BIM在預(yù)制裝配式智慧化機(jī)房中的應(yīng)用

彭軍，朱洪濤

（信陽學(xué)院，河南 信陽464000）

1 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，對建筑行業(yè)提出了更高的要求，在建筑領(lǐng)域首先提出了“智慧建造”生產(chǎn)理念。傳統(tǒng)的建筑行業(yè)存在許多不足，比如，工程管理水平有待提高、建筑建設(shè)效率較低，建設(shè)過程中對周圍生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生一定不良影響。而裝配式建筑可以解決這些問題。在智慧化機(jī)房建設(shè)過程中使用BIM 技術(shù)，同時(shí)，結(jié)合預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，可以解決預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工過程中出現(xiàn)的問題。

2 預(yù)制裝配式建筑

預(yù)制裝配式建筑是指建筑施工前把建筑工程中的主要部分或一部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件分別進(jìn)行預(yù)制，然后，運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。這樣，可以大大縮減建筑工程的工期，提高施工效率，同時(shí)，能夠確保工程質(zhì)量。并且在預(yù)制構(gòu)件建造過程中，使用更加標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化的生產(chǎn)建造方法，能夠從源頭上保障建筑物的質(zhì)量[1]。

但是，目前裝配式建筑也存在一些缺點(diǎn)。例如，預(yù)制裝配式建筑作為我國出現(xiàn)較晚的一中新型建筑形式，還缺少建筑設(shè)計(jì)和施工方面的綜合型技術(shù)人才；施工進(jìn)程會受到運(yùn)輸條件等因素的制約；在項(xiàng)目施工過程中，容易發(fā)生構(gòu)件安裝錯(cuò)誤、構(gòu)件缺失、構(gòu)件實(shí)際裝設(shè)空間不夠等問題。

3 預(yù)制裝配式機(jī)房的設(shè)計(jì)難點(diǎn)

3.1 機(jī)房建設(shè)受到制約

當(dāng)機(jī)房數(shù)量較多，且項(xiàng)目建設(shè)工期相對較長時(shí)，會導(dǎo)致后期機(jī)電安裝項(xiàng)目的時(shí)間相對較少，工期安排較為緊密。若全部機(jī)房都按傳統(tǒng)方法進(jìn)行施工，由于其受制約因素眾多，機(jī)房建設(shè)結(jié)束后，會導(dǎo)致設(shè)備檢修難、噪聲大、操作管理人員工作環(huán)境惡劣（如振動、噪聲、高溫以及高濕環(huán)境）等問題出現(xiàn)。

3.2 機(jī)房設(shè)計(jì)不合理

如果在機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)過于追求結(jié)構(gòu)線條設(shè)計(jì)，會導(dǎo)致在機(jī)房可用空間小、設(shè)備繁雜的狀況下，管道排布鋪設(shè)難度增大。因此，進(jìn)行機(jī)房的管線與設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，不但要確保施工時(shí)具有足夠的作業(yè)空間，還要保障施工建設(shè)過程中銜接及整體施工完成后效果。

4 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式機(jī)房中的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)

運(yùn)用BIM 技術(shù)是我國建筑行業(yè)一次巨大的技術(shù)變革。該技術(shù)將信息與大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)和施工中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案建立建筑工程項(xiàng)目的仿真模型，將建筑建成后的效果顯示出來，并且在三維立體建筑模型中可以顯示建筑的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，更加有助于對各個(gè)不同階段建筑工程項(xiàng)目的優(yōu)化與管理，同時(shí)，也有利于建筑工程各參建方以及相關(guān)企業(yè)各部門之間進(jìn)行及時(shí)溝通，確保工程項(xiàng)目順利、安全地進(jìn)行。

4.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用

BIM 技術(shù)的應(yīng)用具體包括以下幾個(gè)方面：技術(shù)管理、進(jìn)度管理、資源管理和施工成本管理。運(yùn)用BIM 技術(shù)，首先應(yīng)將相應(yīng)的建筑數(shù)據(jù)信息錄入數(shù)據(jù)庫，建立BIM 建筑模型，結(jié)合工程項(xiàng)目的要求，直觀、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)施工圖中存在的問題，并采取合理措施保障建筑施工項(xiàng)目的順利進(jìn)行；進(jìn)行進(jìn)度管理時(shí)，利用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃模擬，管理人員可根據(jù)模擬情況找出實(shí)際進(jìn)度與進(jìn)度計(jì)劃的差異，并提出優(yōu)化方案；進(jìn)行資源管理時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)模型計(jì)算可以得出相應(yīng)的建材采購清單，在減少人工計(jì)算量的同時(shí)提高了計(jì)算精度；進(jìn)行施工預(yù)算控制時(shí)，BIM 技術(shù)可以根據(jù)建筑模型和工程計(jì)量計(jì)算準(zhǔn)則，對當(dāng)前工程項(xiàng)目的成本進(jìn)行精確計(jì)算。

