BIM技術(shù)在暖通施工中的應(yīng)用

陳學(xué)文

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

0 引言

目前，高檔寫(xiě)字樓、商務(wù)樓、綜合樓等大型綜合性建筑越來(lái)越多的出現(xiàn)在城市建設(shè)中，而走廊、天花板和地下室的管道系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，其配備的中央空調(diào)系統(tǒng)是比較典型的管道交叉較多的系統(tǒng)，通常與其他設(shè)備系統(tǒng)共存，這樣就會(huì)導(dǎo)致機(jī)房易出現(xiàn)安裝打架問(wèn)題，致使暖通施工過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生變更和返工，從而增加工程施工造價(jià)成本，延誤工期[1]。BIM貫穿于建設(shè)項(xiàng)目從規(guī)劃設(shè)計(jì)到施工的全過(guò)程，在整個(gè)項(xiàng)目所有生命周期構(gòu)建中，BIM都起到至關(guān)重要的作用。通過(guò)數(shù)據(jù)輸入，使用BIM建立信息模型，計(jì)算并更新相關(guān)數(shù)據(jù)，可以提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)三維參數(shù)，進(jìn)而提升暖通施工質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

BIM技術(shù)的工作模式是從同一個(gè)核心分布到多個(gè)點(diǎn)，通過(guò)分散的點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相互制約和相互影響，其應(yīng)用不僅給建筑業(yè)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，還促使其成為中國(guó)建筑業(yè)最熱門的話題之一，但是目前中國(guó)建筑行業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用力度仍不夠，并未真正發(fā)揮BIM在建筑行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)[2]。例如在2015年蘭州火車站暖通安裝施工建設(shè)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用，為項(xiàng)目建設(shè)提供了模型和數(shù)據(jù)，這種模型與數(shù)據(jù)均可以為項(xiàng)目建設(shè)提供一定的幫助，但是通過(guò)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目具體內(nèi)容進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在BIM的應(yīng)用過(guò)程中，各單位以及綜合管線專業(yè)人員的溝通與協(xié)調(diào)并不順利，這就嚴(yán)重影響暖通施工的效率，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)BIM的總體分析，提出解決以上問(wèn)題的具體方案，為BIM技術(shù)在建筑業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用該打下基礎(chǔ)。

2 BIM技術(shù)在暖通施工中的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 優(yōu)化模擬的特點(diǎn)

北京古泉會(huì)議中心客房樓在建造特殊結(jié)構(gòu)時(shí)，主體結(jié)構(gòu)是向墻和柱傾斜的鋼筋混凝土框架，這種框架的施工難度大，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)一步整合現(xiàn)場(chǎng)，將二維抽象圖轉(zhuǎn)化為直觀的三維模型，進(jìn)而具有更加清晰、高質(zhì)量的圖像，實(shí)現(xiàn)施工的視覺(jué)定位[3]。2015年湖北省奧林匹克體育中心召開(kāi)了一次綜合會(huì)議，主要是利用BIM技術(shù)將給排水、電氣、暖通實(shí)現(xiàn)連接，在可視化協(xié)作設(shè)計(jì)幫助下，能夠清晰、真實(shí)地展現(xiàn)設(shè)備、管道和系統(tǒng)之間的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，大型公共建筑、復(fù)雜管線及連接特殊建筑的這種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，BIM技術(shù)可以通過(guò)視覺(jué)操作和觀察三維模型展示建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備模型和建筑設(shè)計(jì)的平臺(tái)空間關(guān)系，使用不同的顏色和圖案分析設(shè)備狀態(tài)信息，可以在3D中簡(jiǎn)單直觀地看到設(shè)備維護(hù)與待處理設(shè)備相關(guān)的信息。同時(shí)，通過(guò)BIM技術(shù)模型的應(yīng)用，可以將復(fù)雜管道的空間關(guān)系表達(dá)為邊界元，使管道更具柔性，提高設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)要求的理解能力。

2.2 可觀可視的特點(diǎn)

