基于BIM技術的建筑工程機電安裝施工研究

文／繆同剛 南京第一建設事務所有限責任公司 江蘇南京 210000

引言：

當前，隨著建筑工程設計與施工的復雜化，建筑工程中機電安裝施工的難度也在進一步提升，特別是在機電管線的設計和安裝中，管線的類型和走向復雜度極高，傳統的CAD圖紙設計方法已經很難滿足實際的工作需要。在這種情況下，BIM 技術就得到了更為廣泛的應用。但從目前來看，BIM 技術的應用還處于初級階段，因此需要對其在機電安裝施工中的具體應用做進一步深入研究。

1、BIM 技術概述

1.1 BIM 技術的基本概念

BIM 技術全稱為“Building Information Modeling”，具體則指的是“建筑信息建模”。這項技術集合了多個學科，包括建筑學、土木工程學、計算機等，其基本原理是，通過整合建筑工程中的大量數據信息，構建一個建筑工程領域的數據信息庫，在庫中的數據信息的加持下，后續的施工環節將具有更高的效率和質量。當前，BIM 技術主要是基于各種軟件加以實現的，通過操作這些軟件，即可高效率完成對建筑工程各環節的管理、設計和評估等工作，得到更加優質的建筑工程項目[1-2]。對于建筑工程中機電安裝施工部分而言，BIM 技術的主要應用內容則如表1 所示。

表1 BIM 技術在建筑機電安裝施工中的主要應用內容

1.2 BIM 技術在建筑工程機電安裝施工中應用的優勢

在建筑工程機電安裝施工中，應用BIM 技術的優勢較為突出，具體則可細分為以下幾個方面。

一是獲得的信息更加全面。在建筑工程機電安裝施工過程中，通過應用BIM 相關軟件，技術人員能夠獲得施工所需要的大量數據信息，再通過數據庫技術對這些數據信息進行整合，即可實現這些重要數據信息的共享，消除了以往信息傳輸不暢的問題。不僅如此，還可將施工人員的具體信息錄入系統，實現對現場施工細節的實時監控，有助于及時發現和解決細節問題，從而進一步保證機電安裝施工作業的質量。

二是信息的可視化程度更高。相較于傳統的機電結構技術，其數據結構更為直觀，具體表現在，技術人員能夠通過軟件直觀感知建筑機電工程完成后的3D 效果，在這種情況下，施工中的各種疑難點均一目了然，由此，技術交底工作的難度也大幅降低，這種優勢也是傳統的CAD 等技術所不具備的。

三是具備“全生命周期”的特點。在建筑工程機電安裝施工中，其涉及到的細節較多，導致管理難度頗高。而BIM技術的引入則有效緩解了上述問題，在合理應用BIM 技術后，管理人員能夠對各個分項的施工進度、工作質量和工程成本之間予以有效的協調和把控，促進施工進度、成本和質量等指標之間的協調統一。不僅如此，BIM 技術的“模擬施工”功能對于后續維護和排障等環節而言，也發揮著較為重要的作用[3]。

2、BIM 技術在建筑工程機電安裝設計施工中的實際應用策略

2.1 設計準備階段的應用

對于當前大多數的建筑工程項目而言，其機電安裝設計工作主要涵蓋了強電、弱電、給排水、排煙和通風空調五個部分，各部分的功能必須滿足實際需求。考慮到這一情況，設計準備階段的重要性則較為突出。具體來看，在這一環節中，技術人員的首要任務是根據建筑工程的實際需要來構建BIM 模型，在構建過程中，需要在數據庫中合理選擇管線、設備和配件模型，確保其品牌和性能參數等指標均合乎要求。如數據庫中缺少相匹配的設備，則需要根據提供的電子樣本，自建相關的設備和配件數據文件，以完成模型選取。在模型的選取和確定工作完成后，則需要對各個專業模型進行鏈接組裝，此環節需要注意的是，由于建筑工程機電安裝施工并非一項完全獨立的工作，因此還需要引入建筑的土建結構模型，確定機電管線的主管道（主管道的型號通常在DN50 或更高）。在此基礎上，即可應用相關軟件進行管線沖突檢測和漫游檢查，對于檢測中存在的問題進行分析和整改，直至檢測無誤后，方可進入下一階段。

