BIM在機電管線綜合深化設計中的應用

李 健，陳華杰

（1.中電海康集團有限公司，浙江 杭州 311200；2.浙江省省直同人集團有限公司，浙江 杭州 311200）

隨著工程項目數量的增加，人們更加注重項目建設質量與建筑物的居住安全，使工程項目的復雜程度越來越高。傳統機電管線綜合設計方法是利用二維圖紙完成管線安裝設計，但單憑二維圖紙完成機電管線綜合設計、施工與優化的目標很難被實現，這種設計技術已經無法滿足當前工程項目的建設要求。通過對BIM技術的應用，設計人員在施工準備階段就可進行碰撞分析檢查，從而發現二維施工圖紙中的設計錯誤或紕漏；輕量化管理下，統籌各個部門，避免各班組各自為政而導致管線安裝混亂，增加檢修空間，減少返工，保證管線綜合設計質量，降低工程施工成本。

1 BIM技術在機電管線綜合深化設計中的應用優勢

傳統建筑電氣設計過程中的圖紙直觀性嚴重缺失，而BIM技術正好彌補了傳統設計圖紙的不足，圖紙內容更加直觀，這是其特有的優勢，也是其被廣泛應用于建筑電氣設計中的重要原因，能促進電氣設計不斷優化與改善。通過BIM技術，機電管線綜合設計過程中，設計人員根據建筑設計圖紙對管線系統進行設計與規劃，建立可視化數字模型，全面反映建筑內部空間狀況與結構，電力管線與電力通路等分布與安裝情況都被直觀呈現在模型中，設計人員可通過觀察建筑模型完成設計優化工作[1]。BIM技術構建的模型是三維立體結構，比二維結構更能直接反映建筑空間結構和電路分布的情況，提供正確的空間信息，設計人員能根據空間信息完善機電管線的設計與優化，減少由于碰撞引起的后期修改或施工錯誤，保證施工工作有序開展和預算合理性。BIM模型具有多樣性，無論面對什么樣的設計內容都能實現關聯性設計，機電管線綜合設計中BIM技術的運用可一次性完成多方面的繪制與修改，如平面圖和立體圖的繪制與修改，提高設計工作效率。

BIM技術在建筑電氣設計中主要被用于配電、照明以及消防設計等方面，設計人員可運用BIM技術的協同設計功能完成電力管線空間信息的收集與設計，然后再與實際建筑結構對比、分析，檢查其是否滿足建筑結構設計要求；發揮BIM技術的檢查作用保證電力回路的完整性與實用性，一旦動力條件改變，設計人員則要及時調整配電系統的電力通路，確保電力通路設計的完整[2]。照明系統設計過程中，設計人員需針對建筑內部各空間提出的照明標準完成照明燈具的檢查工作，確保后續安裝使用的照明分燈具符合施工規范要求，提高設計質量。

2 BIM技術在機電管線深化設計中關鍵過程的應用

2.1 基礎模型的搭建

完善基礎模型搭建的前提是確立統一的構件命名，構件命名統一才能保證模型信息具有通用性，在此基礎上實時檢測獲取的信息，如果出現碰撞問題，模型能夠快速定位具體位置，方便設計人員及時修改與調整。需注意，一定要保證建模中模型參數的精度，只有完成模型參數精度的定位之后才能推進施工工作有序開展。以建模建構種材質的增加、類型等信息為例，機電模型中添加類型、用途等信息，是對圖紙進行一個全面的檢測，保證圖紙完整性，避免設計缺陷，為施工工作開展提供有效的指導，進一步細化與分類，就可達到精確定位的目的。