2015年，在長(zhǎng)春萬(wàn)豪東方廣場(chǎng)城市項(xiàng)目建設(shè)中，其暖通、消防、給排水等設(shè)計(jì)均采用BIM技術(shù)，其具備的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，施工方法，施工前模擬孔定位等均可以提前反映施工的難點(diǎn)。在上海SOHO外灘項(xiàng)目中采用BIM模擬施工方案，可以直觀了解所有施工的內(nèi)容，包括施工的具體安裝時(shí)間節(jié)點(diǎn)，提高施工安全性。BIM技術(shù)中的三維可視化和時(shí)間軸是4D模擬功能，參與者可以根據(jù)自己的情況和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行交流，通過(guò)調(diào)整局部，能避免施工過(guò)程中所產(chǎn)生的糾紛。同時(shí)，BIM技術(shù)中具備的云平臺(tái)也可以方便業(yè)主、設(shè)計(jì)院和施工方的實(shí)時(shí)操作，整個(gè)工程內(nèi)容均可以在云平臺(tái)內(nèi)查看，并實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的無(wú)障礙交流，針對(duì)施工期間出現(xiàn)的問(wèn)題可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并由多方經(jīng)過(guò)討論后有效解決，進(jìn)而提高解決問(wèn)題的效率[4]。

2.3 計(jì)劃精確的特點(diǎn)

2015年，上海花木城商品房改造項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)工程材料的細(xì)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化綜合方案體系，可有效節(jié)約項(xiàng)目成本。2015年，北京某醫(yī)院工程采用BIM技術(shù)，準(zhǔn)確地計(jì)算材料消耗，這樣可以避免設(shè)計(jì)尺寸的誤差，降低成本并減少材料浪費(fèi)。通過(guò)對(duì)以往建筑項(xiàng)目分析后可以發(fā)現(xiàn)，以往項(xiàng)目成本管理通常需要對(duì)項(xiàng)目過(guò)程中的建筑學(xué)信息進(jìn)行總結(jié)協(xié)調(diào)后方可獲得結(jié)構(gòu)、性能和節(jié)能效果的資料，而IBM技術(shù)的應(yīng)用可以為精細(xì)管理的工程數(shù)據(jù)提供豐富的信息資源。

3 BIM技術(shù)在暖通施工中的應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)是一種貫穿于工程建設(shè)生命周期的技術(shù)模式，可以有效提高工程建設(shè)管理水平，提升整體工程經(jīng)濟(jì)效益，與機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)安裝相比，可以提升安裝效果。一般來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在施工階段的價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①三維渲染：可以直觀演示三維效果，將信息模型和三維建筑集成到建筑物施工信息系統(tǒng)中，根據(jù)建筑平面圖提供的信息，能夠直觀顯示管道位置和大型設(shè)備的布置情況以及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工潛存問(wèn)題，并對(duì)施工方案和施工順序進(jìn)行4D仿真，比較和選擇不同施工體系。三維渲染的內(nèi)置信息模型能夠有效提高渲染效率，為業(yè)主提供更直觀的三維顯示，進(jìn)而促進(jìn)施工單位測(cè)量的準(zhǔn)確性；②計(jì)算精度高：通過(guò)建立與6D相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)和BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，可以快速、準(zhǔn)確地計(jì)算工程量，為工程建設(shè)管理提供所需信息，有效提高工程建設(shè)管理質(zhì)量和效率[5]。同時(shí)，利用BIM模型計(jì)算材料設(shè)備消耗，能夠控制和預(yù)測(cè)成本；③減少浪費(fèi)：在工程施工期間，如果無(wú)法快速準(zhǔn)確地獲取大量工程數(shù)據(jù)來(lái)規(guī)劃和整合資源配置，就會(huì)導(dǎo)致施工難度變大，而IBM技術(shù)的出現(xiàn)可以使施工企業(yè)快速、準(zhǔn)確地獲取施工現(xiàn)場(chǎng)第一手?jǐn)?shù)據(jù)信息。BIM技術(shù)在暖通施工中可以模擬整個(gè)過(guò)程，包括工程建設(shè)中的勞動(dòng)力、機(jī)械、材料、項(xiàng)目規(guī)劃、成本預(yù)算和場(chǎng)地布置等，通過(guò)動(dòng)態(tài)演示的方式，模擬整體施工的全過(guò)程，在模擬過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)施工預(yù)期效果以及施工中可能存在的問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題分析后進(jìn)行設(shè)備的選型及布置，建立預(yù)加工模型進(jìn)行虛擬分割，形成預(yù)加工輸出三維構(gòu)件加工圖和安裝圖，在提升施工效率的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。BIM最直觀的特點(diǎn)是三維可視化，在項(xiàng)目初始階段，可以使用3D技術(shù)對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行碰撞檢查，有效減少管道系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的碰撞，提高設(shè)計(jì)方案的可操作性。同時(shí)也可以從建筑空間上進(jìn)行高效的超限操作，并根據(jù)施工進(jìn)度對(duì)人力資源和環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分了解項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度，如果出現(xiàn)質(zhì)量、進(jìn)度、成本等問(wèn)題，則可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的成本管控，進(jìn)而提高建設(shè)項(xiàng)目的管控能力。

