建筑電氣BIM正向設計探索與思考

馬亞雄, 高 磊, 劉康發

(1.中國海誠工程科技股份有限公司, 上海 200031;2.江蘇晟唐合智建筑設計有限公司, 江蘇 常州 213000)

0 引 言

近年來,Revit等軟件的出現使建設工程全壽命周期可視化、數據化成為可能。從手工繪圖到CAD制圖再到Revit等軟件,建設工程設計越來越精細,在設計階段得以解決越來越多的問題。借助建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM),可保證建設工程質量、進度和投資合理可控。

1 現階段BIM正向設計的難點

(1) 設計周期長。從CAD輔助設計環境到操作復雜的Revit建模環境,在設計進度緊張情況下費時費力又很難達到現階段的出圖效果。目前,主流模式依然是CAD出圖,Revit翻模解決碰撞,并非BIM正向設計[1]。

(2) 難以滿足施工圖審查深度。現階段國內建設工程設計文件審查大部分仍采用藍圖或者PDF電子文檔,而非Revit模型。對于BIM正向設計,需要生成合理合規、符合深度且內容完整的PDF圖紙(包括平面圖、系統圖和說明圖例等)。對于建筑電氣,Revit注重BIM建立和應用,平面信息相較CAD之于圖紙深度和規范標準的要求尚有不足。如Revit平面設備連線采用導線,不夠靈活,無線型區分,且還存在“飛線”表達,無法滿足現階段設計文件審查深度要求;若自動生成平面設備連線,需要建立系統(電力系統、數據系統等),工作量大,且生成系統圖無法滿足現階段設計文件深度要求。現階段,建議采用詳圖線完成設備之間的連線,而詳圖線存在線型少、遇設備時詳圖線不會自動打斷等問題,使平面圖的繪制工作量巨大[2-3]。

(3) 解決三維碰撞問題。從設計管理角度出發,Revit核心是可視化設計,在設計階段需要解決碰撞和原本在后期深化或施工配合階段才需要解決的問題,如火災報警按鈕與配電箱或者燈具開關的碰撞,在CAD輔助設計中由于處于不同系統平面圖且不會相互參照,無法直觀判斷是否碰撞;火災感煙探測器距風口、障礙物的距離在CAD輔助設計中僅以文字說明約束,無法直觀判斷是否滿足規范要求;布置橋架時,準確的結構專業梁寬和梁高獲取困難,僅考慮路徑最優,在CAD輔助設計中無法直觀判斷橋架路由是否有碰撞,與其他專業管線或障礙物間距是否滿足規范要求。

以上問題集中在設計階段,增加了設計階段的工作量,對設計管理的要求和挑戰更高。在目前項目設計進度普遍緊張的情況下,采用BIM正向設計舉步維艱。

2 BIM正向設計基本流程和需要注意的問題

2.1 BIM正向設計基本流程

全新項目基本流程如圖1所示,若有前期項目樣板積累,可跳過步驟1。

圖1 全新項目基本流程

步驟1,建議采用已有項目樣板或者Revit自帶的電氣項目樣板,可節省工作量。步驟2,應采用正確的方法創建中心模型文件,否則可能會導致各專業項目基點不一致的情況發生。步驟3,標高和軸網應為單獨工作集,鏈接各專業模型應為單獨工作集,其余見后續工作集相關規則方法建議。步驟4,確保鏈接模型位于正確的工作集,各專業項目基點一致。步驟5,基于建筑標高創建相應樓層平面,不建議天花平面用于出圖,但可用于設備調整視圖;建筑空間結構復雜項目,應確保建筑的每個房間都被完整地表達在樓層平面。步驟6和步驟7同步進行,保證鏈接模型實時更新,及時溝通解決碰撞。步驟8,在確保解決所有碰撞后方可創建視圖樣板用于出圖。步驟9,應同時繪制系統圖、說明和圖例,建議采用在一個空白樓層平面加范圍框的方式;確保樓層平面內容表達完整,滿足審圖要求。步驟10,檢查樓層平面是否出現設備消失等問題,鏈接文件均為半色調和底圖顯示。

2.2 BIM正向設計需要注意的問題

在設計階段電氣設計人員需要注意如下問題,才能發揮Revit優勢以完成BIM正向設計。

(1) 設備布置時打開三維視圖。通過樓層平面和三維視圖的配合調整,將設備放到正確位置,如燈具吸頂不懸空、開關貼墻不碰撞、配電箱柜高度合理等。此項工作為各專業進行碰撞的基礎和前提,必須嚴格貫徹執行。

(2) 在進行本專業設備布置時,打開所有專業的所有工作集,模型類別全選中且無過濾器限制內容顯示,這樣才能在樓層平面中看到與其他專業設備的碰撞,配合三維視圖以解決碰撞。此項工作是較于CAD輔助設計最大的區別和優勢。

(3) 各專業均是采用中心模型文件和本地模型文件同步且鏈接中心模型的協同設計方式。基于建筑電氣專業的特殊性,在進行電氣燈具、火災感煙探測器、墻面燈具開關和插座等布置時必定會關注每個房間的吊頂、墻壁、門等信息。因此,布置設備過程中遇到問題時,應盡快與對應專業溝通,如結構梁突出吊頂下、建筑吊頂高度不合理導致吊頂內設備無法安裝,墻和柱的關系不合理等。如遇到問題要及時溝通,使各專業對模型逐步完善,以形成良性的設計協同。

Revit優勢是可視化設計。本專業設備未放置在正確位置,僅考慮平面出圖不注重模型中設備的布置;不顯示其他專業的設備,看到碰撞或不合理而忽略;遇問題不及時溝通等情形,違背BIM正向設計基本理念。

