房地產(chǎn)住宅開發(fā)機(jī)電BIM全周期設(shè)計(jì)管控體系搭建與實(shí)踐

文／施龍 陽光城集團(tuán)股份有限公司 上海 200082

引言：

地產(chǎn)行業(yè)已逐步從野蠻生長(zhǎng)的黃金時(shí)代，度過精益求精的白銀時(shí)代，劃過利潤(rùn)微薄的青銅時(shí)代，自2021年正式進(jìn)入“縮表出清”的黑鐵時(shí)代。如今的市場(chǎng)環(huán)境下，房企對(duì)于項(xiàng)目開發(fā)的貨值方案、運(yùn)營(yíng)節(jié)點(diǎn)、設(shè)計(jì)效果、施工質(zhì)量，以及成本限額等均提出更加精細(xì)化的考核要求。

BIM技術(shù)(Building Information Modeling)是信息化、數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的典型，其實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)二維平面圖紙到三維可視化建筑信息模型的轉(zhuǎn)變。近幾年已在各類開發(fā)項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，以復(fù)雜的公建項(xiàng)目為開端，已普及覆蓋住宅商品房開發(fā)。但很多房企常將BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用于住宅的某個(gè)區(qū)域或某個(gè)階段，未能形成集地上和地庫(kù)一體化的BIM全周期管理。同時(shí)由于各房企內(nèi)部BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，設(shè)計(jì)管理人員經(jīng)驗(yàn)及水平不同，很多項(xiàng)目BIM介入時(shí)間偏晚，往往導(dǎo)致發(fā)揮的作用有限。本文從項(xiàng)目開發(fā)全周期維度出發(fā)，搭建機(jī)電BIM全周期設(shè)計(jì)管控體系，進(jìn)而幫助項(xiàng)目管理者明確各階段BIM設(shè)計(jì)管理的重點(diǎn)工作，統(tǒng)一介入時(shí)間，輸入輸出條件，實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)工作前置，達(dá)到全周期管理，一體化應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，從而提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率、出圖及施工質(zhì)量，減少安裝拆改的無效成本。

1、BIM全周期設(shè)計(jì)管控研究及目標(biāo)

1.1 行業(yè)現(xiàn)狀研究

如何在項(xiàng)目開發(fā)中將BIM技術(shù)的價(jià)值最大化，很多專家、研究學(xué)者及業(yè)內(nèi)人士開展了大量研究。其中60%聚焦于BIM后期應(yīng)用，如研究借助BIM提升二維圖紙的施工精度。王柏柱等人闡述了 BIM設(shè)計(jì)技術(shù)在住宅機(jī)電安裝工程中管綜設(shè)計(jì)施工、碰撞檢查的應(yīng)用及前景。余智飛分析了BIM技術(shù)對(duì)機(jī)電安裝工程精細(xì)化管理的幫助，從材料管理、管線安裝、施工安全、后期運(yùn)維等角度進(jìn)行了論述。孫益軍表明利用 BIM 進(jìn)行碰撞檢測(cè)優(yōu)化，強(qiáng)化各專業(yè)交圈、提升預(yù)留預(yù)埋精度，可大幅降低機(jī)電留洞與砌筑結(jié)構(gòu)的沖突率。還有30%研究的是 BIM 技術(shù)的發(fā)展和未來協(xié)同應(yīng)用的展望，這部分研究更偏向于理論，在實(shí)踐項(xiàng)目中的試點(diǎn)較少。孫玉欽對(duì)BIM技術(shù)在建筑工業(yè)化中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并以PC住宅建筑為例，分析了BIM設(shè)計(jì)過程中各專業(yè)配合協(xié)同的要點(diǎn)。而從房企項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理角度出發(fā)，針對(duì)住宅開發(fā)的“機(jī)電BIM全周期設(shè)計(jì)管理體系”的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究，目前涉及并不是太多。