另外，為了更加合理、有效地利用機(jī)房空間，在使用BIM技術(shù)進(jìn)行施工管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意協(xié)調(diào)各專業(yè)、各部門之間的關(guān)系，使其能夠進(jìn)行有效溝通，從而深化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。利用漫游的方式在BIM 模型中模擬管線排布，有利于精準(zhǔn)標(biāo)記預(yù)留或預(yù)埋管線的具體方位，最大程度上避免返工情況出現(xiàn)，在施工中遇到問題應(yīng)采取最行之有效、合理的方案進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，并事先和設(shè)計(jì)人員一同確定最終方案，及時(shí)解決施工環(huán)節(jié)中存在的問題，提高設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)效率[2]。

5 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式智慧化機(jī)房中的具體設(shè)計(jì)

5.1 應(yīng)用案例

某工程項(xiàng)目，在國內(nèi)來說屬于較為大型的城市建設(shè)項(xiàng)目，也是某省重點(diǎn)工程項(xiàng)目，是組成該省綠地建設(shè)系統(tǒng)的重要部分。作為該城市北部的中心生態(tài)規(guī)劃區(qū)域，該項(xiàng)目建設(shè)跨越了該市3 個(gè)主要城區(qū)，預(yù)計(jì)該項(xiàng)目南北向長度約6.73 km，東西向?qū)挾燃s200 m，總占地面積1.36×106m2。該建設(shè)項(xiàng)目所需機(jī)房數(shù)量非常多，僅制冷機(jī)房就需要10 余個(gè)，各種冷熱源動力站共計(jì)12 處。為提高機(jī)房建設(shè)施工速度及整體質(zhì)量，提升項(xiàng)目整體智慧化建設(shè)效率和品質(zhì)，該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)采用預(yù)制裝配式技術(shù)進(jìn)行機(jī)房施工建設(shè)。

5.2 具體設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

BIM 技術(shù)在預(yù)制裝配式智慧化機(jī)房中的具體設(shè)計(jì)包括建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電安裝。其中，建筑和結(jié)構(gòu)關(guān)系到管道、墻面和地面等部位的設(shè)計(jì)問題；機(jī)電安裝涉及實(shí)際需求和使用要求的設(shè)計(jì)深化問題。在建筑和結(jié)構(gòu)方面，預(yù)制裝配式建筑施工使用的作業(yè)場地相比傳統(tǒng)施工模式較小，具有施工時(shí)噪聲較小、節(jié)省材料、節(jié)約資源的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，預(yù)制裝配式建筑還具有施工快、強(qiáng)度低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但在進(jìn)行設(shè)計(jì)深化時(shí)，應(yīng)充分考慮預(yù)制構(gòu)件的安裝、存放等問題，確保構(gòu)件在安裝前不會受到任何損害。在機(jī)電安裝過程中，應(yīng)注意從人性化角度著手，確保機(jī)電裝置在使用過程中的效率和可操作性。

5.3 預(yù)制裝配式機(jī)房的具體設(shè)計(jì)

5.3.1 設(shè)計(jì)中的考慮因素

當(dāng)全部預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)力學(xué)數(shù)據(jù)和各種專業(yè)空間滿足其協(xié)同需求后，可以對全部預(yù)制構(gòu)件以及用于裝配構(gòu)件的連接點(diǎn)實(shí)施更加深入的設(shè)計(jì)，這和傳統(tǒng)意義上的深化設(shè)計(jì)大不相同。采用BIM 技術(shù)進(jìn)行預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)深入設(shè)計(jì)時(shí)，必須同時(shí)充分考慮預(yù)制構(gòu)件如何進(jìn)行生產(chǎn)、運(yùn)輸、存放、安裝等步驟，其中，也包含預(yù)制構(gòu)件的建造模具如何進(jìn)行協(xié)調(diào)、運(yùn)輸條件是否符合構(gòu)件要求、構(gòu)件存放問題以及預(yù)先準(zhǔn)備輔助材料、支撐和吊點(diǎn)預(yù)留等內(nèi)容的深化。

5.3.2 地面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)完畢的智慧化機(jī)房在實(shí)際施工前，必須要針對建筑地面施工方法進(jìn)行具體核對，面層可以使用自流平等地面。與此同時(shí)，應(yīng)算建筑地面高度是否能滿足排水及坡度需求。由于設(shè)備的電源線路有一部分裸露在地表，所以，在設(shè)計(jì)地面結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)把設(shè)備電源線路考慮在內(nèi)。地面優(yōu)化設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 地面優(yōu)化設(shè)計(jì)圖

5.3.3 墻板設(shè)計(jì)