4 BIM技術(shù)在暖通施工中的綜合應(yīng)用

傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中，機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為三個(gè)獨(dú)立的部分：電、給排水和暖通系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)計(jì)，各專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)將圖紙拆分成若干張，暖通專業(yè)方案分為通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等；專業(yè)給排水方案分為給排方案、消防方案等；電氣專業(yè)方案分為照明、能源、火災(zāi)報(bào)警等[6]。由于機(jī)電系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜，一般只需在專業(yè)之間的復(fù)雜區(qū)域畫(huà)一些剖面，就可以為以后的項(xiàng)目打下基礎(chǔ)，但是這種二維設(shè)計(jì)存在一定的隱患，后期施工中如果專業(yè)管線布置不暢，就會(huì)影響系統(tǒng)的吊裝控制存在機(jī)電管道、設(shè)備與民用梁沖突、安裝運(yùn)輸空間不足等問(wèn)題。BIM技術(shù)下其工作模式完全改變，根據(jù)真實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)專業(yè)、可視的系統(tǒng)框架，所有電氣管道系統(tǒng)和設(shè)備必須在設(shè)計(jì)階段做好安裝位置的設(shè)計(jì)，只有當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備的位置確定后，才能在模型中顯示出來(lái)，形成具體的系統(tǒng)布局。同時(shí)，IBM技術(shù)在初步設(shè)計(jì)階段，需要管理人員和集成專家進(jìn)行專業(yè)溝通，提前確定管道位置，需注意的是“小管道讓位給大管道，有壓讓位給無(wú)壓，無(wú)傾斜讓位給傾斜”遵循“終點(diǎn)、能量、水下”的原則，在這階段，首先要總結(jié)管道設(shè)計(jì)前期存在的問(wèn)題，如果初步確定的全局管理原則沒(méi)有問(wèn)題，就應(yīng)該改進(jìn)圖紙和建筑模型的設(shè)計(jì)，首先是無(wú)壓水管，然后是暖通空調(diào)風(fēng)管、現(xiàn)低專業(yè)橋、暖通專業(yè)水管、供水和專業(yè)排水等，通常情況下，管線的整合往往需要多學(xué)科的合作，通過(guò)共同協(xié)調(diào)提供暖通施工質(zhì)量[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在傳統(tǒng)建筑行業(yè)中，暖通工程在設(shè)計(jì)和施工階段都面臨著許多問(wèn)題，而如何解決這些問(wèn)題也是建筑行業(yè)的核心，主要體現(xiàn)在資源共享上，包括協(xié)同模式、管道設(shè)計(jì)和施工過(guò)程。BIM信息技術(shù)與暖通施工中可以具備一定特點(diǎn)，包括可視性、模擬性、信息一致性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)與國(guó)外先進(jìn)的BIM技術(shù)兼容，通過(guò)薄型精確的模型，能精確地統(tǒng)計(jì)資料細(xì)節(jié)，為項(xiàng)目管理提供準(zhǔn)確的信息，例如材料進(jìn)場(chǎng)從原材料清單中獲取信息；優(yōu)化原材料選擇和成本估算等。目前，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)BIM技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢，在使用中還存在很多問(wèn)題，特別是在最后操作維護(hù)方面還存在很多不足，因此，要想進(jìn)一步推動(dòng)BIM技術(shù)在中國(guó)建筑業(yè)的應(yīng)用，則需要個(gè)人、企業(yè)和國(guó)家的共同努力。