1.2 BIM全周期設(shè)計(jì)管控目標(biāo)

BIM全周期設(shè)計(jì)管理可分為前期設(shè)計(jì)建模、后期施工服務(wù)兩個(gè)階段。前者目標(biāo)是通過搭建各專業(yè)的BIM模型，強(qiáng)化專業(yè)圖紙交圈，實(shí)現(xiàn)地庫(kù)、地上單體、室外管線的可視化，解決設(shè)計(jì)圖紙的錯(cuò)漏碰缺及管線綜合布置問題。傳統(tǒng)施工圖疊圖碰撞檢查是將各專業(yè)圖紙曬成透明硫酸紙，以公共坐標(biāo)軸基點(diǎn)為統(tǒng)一參照，按順序?qū)⒏鲗I(yè)硫酸圖紙疊圖，判斷沖突和碰撞。早期這類純?nèi)斯さ寞B圖方式效率低，精度也較難把控。而后CAD二維電子圖紙取代了硫酸圖紙，大幅改善了疊圖工作及圖紙修改的便捷度。但其實(shí)質(zhì)還是依靠人工檢查，由于設(shè)計(jì)師工作經(jīng)驗(yàn)不同，圖紙中的“錯(cuò)漏碰缺”還是較多發(fā)生。BIM技術(shù)則是進(jìn)一步在三維建筑模型上，借助電腦軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查碰撞沖突。從而弱化了人工等主觀因素的影響，保證疊圖的精度和效率。同時(shí)，結(jié)合可視化、集成化、協(xié)同化的功能，可方便設(shè)計(jì)、工程、客服、物業(yè)等多部門聯(lián)合審查，對(duì)各空間凈高、梁位關(guān)系、預(yù)留預(yù)埋、管線布置、支吊架安裝等進(jìn)行詳細(xì)檢查，直觀指導(dǎo)施工，保證項(xiàng)目最終呈現(xiàn)效果，對(duì)于提高項(xiàng)目施工品質(zhì)具有很大意義。

后期施工服務(wù)中，施工人員可直接查看BIM三維化模型，對(duì)于地庫(kù)、夾層等管線復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行預(yù)判，減少誤差規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高施工質(zhì)量。由于機(jī)電安裝工程涵蓋專業(yè)工種較多，水暖電專業(yè)設(shè)備、管線、材料眾多，施工周期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，BIM的模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)圖紙、材料、工程信息的整合，直接模塊化提取，為合約部算量提供便利，實(shí)現(xiàn)成本動(dòng)態(tài)管理。

2、機(jī)電BIM全周期設(shè)計(jì)管控體系

在實(shí)際項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)管控時(shí)，很多管理者常在土建施工圖報(bào)審?fù)ㄟ^后啟動(dòng)BIM設(shè)計(jì)，此時(shí)BIM單位介入時(shí)間滯后，導(dǎo)致碰撞檢查后多個(gè)專業(yè)的施工圖需進(jìn)行修改，故在審圖通過版圖紙基礎(chǔ)上產(chǎn)生較多設(shè)計(jì)變更。

為減少無效成本保證利潤(rùn)率，優(yōu)化設(shè)計(jì)變更量，本文總結(jié)多個(gè)項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，搭建“6+2+4”的機(jī)電BIM全周期設(shè)計(jì)管控體系，實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)工作前置，并在重要節(jié)點(diǎn)設(shè)置有效檢查動(dòng)作，明確地庫(kù)不同區(qū)域的管線排布原則，有效保證BIM設(shè)計(jì)效果落地。

2.1 設(shè)計(jì)階段管控要求

BIM設(shè)計(jì)啟動(dòng)前，設(shè)計(jì)管理人員需協(xié)同BIM單位進(jìn)行實(shí)施規(guī)劃，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度排布BIM全周期計(jì)劃表，明確各階段BIM設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)計(jì)劃和核心內(nèi)容，最終交付以模型和CAD圖紙為代表的全套設(shè)計(jì)成果。設(shè)計(jì)階段可具體劃分為6個(gè)管控節(jié)點(diǎn)，詳見表1。