進(jìn)行墻板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮墻板尺寸、規(guī)范以及定位，銜接點(diǎn)構(gòu)造的準(zhǔn)確性以及合理性，還應(yīng)考慮墻板安裝時(shí)需要留出空位的問題。運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)合理、科學(xué)地將設(shè)備電源線路考慮在內(nèi)，避免出現(xiàn)不必要的重復(fù)設(shè)計(jì)等問題。

5.3.4 管道支架設(shè)計(jì)

在進(jìn)行管道支架、護(hù)墩、排水溝、導(dǎo)流槽的深化設(shè)計(jì)時(shí)，具體定位應(yīng)進(jìn)行綜合、全面地考慮，通過BIM 技術(shù)對這些項(xiàng)目進(jìn)行綜合優(yōu)化，將支架和護(hù)墩成排排列整齊，避免管道支架不慎掉落到導(dǎo)流槽或排水溝上方，管道支架設(shè)計(jì)模擬圖如圖2所示。

圖2 管道支架設(shè)計(jì)模擬圖

5.3.5 加強(qiáng)構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性

當(dāng)裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件建造加工完成后，構(gòu)件外形和尺寸不能再發(fā)生變化，而且同一批次生產(chǎn)出的構(gòu)件數(shù)量較多，若在施工過程中發(fā)現(xiàn)該構(gòu)件不能滿足其工藝設(shè)計(jì)要求，需要將構(gòu)件進(jìn)行返工，從而消耗大量人力、物力以及財(cái)力，影響建筑工程的施工進(jìn)程。所以，通過BIM 技術(shù)對裝配式機(jī)房預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工模擬，便于預(yù)先對構(gòu)件尺寸進(jìn)行精確計(jì)算，確保滿足工程要求，避免返工。

5.4 機(jī)電安裝的具體設(shè)計(jì)

5.4.1 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

在機(jī)電安裝設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮人體工程學(xué)的相關(guān)原理以及節(jié)能減排、降低消耗等方面，運(yùn)用BIM 技術(shù)對機(jī)房施工圖進(jìn)行模擬，及時(shí)找出與具體施工會發(fā)生沖突的部分，并進(jìn)行設(shè)計(jì)圖優(yōu)化，從而使智慧化機(jī)房在裝設(shè)完畢后更具美觀性，且兼具效率高、人性化、綠色節(jié)能、施工工藝先進(jìn)等優(yōu)勢。為了讓設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加符合客戶要求，機(jī)房相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)入已經(jīng)開始運(yùn)行的機(jī)房內(nèi)進(jìn)行走訪調(diào)查，開展針對相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)研究。對用戶反映過的問題進(jìn)行整理，選擇出現(xiàn)較多的或具有共同點(diǎn)的問題，如消聲、減震、設(shè)備的保溫問題、智能化操控、設(shè)備相關(guān)維護(hù)以及運(yùn)營等問題，進(jìn)行大量調(diào)研并進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析及整理，再設(shè)置、規(guī)定機(jī)房預(yù)制裝配式施工具體標(biāo)準(zhǔn)[3]。

5.4.2 分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)操作

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要把整體機(jī)房分成多個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，運(yùn)用BIM 技術(shù)對各個(gè)模塊進(jìn)行模擬，當(dāng)模擬結(jié)果滿足智慧化機(jī)房建設(shè)施工設(shè)計(jì)要求時(shí)，再與預(yù)制構(gòu)件加工企業(yè)進(jìn)行區(qū)域模塊相應(yīng)構(gòu)件的預(yù)制加工，這能夠優(yōu)化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工模式，通過BIM 技術(shù)得出建筑信息各項(xiàng)數(shù)據(jù)，使施工人員根據(jù)不同的區(qū)域模塊圖紙通過預(yù)制裝配方式完成機(jī)房搭建工作。在分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意設(shè)計(jì)要符合相關(guān)要求且不影響系統(tǒng)使用，保障人性化設(shè)計(jì)理念的落實(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)空間。根據(jù)模塊長度進(jìn)行分段時(shí)，也要注意分段是否符合預(yù)制加工要求，在便捷安裝、節(jié)省材料的基礎(chǔ)上滿足設(shè)計(jì)相關(guān)需求。

6 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的科技化程度也日益提升。在智慧化預(yù)制裝配式機(jī)房建設(shè)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠使諸多傳統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工中無法解決的問題得到妥善解決。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠使建筑設(shè)計(jì)方案得到更加深入、合理的優(yōu)化，并大大降低構(gòu)件錯(cuò)誤率，通過設(shè)計(jì)方案優(yōu)化以及分模塊設(shè)計(jì)能夠達(dá)到節(jié)約時(shí)間、節(jié)省成本、提高施工效率的目的，在一定程度上提升預(yù)制裝配式機(jī)房建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。