BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的應用探究

杜園元

【摘? 要】電氣安裝是建筑施工的重要環(huán)節(jié)。隨著建筑的智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展，電氣安裝工程越來越復雜，傳統(tǒng)的安裝模式難以滿足電氣精細化安裝的要求。BIM技術(shù)的應用可以有效解決建筑電氣安裝的信息共享性差、重復工作量大等缺陷問題，為建筑電氣安裝提供協(xié)作與信息交流的平臺，提升電氣安裝工程的整體質(zhì)量。論文以傳統(tǒng)電氣安裝工程中存在的問題為切入點，闡述BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的應用優(yōu)勢，最后提出BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的具體應用流程，以期提升電氣安裝工程的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);建筑工程;電氣安裝;信息化

【中圖分類號】TU17;TU85【文獻標志碼】A【文章編號】1673-1069（2022）05-0114-03

1 引言

2016年，住建部明確提出加快推動信息技術(shù)與建筑業(yè)發(fā)展深度融合。2021年，黑龍江省住建廳等14部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進裝配式建筑發(fā)展若干政策措施的通知》，明確提出在“十四五”期末全省裝配式建筑占地區(qū)新建建筑面積比例力爭達到30%，并且確定哈爾濱市為重點推進地區(qū)[1]。由此可見，基于裝配式建筑的快速發(fā)展，相關(guān)企業(yè)必須大力培養(yǎng)和引進復合型BIM人才，發(fā)揮BIM技術(shù)在裝配式建筑中應用具有的重要現(xiàn)實作用。

隨著我國建筑行業(yè)的智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展，越來越多的電氣設(shè)備和信息化系統(tǒng)廣泛應用于現(xiàn)代建筑工程當中。例如，人臉識別系統(tǒng)、指紋開鎖系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)以及動力照明系統(tǒng)等，成為現(xiàn)代建筑的“標配”。由于電氣安裝涉及大量的線路和管道，需要多工種相互配合以及優(yōu)化施工順序，傳統(tǒng)的基于二維圖紙的管理模式難以準確反映電氣安裝的具體位置和過程，導致在電氣安裝過程中出現(xiàn)碰撞沖突、重復作業(yè)等問題。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，借

助BIM技術(shù)能夠有效提高電氣安裝工程的工作效率與施工水平[2]。

2 傳統(tǒng)建筑電氣安裝工程存在的問題

電氣安裝工程涉及動力照明系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)以及防雷系統(tǒng)等，其具有覆蓋面大、涉及范圍廣、需要多專業(yè)協(xié)同作業(yè)、技術(shù)標準要求高、建設(shè)周期長等特點。隨著我國建筑的智能化發(fā)展，越來越多的電氣設(shè)備應用到建筑安裝管理當中。但經(jīng)過深入分析，采取傳統(tǒng)安裝管理模式的電氣安裝工程通常存在以下問題：

第一，電氣安裝工程存在重復作業(yè)的問題。配管工程是電氣安裝工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，且配管分為暗配管和明配管，由于電氣安裝工作比較復雜，需要多工種之間相互配合，但是傳統(tǒng)的二維圖難以準確表明不同電氣的線路走勢，導致在配管布局上存在重復作業(yè)的現(xiàn)象。例如，在安裝樓宇報警系統(tǒng)時，相關(guān)人員只考慮樓宇報警系統(tǒng)的配管及穿線操作，而不會考慮通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的線路走向問題，導致在不同的電氣安裝工程中需要重復進行配管布局或者管內(nèi)穿線，嚴重阻礙安裝工程的施工進度。

第二，電氣安裝企業(yè)之間缺乏信息共享，導致電氣安裝存在相互碰撞的問題。由于電氣安裝涉及不同的電氣線路，加之不同的工程企業(yè)之間缺乏相互溝通機制，在安裝施工過程中存在相互碰撞的問題。一旦發(fā)生相互碰撞，需要通過科學論證和相互溝通予以解決，這不僅會延長施工工期，還會浪費一定的人力、物力，甚至引發(fā)安全事故。例如，由于電氣安裝企業(yè)的信息共享性差，在安裝監(jiān)控線路的過程中，照明線路被損壞，這極易引發(fā)安全事故。

第三，電氣安裝質(zhì)量不高，存在反復變更安裝設(shè)計方案的問題。由于電氣安裝企業(yè)之間缺乏信息共享，電氣安裝過程中的各種問題導致企業(yè)需要變更設(shè)計方案，這對電氣安裝工程帶來了不同程度的影響。