表1 6個(gè)設(shè)計(jì)階段BIM設(shè)計(jì)管控表

2.2 施工階段管控要求

為保證BIM設(shè)計(jì)效果落地，提升項(xiàng)目呈現(xiàn)品質(zhì)，施工階段需根據(jù)進(jìn)度節(jié)點(diǎn)，至少高質(zhì)量完成2次交底，4次巡場(chǎng)。其中，BIM巡場(chǎng)根據(jù)主體預(yù)留預(yù)埋、機(jī)電樣板段安裝、機(jī)電大區(qū)安裝40%和80%四個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，梳理形成4大板塊36項(xiàng)重點(diǎn)巡查部位及內(nèi)容。見表2

表2 施工階段BIM設(shè)計(jì)管控表

2.3 地庫(kù)重點(diǎn)區(qū)域BIM管綜設(shè)計(jì)原則

根據(jù)多家房企設(shè)計(jì)限額指標(biāo)，常規(guī)住宅項(xiàng)目（非豪宅類）一般地庫(kù)經(jīng)濟(jì)層高范圍：非人防區(qū)3.4-3.6m，人防區(qū)3.5-3.8m。因地庫(kù)各類管線眾多，為避免層高過低導(dǎo)致壓抑感，在規(guī)范允許最低凈高基礎(chǔ)上提升200mm，設(shè)定地庫(kù)凈高控制要求：車道凈高不低于2.4m，車位凈高不低于2.2m，地下入戶大堂裝飾凈高不低于2.6m，入戶及搬家通道凈高不低于2.4m，地下室其它通道凈高不低于2.2m。

2.3.1 地庫(kù)管線排布基本原則

管線綜合是在有限的空間，完成專業(yè)多，數(shù)量大、工序繁雜的管線排布。BIM 技術(shù)可以及時(shí)檢查和優(yōu)化機(jī)電管線的排布和路徑，進(jìn)而形成更優(yōu)的管線排布方案。同時(shí)，也能通過提前預(yù)留管線檢修空間，從而推進(jìn)施工的有序完成。管線交叉避讓時(shí)，主要遵循以下原則：“小管讓大管，分支管讓主干管，一般管道讓風(fēng)管；低壓管讓高壓管，有壓管讓無壓管，冷水管讓熱水管；彎曲管避讓不可彎曲管，附件少的管線避讓附件多的管線。”

除了上述常規(guī)原則外，BIM設(shè)計(jì)優(yōu)化更應(yīng)保證機(jī)電管線在滿足使用功能的前提下盡量提高地庫(kù)凈空高度（機(jī)電各類管線安裝高度不大于0.6m，遇北方采暖管不大于0.65m）。機(jī)電管線外邊間距為50～100mm（滿足安裝空間），電氣橋架與其他管線平行凈距150～200mm、交叉凈距150mm，管線邊與柱、梁底凈距50～100mm。如圖1所示：

2.3.2 車道區(qū)域管線排布

（1）平行車道管線盡量布置在車位上方，當(dāng)無法滿足時(shí)，應(yīng)優(yōu)先滿足風(fēng)管設(shè)置在車位上方。同時(shí)應(yīng)盡量避免管線從卷簾門上方穿行，無法避免時(shí)，管線下凈高至少保證高于卷簾門+卷簾盒的整體凈高。當(dāng)卷簾門為雙軌中裝時(shí)，洞口兩側(cè)預(yù)留不小于400mm的導(dǎo)軌安裝空間；當(dāng)卷簾門為側(cè)裝時(shí)，導(dǎo)軌側(cè)預(yù)留不小于800mm安裝空間。如圖2所示：

（2）橫跨車道的管線應(yīng)盡可能集中設(shè)置，避免大量管線分散橫穿車道。如圖3所示：

（3）照明線槽燈底部標(biāo)高應(yīng)不高于風(fēng)管底部標(biāo)高，與風(fēng)管交叉時(shí)，照明線槽上翻避讓風(fēng)管。通過調(diào)整上翻區(qū)域線槽燈間距，規(guī)避燈具與風(fēng)管沖突，并在管線密集局部設(shè)置吊鏈燈進(jìn)行補(bǔ)充照明。

