BIM技術在揚州中南商業酒店中的應用

陳晶晶 陳姝君 郇澤政 張媛媛 孟 旭

1 項目概況

該項目位于江蘇省揚州市邗江區八里鎮，北臨橫一路，西臨市場路。1#樓總建筑面積為7 446.53 m2，地上面積為15 000 m2，容積率為1.53，人均公共綠地面積為8.12 m2，人均公共綠地率為35.13%，建筑高度為23 m，建筑層數為10 層。

建筑分類為二類，建筑耐火等級地上為二級，地下為一級，建筑屋面防水等級為Ⅰ級，建筑設防烈度為7 度，主要結構類型為剪力墻結構，設計使用年限為50 年。

2 模型建立

2.1 建模準備

在 建 筑 信 息 模 型（Building Information Modeling，BIM） 技 術 的應用中需要準備所需的軟件，主要包括Revit、計算機輔助技術（Computer Aided Design，CAD）、廣聯達施工場布、HIBIM、Navisworks 等。

模型創建順序為結構模型、建筑模型、機電安裝模型，其中機電安裝建模又細分成給排水建模、暖通建模以及電氣建模3 個專業。

2.2 結構建模

結構模型部分構件主要包括基礎、柱、梁、板和剪力墻。基礎建模時，先選擇“構造樣板”，再設置標高，導入CAD 并繪制軸網，最后繪制基礎。本項目采用樁筏聯合基礎，先繪制樁基礎，再繪制筏板基礎；由于筏板基礎的頂標高和厚度均有所不同，需采用不同顏色進行繪制[1]。繪制結構柱時需要修改名稱，添加屬性信息；有些異形柱還需要單獨做族，添加參數。結構梁的繪制相對簡單，但是需要注意剪切規則、標高、標注等；在繪制斜梁時要仔細識讀梁的偏移距離，以確保尺寸準確。板的創建需要注意板厚、標高及剪切規則，一般是一塊一塊單獨繪制，同時還要根據斜梁來繪制斜板。

2.3 建筑建模

由于結構標高一般比建筑標高低，因此要重新繪制建筑模型。繪制建筑模型時先選擇建筑樣板，然后繪制墻、樓板、門窗、樓梯、天井以及集水坑等一系列的建筑構件，再根據結構圖確定一個點，與結構軸網對齊。

繪制墻時需要注意設置上下標高的約束，并按照工程做法表來創建墻面裝飾。本工程外墻有7 種做法，有的外墻有保溫層，有的沒有，有的需要做干掛有的不用，而且地下室外墻和地上外墻的做法也完全不同。內墻繪制方法有8種，廚房、衛生間內墻的二次裝修等做法均要在模型中依次添加[2]。

建筑樓板要緊貼墻、柱進行繪制，還要在材質里面添加地磚，并要設置地磚的尺寸、排布規則等，本項目的地磚采用600 mm ×600 mm 的大理石。因防水需要，衛生間、廚房需降板50 mm，降板連接處需設置好翻邊等必要構件。

創建門窗時需要查看門窗表，添加門窗族。由于Revit 自帶的族庫有限，需下載構建塢，再從構建塢里面下載族添加到模型里面，以完成一些特殊門窗族的繪制。繪制門窗時要注意門只能放在墻上，復制時也一樣，因此要確定好門的位置，這樣才能更加準確地建立模型。

樓梯是商業酒店重要的組成部分，創建樓梯時要先確定樓梯的標高，認真識讀圖紙中的梯段數、踏板高度、踏板深度、梯段寬度、休息平臺寬度以及長度等。

該屋頂為坡屋頂，由于屋頂上布有太陽能熱水器，因此圖紙中熱水器旁邊設置了大量的圍欄。另外，散水、屋檐等節點構件需要在建模軟件中創建構件族。

2.4 給排水建模

建筑給排水系統模型的創建包括生活（冷、熱）給水管道、排污水管道、排廢水管道、消防管道、噴淋管道、雨水管道、冷凝水管道以及熱回水管道等。為便于區分管道，將消防系統管道顏色改為紅色，噴淋系統管道改為紫色，生活冷給水管道修改為綠色，熱給水管道改為RGB128-000-255，排水管道改為黃色，冷凝水管道修改為RGB128-000-000，雨水管道修改為青色。

