BIM技術在劇院建筑機電安裝工程中的應用

楊濤

摘要：劇院建筑是公共建筑中最綜合、最復合的建筑工程之一，該類建設工程多為特殊造型，體量大。功能空間版塊多，其中包含排演廳、舞臺、曲面觀眾廳和公共服務空間等。地下室空間和層高緊張，水、電、暖、舞臺系統管線密集，交叉施工密度高;聲學要求高，機電系統施工深化設計要求高，機電設備安裝要體現先進性、智能化，對技術管理要求高。采用BIM技術工具進行深化設計、綜合管控、預制加工，提升精細化管理水平。本文對BIM技術在劇院建筑機電安裝工程中的應用進行探討。

關鍵詞：BIM技術;劇院建筑;機電安裝;方案優化

1項目概況

1.1項目介紹

某大劇院項目是一座多功能綜合劇場，包括大劇院（1205座）、多功能廳（500座）及相關配套用房，建筑總面積4.06萬m2，是集文創、休閑、商業、觀演于一體的城市文化綜合體。

1.2項目重難點

（1）結構復雜：主體結構形式為鋼框架+支撐結構體系，屋面為羽狀多曲造型屋面，劇院功能齊全，空間布置復雜。受建筑物造型影響，對機電安裝和凈高要求嚴，且場地局限性大，管道排布復雜，美觀要求高。采用BIM技術進行圖紙二次深化設計，指導現場施工。（2）場地狹小道路受限：場地周圍緊鄰市區主干道，施工部署難度大。（3）多專業穿插難度大：劇院建筑專業多，交叉作業多，深化設計協調、管理難度大，信息集成量大;弧形管道占比多，施工難度大;專業與機電管線復雜，碰撞多，嚴重影響空間使用和施工進度。（4）質量管理：公共建筑質量要求高，魯班獎目標，節點部位均需深化設計保障現場質量。

2BIM技術應用分析

（1）可視化。將BIM模型上傳至平臺，輕量化查看模型，形象展示復雜節點做法（見圖1）。通過BIM模型的可視化交底，使技術交底更直觀、更完善，用于指導施工，提高施工質量和施工工效。（2）凈高分析。通過BIM模擬預建造，形象、直觀、準確地表現出每個區域的凈高。根據各區域凈高要求及管線排布方案進行凈高分析，提前發現不滿足凈高要求、功能和美觀需求的部位，并和設計方進行溝通做出相應調整，避免后期設計變更，從而縮短了工期、節約了成本。如地下室車庫經過凈高分析檢查后發現凈高只有3240mm，后期經過調整噴淋主管，梁下翻彎，噴淋系統和風管整體上移，最終車庫凈高達到3500mm（見圖2）。（3）綜合支吊架。支吊架系統通過BIM軟件進行支吊架可視化校核計算，確保綜合支吊架設置與結構校核計算符合規范要求。通過支吊架的數字加工和現場提前預制，實現綠色施工和節能減排。（4）預留孔洞。建筑結構預留洞。機電管線綜合排布完成后對穿墻體、樓板等預留洞應用BIM技術進行提前排布，精準對位后確定預埋孔洞的位置及尺寸，確認無誤后，形成預留洞圖紙?，F場結構施工進行精確定位預留，避免后期二次開洞，節約工期造價。（5）碰撞檢查。通過對各專業BIM模型進行整合、碰撞檢測，快速查找出各專業在空間上的碰撞沖突，并記錄形成碰撞檢查報告。本項目共發現碰撞點120余處，經過與設計院溝通，對設計圖進行修改，優化解決機電系統間碰撞100余處，機電、土建碰撞50余處，有效縮短了人為篩查碰撞點的時間，減少了返工。（6）關鍵部位管綜優化。本項目地下一層東休息廳與東候場之間的走廊，包含了空調通風系統、空調水系統、防排煙系統、消防炮系統、噴淋系統、給排水系統和強弱電系統。對各個系統進行綜合排布，調整管線位置、標高及間距，有效解決了管線碰撞問題，優化后現場凈高達到2.25m。（7）機房方案優化。冷水機組冷卻水管優化前，設備進出口前的冷卻水橫管長度為2m，優化后的冷水橫管長度為0.5m，增大了走廊凈寬，方便施工和維護。（8）設備吊裝工藝模擬。由于本工程工期緊，在安裝施工隊進場前，土建部分已經完成到三層，預留下來的設備吊裝口尺寸只有6000mm×3600mm。而兩臺冷水機組的尺寸為4000mm×2000mm×2400mm，且重量達到10t。利用BIM技術，模擬吊裝工藝，進行多方案施工比選，選取了合理的吊裝方案及吊裝設備。提前確定機組吊運途徑區域，做好運輸道路預留清理工作，相關施工相應延緩，如墻面暫不進行抹灰、批白、管線安裝等工作，加快施工進度，縮短工期。吊裝受場地限制影響大，只能采用塔吊（型號：QTZ500，塔吊臂長：70m，塔吊起重力矩：5000kN·m）進行吊裝，通過人工牽引繩的方式將冷水機組在二層底部鋼梁上方進行第一次旋轉，下至一層區域進行第二次旋轉。通過BIM-FILM對機組吊裝方案進行模擬，提前發現危險區域，做好臨邊防護等。相較于傳統純文字、語言交底，利用BIM-FILM更易表達和展示整個施工流程，使施工組織數字化、標準化、程序化。

3BIM技術創新應用

（1）基于BIM技術的風管預制加工。通過BIM軟件對深化設計后的風管BIM模型，按照標準管段長度進行分段、編號、管線統計，出具風管預制加工圖，報審后進行預制加工。預制加工廠五線一體機自動下料，加工完成貼上二維碼，配合BIM綜合出圖，方便后期安裝，有效節約工期。（2）基于BIM技術的機房裝配式施工。大劇院地下室-6.6m制冷換熱站，建筑面積約為330m2，站內設備包含水冷螺桿冷水機組2臺，換熱機組2臺，冷凍循環泵（臥式）3臺，定壓補水裝置2臺，全自動軟水器1套，軟水箱1臺，多相全程處理器2臺，循環水泵3臺，分、集水器4組。冷凍站各種管道規格從DN300—DN32共計589m。對制冷換熱站模型進行施工深化設計，形成大樣圖及剖面圖，合理分段拆分、提取各構件、管段預制信息，分解圖編碼，出具預制加工圖及相關料單，預制加工。利用工廠化加工部分約為440m，約占總體的75%。（3）BIM集成平臺應用。以BIM協同平臺，進行文檔線上備份，將BIM、CAD圖紙集中管理，通過移動端采集提供項目大數據在線瀏覽，動態查看BIM、Revit模型、項目的質量安全進度、現場動態等，實施精細化管理。

4結束語

本項目通過BIM技術的應用，解決了方案策劃、管線綜合排布、支吊架深化設計與預制加工等難題，使得體量大、工期緊的施工任務變得有條不紊?；贐IM技術的平臺管理，提高了項目精細化管理水平，保障了施工進度與施工質量。通過各類BIM技術的實施，形成了一系列新技術，達到了預期目標，得到了各方肯定，同時培養了相應的技術人才，建立了劇院工程的人才體系，為同類重大工程提供了技術積累。

參考文獻：

[1]BIM技術在機電安裝工程中的應用[J].李曉蘭.機電信息.2020（26）.