2.3.3 車位區(qū)域管線排布

（1）風(fēng)管、電纜橋架或其他主管道優(yōu)先設(shè)置于車位上方，或靠近車道邊側(cè)設(shè)置，盡量提高行車道的凈高；其中風(fēng)管宜布置在車位尾端，避免在車頭區(qū)域產(chǎn)生壓抑感；各類水管、橋架宜靠近梁、柱、墻，并集中有序的沿梁底排布，盡量避免大管徑管道交叉；

給水管線盡量布置在成排水管外側(cè)，因給水管線一般由當(dāng)?shù)厮畡?wù)公司施工，進(jìn)場(chǎng)時(shí)間偏晚，預(yù)留外側(cè)可為后期施工安裝預(yù)留空間。無給水管線的區(qū)域，低區(qū)消防管在外側(cè)布置，便于連接消火栓。如圖4所示：

（2）當(dāng)人防門兩側(cè)走管時(shí)，應(yīng)避開人防門開啟范圍內(nèi)進(jìn)行套管布置，若無法避開，則應(yīng)保證管線下凈高高于人防門開啟高度。

（3）停車位范圍內(nèi)應(yīng)避免設(shè)集水井，壓排立管及閥門組件盡量貼墻設(shè)置；同時(shí)復(fù)核車位附近消火栓箱的安裝，避免影響車門開啟，或凸出結(jié)構(gòu)立柱太多影響停車。

2.3.4地庫(kù)坡道管線排布

地庫(kù)坡道下口附近盡量不布置管線，若無法避免，則盡可能集中垂直過坡道口，且整體集中上翻局部抬高。坡道照明采用吸頂燈具，不設(shè)置線槽燈或吊鏈燈。如圖5所示：

2.3.5 地下大堂前區(qū)管線排布

（1）入戶大堂前區(qū)5m范圍內(nèi)應(yīng)該盡量避免排布主管線，尤其大尺寸風(fēng)管。消火栓盡量保證與大門間隔一個(gè)柱跨距離以上。如圖6所示：

（2）若主管線無法避開入戶大堂前區(qū)，則統(tǒng)一局部上翻處理。如圖7所示：

2.3.6 入戶大堂及電梯前廳管線排布

入戶大堂區(qū)域優(yōu)先避免管線穿越，若無法避免，則在滿足精裝吊頂高度要求下，管線盡可能抬高，結(jié)合吊頂形式可貼墻布置走管。

3、實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐及總結(jié)

所屬公司在湖州開發(fā)的某住宅項(xiàng)目，總建面積178015m，地庫(kù)面積65387m，高層住宅876戶，低層洋房114戶。在此項(xiàng)目管理過程中，事件上述“6+2+4”機(jī)電BIM全周期設(shè)計(jì)管控體系并取得較好的成果。

（1）介入時(shí)間前置，在預(yù)審版施工圖成形時(shí)BIM單位已提前介入建模，相比審圖通過后啟動(dòng)BIM，本項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)初稿成果完成時(shí)間提前15天。

（2）減少大量變更，共發(fā)現(xiàn)并解決土建專業(yè)圖面及碰撞問題124個(gè)，機(jī)電專業(yè)圖面及碰撞問題195個(gè)。以上問題與施工圖圖審意見同步修改完畢，規(guī)避了審圖通過后的大量變更，提升招標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)施工的管控精度。

（3）地庫(kù)凈高控制，通過BIM優(yōu)化和凈高分析，實(shí)現(xiàn)車道區(qū)域管線底部?jī)舾哌_(dá)2.4m以上，車位管線底部?jī)舾?.2m以上，汽車庫(kù)坡道管線底部?jī)舾?.4m以上，地下大堂門廳凈高2.6m以上；同時(shí)，解決6處集水井侵占車位問題，優(yōu)化23處消火栓布置；

（4）分階段施工配合及管控，通過施工前期及時(shí)細(xì)化預(yù)留預(yù)埋圖紙，中期完成全套BIM設(shè)計(jì)成果并詳細(xì)交底，后期定期現(xiàn)場(chǎng)巡檢答疑，以原有設(shè)計(jì)路徑為基礎(chǔ)，進(jìn)行問題核查及管綜優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)并解決施工疑問50多條，有效保證了項(xiàng)目地庫(kù)設(shè)計(jì)效果落地及施工品質(zhì)。