BIM技術在某超高層建筑機電工程中的應用

龔瑋 荀天奕

【摘? 要】超高層建筑機電工程管線十分繁雜，利用BIM技術的碰撞檢查功能和“可視化”能力，可以實現對管道尺寸、標高、路由的優化設計，從而找出管線綜合排布的最佳解決方案。本文以BIM技術管線綜合優化應用為突破口，分析超高層建筑機電設計和施工過程中對于BIM管綜優化的訴求，從優化方式、碰撞檢查、管線綜合優化、凈高分析、出圖及可視化交底等方面進行闡述，體現BIM技術應用優勢的同時，也使項目整體滿足凈高要求，最終減少工程設計變更和現場施工拆改，有效提高工程進度和建設效率。

【關鍵詞】超高層建筑;BIM;管線綜合

引言

隨著我國社會經濟水平的提高和建造技術的發展，超高層建筑以越來越豐富的形態來詮釋其獨一無二的個性。然而傳統CAD二維設計來實現超高層建筑復雜的建筑功能和結構已經存在一定的局限性，建筑信息模型（Building Information Model，BIM）應運而生。BIM是基于三維或多維數字設計和工程管理軟件所構建的“可視化”的數字建筑模型，可以為項目規劃、設計、施工、安裝、管理等階段提供設計、模擬、分析的協同平臺，開發商、設計單位、施工單位、監管部門乃至最終用戶和維護等各相關人員都可以利用三維或多維數字模型對項目進行有效的“可視化”管理。

在超高層建筑機電工程中，可以在設計之初就通過BIM軟件進行三維協同設計、碰撞檢查、凈高分析、工程量統計、施工圖出圖等得到各專業協調一致，誤差較小的施工圖，提高設計效率和設計質量的同時，可以提前解決施工過程中的問題，提高施工效率。本文將以某超高層建筑工程為例，從BIM設計流程、實施措施、應用效果三個方面闡述BIM設計的價值和必要性。

1.工程概況

本項目為某超高層建筑工程，其中1#樓：地下三層為設備用房，地下二層及地下一層為酒店輔助用房;1～5為酒店裙房，功能為酒店大堂、餐飲、會議及娛樂用房;塔樓6～37層為高檔辦公，其中16層、27層、38為避難層，39～53層為客房，54層為屋頂餐飲用房。 2#樓6～41層為辦公用房，其中16、29層為避難層，地下一、二、三層為車庫及設備用房。

基于本項目的特點、復雜程度和施工難度，亟需BIM技術進行機電設計和管綜優化。首先，超高層城市綜合體本身綜合性強，技術難度高;其次，各個專業圖紙設計銜接存在問題較多;第三，建筑功能區域多，設備種類多，管道交錯復雜，二維排布困難;第四，建筑、結構專業已施工完畢，現場洞口預留與圖紙存在不符的現象;最后，建筑內有五星級酒店，裝修施工質量要求高。因此引入BIM技術，對項目的機電管線和機房進行施工圖深化設計，以保證凈高，減少設計變更和施工返工，提高施工效率，加快項目進度。

2. BIM技術在機電工程中的應用

2.1碰撞檢查

BIM最直觀的特點在于三維可視化，利用BIM的三維技術在前期進行碰撞檢測。基于碰撞檢查的結果，提出機電安裝的整體解決方案，同時提交業主、設計單位、施工單位審核討論，形成后續管綜優化的解決方法和初步方案。

在此階段中，本項目配合業主、總承包及各專業分包、專業廠家檢測出機電管道碰撞16935處，修改設計方案662次，避免核心筒剪力墻、暗梁開洞，加固538處，避免了大量的材料浪費和人員返工現象，共計降低成本1445萬。

2.2管線綜合優化

（1）管線綜合深化設計范圍和要求。本項目管線綜合深化設計范圍包括1#塔樓、2#塔樓、避難層、裙房、地下車庫、給排水管井、空調水管井、電井以及各類機房和設備用房。

優化前，根據業主對凈高的要求，對設備類型和管線進行分類并確定優化方案，遵循盡量提高凈高、合理的避讓、降低安裝和維修成本、滿足規范和標準要求的原則進行機電管線的三維深化設計，達到BIM模型零碰撞的要求，最終出具綜合機電管線平面、剖面圖、單專業管線施工圖、節點大樣圖指導施工。同時按要求對給排水管井、空調水管井、電井出具管線布置詳圖，方便安裝和檢修。對所有機房、設備用房出具機房設備基礎平面圖、機房管線綜合布置平面圖、大樣圖、剖面圖等。

（2）深化設計工作流程。根據項目特點和涉及的專業，組建以BIM中心為后盾的項目BIM團隊。實現全專業全過程BIM技術應用，提高協同設計的質量與效率。以國家標準、省級地方標準為基礎，結合企業內部標準和管理制度，制定項目BIM標準。在軟硬件配置完整的基礎上，確定本項目的管綜深化設計工作流程。

（3）深化設計達到的效果。本項目管綜深化設計的BIM模型的精度達到LOD300+，即模型達到施工圖或深化施工圖的建模標準，優化后完整模型可以達到VR虛擬動漫效果，在工程竣工后，BIM模型交于業主及物業管理人員，對相關人員培訓三維BIM軟件后，可進行后期維護保養。

依據原始設計圖紙進行模型搭建，根據現場實際情況進行管線綜合排布，工序模擬。方便各方通過BIM模型進行工程的檢查與驗收。

本項目共完成三維深化設計1592張，包括平面圖、剖面圖、機房大樣圖、管井大樣圖等，極大提升了機電安裝工程的效率。

2.3模塊化裝配式施工、模擬施工

本項目在管綜優化的同時，還開展了基于BIM的模塊化裝配式管井研究應用，包括管井模塊化裝配式施工的工藝流程及方法、管井模塊化標準構件、管井模塊運輸技術的研究等。為提高項目裝配率、縮短整體工期，本項目采用了上述技術進行多專業一體化施工，主要實施部位為各機電管井，目的在于提前消除誤差，進一步提升項目的品質。

2.4大數據收集、管控

基于單個項目信息，整合數據，對各項目進行BIM數據、模塊采集，整理優化后進入數據庫，方便后續各項目建設時使用;BIM推廣普及達到一定程度后，可以對項目BIM技術實施情況進行管控，可以按時間段、節點將該項目BIM實施情況錄入平臺，及時掌握項目進展情況，給予項目評價、整改等。

2.5協同管理

將BIM技術與物資、商務、銷售、物業結合起來，進行協同管理，實現數據共享（補充）。房產銷售過程中可以將三維模型及VR技術相結合，讓客戶戴上眼鏡就可以感受到房間布局及裝飾效果，吸引客戶的興趣，提高業績。物業維護階段，發現機電管線、設備故障時，可以通過BIM三維模型，第一時間找到問題所在，三維模型中可以將管件、管道、設備具體型號、廠家信息、聯系方式傳入云端，更加快速的跟換，不影響客戶正常使用。

3.結語

BIM三維模型可以承載建筑工程項目中全生命周期的各類信息數據，在設計過程中通過三維可視化、協調、模擬、優化和出圖等功能，在合理的規劃和利用了建筑空間，保證使用凈空和滿足規范要求的同時，實現項目的精細化管理，提高項目決策效率，提升項目的整體質量和建設效率。

基金項目：安徽省建筑科學研究設計院2020年度（第一批）科研立項項目（NO.2020JKY-01）。

作者簡介：龔瑋（1985-），男，碩士，主要研究方向為綠色建筑與BIM技術研究。