設備布置界面如圖2所示,在進行電氣設備布置(左側)時,應同時打開三維視圖(右側),將設備放置在正確的位置且保證與其他設備間間距合理、美觀。

3 BIM正向設計規則方法和技巧

3.1 BIM正向設計規則和方法

(1) 各專業間的提資和收資。提資采用單獨的樓層平面,圈注云線,文字注釋提資內容,打成PDF留檔,樓層平面的命名建議為“提資專業-TO-收資專業-內容簡單描述-日期”,如“暖通-TO-電氣-防火閥-20200412”。收資采用按鏈接視圖方式,選擇對應的樓層平面即可。整個過程中要保留PDF。因為BIM正向設計是Revit模型逐步完善的設計過程,到最終階段模型中原本提資的相關內容可能會不見(刪掉或者挪位置等)。

圖2 設備布置界面

(2) 各專業工作集建立,僅為本專業(出圖、提資或者篩選查詢)服務,不專設工作集為其他專業服務。如暖通建立“空調通風”工作集用于空調平面出圖,其中有風管、風機、排氣扇,電氣需要在照明平面圖顯示排氣扇,在動力平面圖顯示風機。此時不應該要求暖通專業去建立關于區分風機和排氣扇的工作集,這對于暖通費時且沒有意義,應由電氣專業創建過濾器來解決風機和排氣扇的顯示問題。工作集界面如圖3所示。

圖3 工作集界面

(3) 各專業族和族類型的命名必須準確表達設備類別和設備名稱。如暖通風機族可以看出是個風機,而不僅是“機械設備”。這是其他專業進行設備過濾的基礎,不能1F風機稱為“風機”,到2F風機稱為“風扇”,同一項目的族名稱及類型名稱必須統一、有規律。

(4) 建筑電氣專業關于動力配電系列內容的收資。關于配電設備相關信息的收資,建筑電氣專業應該提出字段名稱,如設備功率、設備電壓、設備編號、設備名稱等,將字段交于暖通、給排水等提資專業,在需要提資的族參數(實例參數)中加入以上字段(需注意單位設置)。將以上字段設為共享參數,項目統一保存共享參數文件。提資專業將準確的數據填入以上字段對應的族參數中,建筑電氣專業可通過創建機電設備標記族提取以上信息,也可創建明細表得到機電設備總功率,用于負荷計算。共享參數應用界面如圖4所示,會使專業間聯動更加實時方便。

圖4 共享參數應用界面

(5) 建筑電氣出圖時,建議采用建筑專業模型軸網,一般可不復制監視(需要分區出平面圖時建議復制監視),其余專業鏈接模型中應關閉軸網工作集。建議復制監視建筑專業模型標高,標高和軸網應為單獨工作集。各類鏈接模型采用主體視圖,通過樓層平面的視圖范圍調整和平面區域配合,得到滿足圖紙表達的樓層平面。有人提出,建筑專業建立專門的用于底圖的樓層平面,其他各專業采用按鏈接視圖,選中對應的樓層平面即可。這樣做也是可以的,但是不夠靈活且增加建筑專業的工作量。按鏈接視圖時,注釋是無法調整和移動的,如房間標記、門標記等會出現遮擋設計內容的情況,故不建議。

(6) 設備族文件的創建采用三維實體族(應正確選用族類別)內嵌套二維詳圖項目族的形式。二維詳圖項目族用于樓層平面顯示、圖例表繪制、系統圖繪制,其不會隨著樓層平面比例的變化而變化(滿足要求)。詳圖項目族內不建議出現文字注釋,必須出現時建議采用詳圖線繪制文字。三維實體族用于解決末端碰撞,實體尺寸應盡量可以滿足目前市場上絕大部分產品的外形尺寸,且留有合理的余量,避免施工時設備安裝困難。不需開設材料僅是平面表達的設備,采用詳圖項目族即可。三維實體族可見性設置為精細,二維詳圖項目族可見性設置為中等,樓層平面采用中等視圖,放大詳圖采用精細視圖,以滿足出圖需求。

3.2 BIM正向設計技巧

(1) 當相同類別的設備有相同外形且尺寸分類有限時,可采用一個可變尺寸的三維實體族嵌套有限數量的用于二維表達的詳圖項目族來實現。通過創建不同的族類型,改變尺寸約束類型參數和詳圖項目族可見性類型參數來創建不同尺寸和不同圖面表達的族。

(2) 建筑電氣專業中,應急照明燈具和應急疏散標識燈具、聲光報警器和手動報警按鈕的CAD輔助設計習慣會出現平面二者疊放的情況(實際三維中應是上、下貼墻壁裝)。創建設備族時,需要創建一個關于偏移(二維詳圖項目族基于三維實體族基點的偏移)的實例參數,在需要偏移時輸入偏移的數值即可。

(3) 建筑電氣中會用到既可以吸頂安裝又可以貼墻壁裝的設備,如燈具、消防應急廣播等。創建采用基于主體“面”的族來實現,同樣需要嵌入二維詳圖項目族作為平面顯示,此時需要在對應立面上插入二維詳圖項目族,否則當壁裝時平面不會顯示二維詳圖項目族。

4 BIM正向設計思考

現階段BIM正向設計建議滿足了國內設計審查文件的要求,最大程度上利用Revit優勢,有助于熟悉BIM正向設計。此外,應關注并熟悉Revit或相關軟件二次開發的以下功能:利用空間參數進行照度計算,創建電力系統以自動生成配電系統圖、導線自動連接、自動生成精確的管線材料表、設備信息參數聯動修改、自動校驗保護電器和線纜等。

5 結 語

Revit及相關軟件作為輔助設計工具,電氣設計人員要熟練掌握和靈活應用。本文介紹了建筑電氣BIM正向設計探索與思考,可為將來建設工程全壽命周期采用BIM技術做好準備。