結構建模的主體是建筑內部的主要構件，如梁柱、墻板等構件的建模，主要建模對象是二次結構墻、門窗和樓梯[3]。建筑結構模型如圖1所示。

圖1 建筑結構模型

2.2 管線設計綜合碰撞分析

管線設計碰撞現象是機電設計管理中普遍存在的問題，一旦發生碰撞情況必定會對施工質量造成不好的影響，導致管線系統功能發揮不能正常發揮。針對該情況，相關人員可以應用BIM技術從三維角度檢查管線空間分布情況，及時發現并確定碰撞發生的部位，采取針對性措施修正。管線設計碰撞檢查的對象主要是排水管道、暖氣通風管、電氣設備等管線與建筑結構質之間發生的碰撞。管線系統結構與分布情況較為復雜，如果同時進行碰撞檢測，會影響檢測效率與檢測質量，所以要盡可能地避免碰撞檢測同時進行，以檢測功能正常運行為前提，再減少對建筑實體的檢測量，檢查管道與建筑空間碰撞情況，確定碰撞點，繼而改善與優化[4]。尋找碰撞點可通過Revi軟件的使用來實現，找到碰撞點之后還可自主生成碰撞報告，為建模人員提供設計修改的正確信息。常見碰撞如圖2所示。

圖2 強電與弱電碰撞及噴淋與給水管碰撞

2.3 管線綜合調整

首先，確定凈空目標要求，避免隨意布置，提高對空間的利用效率。其次，調整機電模型中建筑結構與豎井的碰撞。其中，梁柱碰撞調整之前要檢查碰撞管線的整體走向，確定走向部位是否存在其他碰撞點，有則進行整體調整，無則局部調整；墻板碰撞檢查的前提是確定結構位置是否存在預留洞，并記錄生成碰撞報告，檢查中如果發現預留洞與管道位置不符，需及時更新模型，并調整模型內部的預留洞口，保證其符合管道位置，準確定位；豎井碰撞，調整中對需要保溫的部位預留保溫層厚度，緊貼墻壁。最后，確定機電管線碰撞調整原則，記住要以專業設計規范為標準。機電管線設計原則是電讓水、水讓風、小讓大等原則。電纜橋架與線槽的安裝高度越高越好，低位安裝通風管道，分開布置電纜橋架與液體輸送管道；控制水管與橋架的水平凈距不得小于400mm，較差最小凈距為300mm；強、弱電線槽之間留有間距，避免二者互相“打架”；管道交叉布置應秉承小管讓大管、有壓讓無壓的原則，避免管道碰撞。調整前后對比圖如圖3、圖4所示。

圖3 調整前多處碰撞

圖4 調整后無碰撞

2.4 優化設計

完成相應步驟的綜合調整之后，得出完整立體化的模型建構，然后進行優化設計，做好細節方面的處理。例如，模型中的管線屬于細節處理，通過適量的檢查與查詢，可完成管線綜合分布模型的建立。管線模型建立要求建模人員全面掌控每段管線的數據，并作為施工中的參考數據，確保模型建立的完整性，內容不僅包括管線安裝施工設計，還包含施工計劃與管理等功能，同時跟隨施工過程發揮指導作用。另外，還要確保模型設計顏色與參數的統一，以便施工人員參考，推動工程施工有序開展。

3 落實保障措施

3.1 爭取建設單位的全力配合

有了建設單位的全力配合，才能形成三位一體的溝通渠道，保證建設單位、設計單位與監理單位之間的有效溝通。模型建立過程中，對于設計圖紙中存在的問題提出設計變更，并向三個單位上報變更的原因，爭取盡快得到三個單位的變更簽認。需要注意的是，導出的深化設計圖必須是機電模型綜合調整后所生成的，才能得到設計單位的簽認，并以此作為合法施工依據。

3.2 三維可視化交底及指導施工

BIM技術運用下完成機電管線設計的優化，使工程項目實現三維可視化設計，從而完成三維模型可視化交底工作。無論是面對多么復雜的建筑空間，都可被三維模型直觀反映，如配電室、鍋爐房及制冷機房等，它們的管道與設備布置相當復雜，這時就要從不同角度及方位完成技術交底工作，讓工人在模型觀看中直觀了解管線具體走向，同時深刻了解與認識管線避讓方案。只有這樣，才能在實際管線施工中嚴格按照圖紙內容操作，避免返工，提高工作質量與工作效率。

4 結語

總之，BIM技術是一種新興設計技術，其在建筑設計中的應用不僅提高了機電管線綜合設計工作的質量，還彌補了傳統設計中線路碰撞分析的不足，避免安全事故發生，保證施工質量與設計水平。