BIM 技術在消防泵房機電工程中的運用研究

黃 勇

（湖南消防實業有限公司，湖南長沙 410007）

0 引言

我國的建筑行業隨著國家經濟快速發展而不斷壯大的同時，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術在其中的應用也更為廣泛和深入，在機電工程中代替了傳統的施工技術來實現工廠化預制和裝配化施工，加速推動建筑安裝施工企業的轉型與升級發展。針對系統比較復雜的消防泵房機電工程，在有限的空間內開展機電工程建設與安裝，需要應用專門的BIM 工作站來優化施工方案、提升施工質量，降低工程施工成本的同時提高經濟效益。

1 工程概況

某公共建筑工程項目采用框架剪力墻結構形式，其里面為曲面，裙房為S 型方式布置，分為2 棟塔樓，此工程總共有地上14層、地下2 層，建筑面積為28 659 m2，在此工程項目中還包括必要的排水、消防噴淋、照明、火災自動報警和防排煙等系統。在空間比較狹小的消防泵房內設置了多個系統，如果按照傳統的平面管綜方法進行排布，由于系統比較多，難以清楚地展現不同系統中各個管線的位置和關系。為此，在此工程建設中提出了采用設立BIM 工作站并應用BIM 技術來優化施工方案的策略。

2 BIM 技術在機電安裝工程中應用優勢

在此類機電工程施工中應用BIM 技術，可比較全面地展現模型的屬性信息，提供可視化優勢。對于前者，通過此技術所構建的BIM 模型包括了機電安裝工程中的管段、橋架和設備等屬性信息，不僅可以反映傳統平面圖紙標識的材料和規格型號等內容，還可以具體反映管段、橋架和設備的標高、生產廠家以及進場、加工、安裝、驗收時間等，及相應的安裝與驗收責任人等信息，實現對上述各類信息的高度集中，便于為工程建設和施工單位提供全面的施工信息，在方便施工和管理的同時，也便于開展后期維修。

可視化是BIM 技術應用于工程建設時最顯著的優勢之一，通過精準模型來直觀反映工程建設中的各類管線空間位置和走向。應用傳統方法開展機電安裝工程建設時，需要具有較高專業程度的工程技術人員嚴格按照平面機電安裝圖紙開展施工和管理，同時還要求工作人員具有良好的空間思維能力來想象管線的走向。而BIM 技術以三維模型進行展示，降低了對工程技術人員的識圖、讀圖能力要求，發揮BIM 技術可視化的優勢，同時可對漫游視頻進行渲染，便于工程技術人員直觀地觀察管線密集部位和復雜節點位置、關注重點區域中的布管情況和對室內凈高進行漫游檢查等。

3 BIM 技術在消防泵房機電工程中的具體運用

3.1 創建模型及管綜優化

在對設計圖紙進行詳細解讀并掌握設計意圖和原理后，提升模型創建的效率和準確性，在模型創建過程中重點關注機電安裝工程中的管道材料、標高、系統類型和連接方法等內容，盡量減少模型創建后的修改工作。此模型創建工作具有較大的工作量，需要不同專業的工程技術人員共同繪制。在考慮上述基本屬性的同時，還要掌握業主方和自身施工需要的屬性參數，保證通過正確且精確的模型來開展后續工作，如利用模型開展碰撞檢測工作：將創建的土建和機電模型鏈接后，可以開展不同類型的碰撞檢測工作，主要是對水管、風管和橋架、土建等開展碰撞檢測。碰撞檢測后開展管綜優化，核對土建和機電模型的正確性，掌握管線排布的有限順序和設計警告的要求，優化碰撞檢測中檢測出的碰撞點，按照有壓管讓無壓管、水管讓風管、小管讓大管、附件少的管道讓附件多的管道等方式進行優化，完成優化后再次開展碰撞檢測（圖1）。

圖1 某節點優化前后對比

3.2 三維可視化技術交底

在傳統的機電工程建設之前需要結合設計圖紙要求開展技術交底工作，但是此種方式僅能展示管線的平面位置關系，無法對管線的空間位置關系進行清晰交底。通過BIM 技術的應用，利用BIM 模型對泵房的漫游視頻進行渲染，通過三維視圖來展示其中的復雜節點，更好地幫助施工人員理解設計意圖并掌握其中的施工操作要點，同時幫助管理人員更好地開展現場指導和管理工作，實現技術、管理和施工人員之間溝通效率的提升，減少由于溝通不及時、不準確造成的施工拆改現象，實現管理水平的提高和施工風險的降低。還可以利用模擬視頻對復雜節點位置的施工工序開展施工模擬工作，如針對泵房中數量比較多的DN150 管道，其具有較大的管徑且布置比較密集，需要在施工過程中重點關注管道間距、閥門附件的安裝間距和支吊架的布置間距等。通過BIM 模型的施工模擬來提供管道和閥門實際尺寸等相關數據，同時模擬其中的重點部位，觀察其安裝次序，實現對施工方案的持續優化。

3.3 支吊架的應用

在傳統的支吊架布置過程中，主要是在設計文件和相關圖集標準的基礎上進行布置，參考依據只是對最大間距和單管的支吊架間距進行規定，不適合管線密集的泵房進行單管支吊架的設置。通過手工的方式進行多管支吊架的計算比較繁瑣，需要計算管道和管內介質的自重等靜載、管內介質對管道的沖擊動載等，具有較大難度。而應用BIM 技術中的MagiCAD 軟件分析支吊架的受力狀態，在此基礎上開展支吊架的綜合布置和試算，可以得出最優支吊架的布置方案，在滿足相應設計文件和圖集標準要求的同時，節約材料和成本（圖2）。還可以輸出支吊架下料加工圖紙，按圖紙中的吊桿和橫擔長度進行下料，指導原材料的采購和預制加工，節省了現場測量工作量，縮短工期，也有利于保障下料尺寸的準確性。

4 實際應用效果分析

圖2 支吊架的應用

利用BIM 技術開展消防泵房機電工程安裝的某試點工程，得到當地政府部門高度關注的同時，也被當地的新聞媒體跟蹤報道，建成后獲得了一定獎項，并在當地樹立了良好口碑。此工程通過BIM 技術的應用，在工程施工之前提前解決土建和機電工程等不同專業之間相互矛盾和碰撞的問題，預判施工中可能出現的問題，借助三維技術交底幫助施工人員更好地理解設計意圖、掌握施工操作要點，降低了施工難度和拆改工作量。借助BIM 精準模型直接導出具體工程圖和下料加工圖，不需要依靠平面圖和經驗估算管道數量等工作，也節省了現場下料、加工、測量等繁瑣工作，保證了下料加工精度，使此工程施工時間縮短了5 d 左右。應用BIM 技術需要組建專門團隊統籌不同部門共同開展，提升了不同部門之間的合作能力和團隊凝聚力，經過此工程施工培養了一批BIM 技術人才，積累了在同類工程項目中應用BIM 技術的成功經驗。

5 結語

在消防泵房中的機電工程建設過程中，通過BIM 技術的應用可以開展管線綜合設計和碰撞檢測工作，減少對平面圖紙和設計意圖的誤解而造成的施工錯誤問題，發揮其可視化的三維技術交底優勢來明確其中的管線空間位置關系，確保施工人員具體施工操作的精確性。還可以應用其中的支吊架來提升下料尺寸的精確性，縮短施工周期。在此類機電工程中應用BIM 技術表現出工程施工可視化和高效化等優勢，對提升工程項目管理水平和參建單位溝通協調能力具有重要作用，推動工程施工企業管理向更加精細化的方向發展。