2.2 機電管線的綜合三維呈現

在確定機電管線不存在沖突碰撞后，即需要對所有機電管線進行綜合三維呈現，此環節不僅能夠初步展示整體效果，而且還有助于發現遺漏和缺少的管線，并明確機電安裝工程和土建工程二者之間的融合情況，以此來進一步優化機電安裝施工的效果。在實際工作中，機電管線的綜合三維呈現通常基于Revit2018 軟件（圖1）完成。使用該軟件時，先載入機電安裝工程相對應的CAD 電子文檔，該軟件即可對文檔中的數據進行層的拆分和打散，再逐層進行綜合三維呈現。當然，此環節需要注意的是，在Revit 軟件中，應當預先建立國內標準的機電管線，并需要區分有配件線管和無配管線管，此環節可充分使用軟件數據庫中現有的模板進行復制和修改。同時，管線的放置環節也需要注意屬性欄和選項欄，必要時需要執行“添加垂直”和“坡度修改”等操作，并在相關位置進行標記。通過以上操作，即可逐步實現機電管線的綜合三維呈現。

圖1 Revit 軟件界面

機電管線的綜合三維呈現完成后，即可在此基礎上進一步生成三維漫游模式。在這種模式下，技術人員可通過主觀視角，核對機電管線的屬性信息，核查布線高度是否合理，還可模擬出機電安裝施工進場的場景。這也為后續的可視化技術交底工作奠定了堅實基礎[4]。

2.3 綜合天花設計

綜合天花設計是在整體設計方案確定后進行的第一個環節。在這一環節中，首先通過BIM 相關軟件建立綜合天花設計的BIM 模型，該模型通常可以在已有的燈具、噴頭等設備的數據庫中直接進行復制。而后則需要根據管線的參數和精度要求，在軟件中對各種構件的信息進行梳理，對管線的高度進行適當調整，以滿足綜合天花的使用和電氣照明等方面的實際需求。

2.4 橋架方面的設計

橋架設計是機電工程項目中的重要組成部分，在原始的CAD 圖紙中，照明系統、電力系統和弱電系統等通常會存在共用橋架，因此在橋架的設計過程中，同樣需要對屬性欄、選項欄和功能區三部分予以關注。其中，在屬性欄中要注意管線的分組，重點是合理配置T 型三通和四通等，本著自下而上的順序進行。如配件尺寸不合乎要求，則需要在“管理”選項卡下的“MEP 設置”功能中進行新建尺寸。同時軟件中的自動連接功能也要注意應用。

在橋架設計過程中，橋架的標高是需要重點關注的一個參數，特別是在建筑工程的地下室部位，更需要引起重視。根據相關的設計規范，可將給排水主管道和弱電橋架布置在3.150mm 的標高位置，可兼顧美觀性和實用性。

2.5 設計工作的排查和優化

在設計工作基本完成后，仍需對設計整體進行排查和優化，以消除可能存在的線路碰撞隱患問題。此環節的工作通常基于Revit 軟件中的ClashDetective 工具進行。考慮到實際需要，通常先定義檢測規則，設置墻體之間的碰撞不進行檢測，以避免誤報現象的出現。在此基礎上，設置重要管線之間的距離大于特定數值，以此來逐步開始檢測。在碰撞檢測完成后，還要使用Navis Works 軟件進行漫游審查，其主要作用是查看BIM 模型中的布線位置是否合理，以及是否執行了相應的規范操作等。