3 BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的應用優(yōu)勢

BIM技術(shù)是大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑行業(yè)應用的新型方式，其可以通過數(shù)字和可視化模型共享建筑物的特征信息，為所有項目參與者提供一個協(xié)同工作平臺，實現(xiàn)項目信息共享，從而提高施工效率，縮短施工周期。應用BIM技術(shù)可以為建筑工程創(chuàng)建分析數(shù)據(jù)庫和可視化模型，能夠準確描述項目的物理和功能特征，實現(xiàn)項目的集約化管理。實踐表明，BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中具有很大的應用優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下方面。

3.1 有助于提升工程質(zhì)量，滿足電氣安裝工程的基本管理要求

做好電氣安裝工程的協(xié)同管理，提高工作效率，是電氣安裝工程管理的基本要求。利用BIM技術(shù)構(gòu)建電氣安裝模型，可以將參與安裝項目的專業(yè)人員引入BIM平臺管理體系，將電氣安裝的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一到系統(tǒng)當中，系統(tǒng)根據(jù)自動分析功能生成模型。根據(jù)自動生成的模型，安裝人員可以了解相關(guān)電氣線路的走向以及與其他電氣安裝項目是否存在沖突，據(jù)此對碰撞沖突及時采取預防措施，從而有效減少后期重復作業(yè)的問題，提高電氣安裝工作的效率，最大限度地減少資源浪費[3]。

3.2 有助于優(yōu)化電氣安裝方案，降低工程變更概率

電氣安裝需要多工種之間的相互配合與交流。據(jù)調(diào)查，由于電氣安裝企業(yè)之間缺乏相互溝通和交流的平臺，存在“單打獨斗”的現(xiàn)象，極易發(fā)生工程變更。BIM技術(shù)的應用可以全面整合不同電氣安裝企業(yè)的相關(guān)信息，減少施工沖突和不必要的變更方案。

一方面，利用BIM技術(shù)的可視化功能，可以將建筑電氣安裝工程的所有數(shù)據(jù)、工況顯示在三維虛擬模型當中，使相關(guān)安裝人員能夠根據(jù)可視化三維模型，準確了解具體位置上電氣工程之間的沖突和碰撞，從而對存在的碰撞問題及時采取措施，避免施工過程中的碰撞，優(yōu)化施工工藝，提高施工方案的準確性;另一方面，BIM技術(shù)可以與電氣安裝項目的投資回報分析方案相結(jié)合，為業(yè)主提供最優(yōu)的施工方案，從而有效降低施工成本[4]。

3.3 有助于實現(xiàn)信息輸出的多元化，提高工程驗收效率

利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)電氣安裝工程的可視化，當通過可視化模型驗證電氣工程中存在碰撞問題時，需要導出相應的數(shù)據(jù)信息，以便調(diào)整安裝工程的工序或位置。由于在不同的電氣安裝工程中使用的數(shù)據(jù)格式不同，信息導入存在兼容性問題。而BIM技術(shù)具有強大的IFC功能，可以滿足信息輸出的多元化要求[5]。此外，在電氣安裝工程中不僅要做好施工時間管控、材料采購等工作，還要根據(jù)電氣安裝工程的進度完成驗收任務。由于大部分電氣安裝工程為隱蔽工程，因此，在后期驗收中存在數(shù)據(jù)審查煩瑣的問題。通過BIM技術(shù)的應用，企業(yè)可以根據(jù)數(shù)據(jù)模型計算電氣安裝工程的材料使用情況和工程量，特別是利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)對電氣安裝工程的自動核算，降低人工核算錯誤的風險，提升工程驗收的整體質(zhì)量[6]。

4 BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的具體應用流程

BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的具體應用流程如圖1所示。

4.1 構(gòu)建BIM模型

在電氣安裝工程施工之前，必須按照預定的施工方案做好電氣安裝施工場地的布置，確保電氣安裝資源得到合理配置，以提高施工現(xiàn)場的安全管理水平，加快施工進度。由于建筑電氣安裝工程需要多工種操作，而具體的安裝需要嚴格按照相應的工藝順序進行操作，一旦安裝順序不合理，極易導致返工的發(fā)生。因此，在電氣安裝之前，應利用BIM技術(shù)做好現(xiàn)場安裝線路的布置。具體來說，實現(xiàn)BIM技術(shù)提供的參數(shù)化模型與地理信息系統(tǒng)互連，并將地理信息系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息（施工現(xiàn)場位置、環(huán)境、水文特征等）導入BIM模型，以便根據(jù)項目現(xiàn)場環(huán)境為電氣安裝工程提供各項參數(shù)。

