道位置，高效指導施工，如圖1所示。

3.2 碰撞檢測

機電各專業之間的協調工作貫穿于BIM設計的整個過程，其實質是將設計過程整合到同一個中心文件中，因此各專業管線如果出現碰撞會直觀地體現出來，設計人員可在三維模型中核對存在問題的地方，各專業之間及時協調，并修改各自的設計，在設計過程中就解決了管線沖突的問題。

在大型、復雜的項目施工過程中，經常遇到管線之間或管線與結構構件之間發生沖突的情況，造成返工或者怠工，這會帶來時間或者經濟上的浪費，甚至存在安全隱患或者發生安全事故。碰撞檢測是BIM中一個很實用的功能，能夠在設計的工程中避免上述問題的出線。通過對機電各專業之間的管線進行碰撞檢測，發現并及時調整有管線沖突的位置。Revit軟件自身具有碰撞檢測功能，通過Revit導出的NWC文件，利用Navisworks軟件的Clash Detective功能實現不同模型的碰撞檢測，導出碰撞檢測報告，清晰顯示碰撞的部位和碰撞管線的ID。通過查找設備的ID，能迅速找到碰撞的位置，及時調整碰撞點，尤其在大型項目中，管線復雜且密集，通過這一方式能節省大量時間。

3.3 凈高分析

通過BIM模型，可以直觀、準確地表現出每個區域的凈高，根據各區域凈高要求及管線排布進行凈高分析，可以提前發現不滿足凈高要求的部位，及時做出相應調整，確定合理標高，保證吊頂高度，避免后期設計變更，從而縮短工期、節約成本。如圖2所示，該區域要求凈高3600mm，設計模型凈高3200mm，經凈高優化后達到業主要求。

4結束語

BIM技術實現了數據信息的交流和共享。協同設計能夠實現各個專業在同一個中心文件下進行設計，能及時發現并解決設計過程中出現的管線碰撞問題，避免了給施工造成返工或浪費，降低生產成本、提升生產質量，使建筑行業走向低能耗、低污染和可持續發展的道路。

參考文獻

[1] 住房和城鄉建設部.2011-2015年建筑業信息化發展綱要[J].建筑設計管理，2011，28（7）：7-10.

[2] 汪軍.基于BIM的MEP方案可施工性論證與優化研究[D].重慶：重慶大學，2014.