3、BIM 技術在建筑工程機電安裝施工管理中的實際應用策略

3.1 應用于施工集成管理

在機電安裝施工過程中，應用BIM 技術，能夠對控制進度和預算進行管理。對于預算管理而言，其主要是通過將成本參數整合到BIM 模型中加以實現的。通過BIM 模型即可對機電安裝部分的整體成本進行準確度較高的估算，有助于實現更為高效的成本控制。另一方面，對于控制進度而言，BIM 技術能夠基于設計環節的碰撞檢查結果，對項目的施工進度進行分析模擬，在此基礎上，BIM 技術也能夠與RFID技術、移動技術和GPS 技術等相結合，對現場的施工情況進行動態跟蹤。整體來看，通過這兩方面的工作，能夠對采購、設計和施工等方面予以有機融合，對于提升機電安裝施工水平有著重要的現實意義。

3.2 應用于施工物料管理

在施工過程中利用BIM 技術，能夠將施工所需的各種物料的種類、價格和數量等信息予以準確統計，統計完成后放置在模型當中，由此即可實現對機電工程安裝施工所需的成本進行準確計算。通過采用這種方式，能夠做到“以最少的物料消耗達成施工質量”的目標，以實現造價成本的控制。另一方面，通過應用BIM 技術，也能夠對施工物料的基本情況進行實時監管，明確物料的使用情況、供應情況、價格波動等，確保采購人員能夠及時根據實際需要合理進行采購，避免材料不足或材料的過度浪費，以確保施工各環節有條不紊地進行。由此可見，通過應用BIM 技術進行物料管理，能夠顯著提升物料管理水平，進而推動施工進度方案的高效落實。

3.3 應用于工程質量管理

除了技術交底環節之外，在工程施工期間，也可通過BIM 模型與現場施工情況進行比對，將BIM 模型應用于機電安裝施工項目的驗收管理中。通過這種比對方式，即可有效避免施工錯誤，或是不按照圖紙施工而產生的風險問題。另一方面，技術人員也可應用BIM 技術進行工程量的分析，確保工程已經按要求完成。這方面的應用通常由預算員和技術員共同協作完成，具體場景和工作方案如表2 所示。

表2 BIM 技術在工程量分析計算中的應用

3.4 應用于施工安全管理

通過BIM 模型所具備的4D 模擬的特點，其能夠在施工安全管理的各個方向得以廣泛應用。以高層建筑機電安裝中常用的塔吊設備為例，通過BIM 技術，即可對塔吊回轉時掃過的空間予以模擬，并根據模擬結果采取相應的優化措施，避免其與電源線和附近建筑物在空間上發生沖突，其也可確定使用塔吊的操作人員，以此建立防墜落保護機制。在這一機制的建設中，仍采用BIM 技術，建立防墜落構件模型，并通過3D 可視化功能對墜落風險進行判斷，以實現安全管控[5]。

另一方面，BIM 技術亦可用于應急預案計劃的制定。通過構建BIM 模型，可明確以下幾方面的應急預案計劃：（1）施工人員在場地出入口的疏散計劃；（2）建筑機電設備和運送路線；（3）臨時設施和拖車位置，以及車輛緊急調度的路線安排；（4）惡劣天氣下的預防措施計劃。

3.5 應用于機電工程運營和維護階段

在建筑工程機電安裝施工環節中，其采用的BIM 模型包含了大量的數據信息，這些數據信息中含有后期使用、維護、調試環節中所需要的所有信息，同時也為后續的改擴建和設備退役等重大變化提供了完整的原始信息。因此，在機電工程的運營和維護階段也需要基于BIM 技術加以開展，利用BIM 模型可視化的優勢，有效地辨識、計劃和監控運營和維護階段的工作。

結語：

總而言之，在當前的建筑工程機電安裝施工作業中，應用BIM 技術的重要性尤為突出，通過應用BIM 技術，以往工作中的各種難題也將迎刃而解。因此，相關單位應當對這項技術的應用予以重視，在實際工作中，積極發揮BIM 技術的優勢，并結合已有的經驗，對實際應用的方法不斷優化創新，從而進一步提升建筑工程機電安裝施工質量。