在完成施工準備工作之后，有必要利用BIM技術(shù)建立電氣安裝的三維模型。由于電氣安裝工程涉及多個工種，在建立BIM模型時需要采用分布式建模和集中管理的模式，此后根據(jù)不同的電氣安裝專業(yè)建立模型，達到規(guī)定的模型深度要求后再完善模型并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。由于電氣工程中需要嵌入多條管線，為了便于施工管理，不同的管線系統(tǒng)在BIM模型中要使用不同的顏色表示，通常情況下，強電系統(tǒng)顯示為紫色，通信弱電系統(tǒng)顯示為青色，消防系統(tǒng)顯示為黃色。

4.2 模擬仿真

為了便于后續(xù)使用，在建立BIM模型時應設(shè)置BIM族加載文件，以便在后續(xù)施工管理環(huán)節(jié)安排和布置設(shè)備，提高BIM模型的工作效率。Revit是BIM中的常用軟件，在該軟件中加載BIM族的主要方法是在“插入選項卡”中找到“載入族選項”，選擇所需的族，然后單擊以完成操作。完成上述操作后，可以利用構(gòu)建的BIM模型對電氣安裝工程進行仿真操作[7]。

4.3 碰撞檢查與優(yōu)化

BIM模型的碰撞檢查主要是利用BIM模型對項目的各個要素進行檢查，分析是否存在人員沖突、施工進度沖突以及實體間距和空間是否符合要求，以減少施工過程中沖突造成的成本超支問題，提高施工效率。根據(jù)調(diào)查，電氣安裝工程中碰撞檢查的主要步驟（見圖2）如下：首先，將Revit中的專業(yè)模型導出為NWC格式的文件，然后導入Navisworks中進行整合。其次，操作人員需要在碰撞檢測之前確定碰撞檢測涉及的對象的相關(guān)參數(shù)和碰撞類型。為準確檢查電氣安裝工程的質(zhì)量，電氣安裝工程碰撞檢查主要選擇硬碰硬、軟碰硬等相結(jié)合的方式，并且設(shè)置允許交叉的數(shù)值范圍，并在“規(guī)則”中新建適應項目的忽略要求，從而提高檢查工作的效率。在碰撞檢測系統(tǒng)完成碰撞檢查后，系統(tǒng)將自動生成檢測報告，該報告將準確表明碰撞檢測的關(guān)鍵點，并自動返回Revit軟件以查找相應的碰撞點并給予修正[8]。

電氣安裝人員根據(jù)BIM模型碰撞檢測的結(jié)果，了解電氣安裝工程中存在的碰撞點，然后根據(jù)碰撞點生成的原因進行分析，調(diào)整電氣安裝的位置，以此避免在電氣安裝工程中出現(xiàn)相互沖突的問題。

4.4 局部調(diào)整及導出施工圖

在碰撞檢查后，施工人員應使用BIM模型調(diào)整局部沖突位置，并將調(diào)整后的優(yōu)化方案數(shù)據(jù)導入Revit軟件系統(tǒng)，形成調(diào)整方案的效果圖。例如，在某建筑工程的電氣安裝方案中，通過碰撞檢查發(fā)現(xiàn)給排水、消防管道與電力干線之間存在沖突。因此，對電路進行了調(diào)整（見圖3），采用多管道共用支架的方法，與各種管道分別制作管道支吊架的方案相比，該設(shè)計方案使整個管道布局更加整齊有序，同時，減少了鋼材和各種五金材料的消耗[9]。

5 結(jié)語

綜上所述，做好電氣安裝工程的質(zhì)量控制對提高建筑工程的整體質(zhì)量具有重要意義。由于電氣安裝工程涉及的工種較多，尤其是電氣安裝工程多為隱蔽工程，在具體的施工管理中，需要利用BIM技術(shù)建立三維數(shù)據(jù)模型，以此實現(xiàn)電氣安裝工程的可視性、模擬性以及調(diào)整性管理，提高電氣安裝工程的整體質(zhì)量。

【參考文獻】

【1】楊茜.BIM技術(shù)在充電站土建與電氣安裝施工中的應用研究[J].四川職業(yè)技術(shù)學院學報，2019，29（4）：165-168.

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【3】曹安美.S裝配式建筑項目進度管理優(yōu)化研究[D].南寧：廣西大學，2021.

【4】徐宏.裝配式建筑設(shè)計中的BIM方法應用探究[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）：73-74.

【5】江清泉.建筑電氣自動化技術(shù)在樓宇智能化工程中的應用[J].電子世界，2022（1）：123-124.

【6】彭松龍.BIM在建筑電氣設(shè)計中的應用研究[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）：39-41.

【7】楊娜.基于建筑信息模型的電氣照明自動設(shè)計研究[D].南昌：華東交通大學，2021.

【8】邰金星.BIM技術(shù)在裝配式建筑項目中的應用研究[J].房地產(chǎn)世界，2021（21）：83-85.

【9】渠立朋.BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計及施工管理中的應用探索[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2019.