首先，確定管道標高，圖紙中標高為梁下200 mm；其次，繪制立管，立管與水平管交叉后會自動生成連接構件，如三通，兩通等；再次，在繪制管道時要注意管道直徑，一般給水管道直徑較小，本工程為DN15、DN20，排水管道一般會比較粗，本工程為DN100、DN75、DN50；最后，給排水管道需要進行變徑，變徑處也能自動生成變徑接頭，但在空間不夠的情況下就會提示錯誤，解決辦法一般是拉長管道，擴大變徑接頭生成處的距離，以留出足夠的空間。

管道繪制完成后繪制設備，相關設備繪制時，閥門器具一般會自動連接，但衛生器具需手動連接。選擇要連接的衛生器具，點選連接到相應位置；然后選擇需要相連的管道，位置合適的情況下會自動生成管道或彎頭進行連接，連接成功后設備會自動識別設備族顏色[3]。

Revit 給排水模型使平面圖紙變成三維立體模型，可以清晰地看到每1 根管道的空間排布位置，便于后期的管道優化及工人組裝，且繪制時也可以預留自由端。所謂自由端就是安裝管道時預留的一個端口，這樣可以節省人力、物力，便于管道安裝，避免多次返工。

2.5 電氣建模

電氣模型的創建，先要創建機械樣板，然后連接土建模型和給排水模型。電氣模型涉及種類極多，包括橋架、線管、導線和燈具等。本工程中，電氣管線有兩種，一種是電氣橋架和電管，另一種是管線。電氣干線選用電氣橋架和電管繪制，這樣在最終的三維模型中就能夠很清楚地展現出電氣干線橋架和電管的規格、位置、路由，方便后期與設備專業進行管線綜合；支線則選用管線來繪制，使得繪制更快捷，平面施工圖紙輸出更高效，并可自動生成末端配電盤系統。

2.6 暖通模型

暖通系統需要使用的大型設備有靜壓箱、排煙機、過濾吸收器以及風管等。首先新建一個機械樣板，導入土建模型；其次要設置管道顏色進行區分，地下風管設置為橙色，地上風管設置為綠色。先找到進風口繪制風管連接抽排煙機，然后用法蘭連接靜壓箱，再按圖紙要求繪制室內風管，在排風口連接過濾器進行排氣。另外，地上部分住戶均采用PM2.5 凈化風機來凈化空氣，改善了室內空氣體驗，屋頂還設計了流風機。各專業模型整合圖如圖1 所示。

圖1 模型整合圖（來源：作者自繪）

3 BIM 技術在項目管理中應用

3.1 土建深化

揚州市中南商業酒店項目水平灰縫和豎直灰縫厚度均為10 mm，排磚規格為600 mm×120 mm×200 mm，材料為蒸壓加氣混凝土砌塊，塞縫排布方式為無塞縫。通過BIM 排磚可以排除不滿足規范要求的磚塊，使墻體錯逢更加工整、美觀。

在此次BIM 排磚過程中，利用排磚圖將責任落實到個人，形成“審核→砌筑→檢查”的閉環式質量管理過程，加強了總包對分包的監管力度，提升了質量管理水平。

3.2 機電深化

3.2.1 模擬施工工序

基于BIM 綜合模型對施工工藝進行三維可視化的模擬展示或探討驗證，模擬主要施工工序，協助各施工方合理組織施工并進行施工交底，從而進行有效的施工管理；BIM 綜合模型對大型機電設備運輸方案進行模擬，分析確定運輸方案是否可行；驗證施工方案、材料設備選型的合理性，協助施工人員充分理解和執行方案要求[4]。

3.2.2 開洞套管

本工程采用HIBIM 進行開洞套管，穿屋面的管道按圖紙中要求位置預埋剛性防水套管；穿過水池及地下室外墻的所有進出水管需按圖紙中要求位置預埋柔性防水套管，其余穿混凝土墻，梁內管道預埋鋼套管內徑要比所穿管道口徑大一號。

本工程在安裝樓板內的套管時，其頂部應高出裝飾地面20 mm，消防管道應高出50 mm；安裝在衛生間及廚房內的套管，其頂部應高出裝飾地面50 mm，底部應與樓板底面相平；安裝在墻壁內的套管，其兩端與飾面相平。在創建套管前，由于只對結構墻和樓板開洞套管，可以使用插件快速生成套管，套管效果圖如圖2 所示。

圖2 套管效果圖（來源：作者自繪）

3.2.3 管線綜合

管線綜合前應明確一般規范和原則，綜合管線設計工作可按照以下兩步實施。第一步，以滿足項目土建預留、預埋工作為主，進行機電主管線與一次結構相關內容的深化設計工作。第二步，在滿足精裝修要求的情況下，進行機電末端的深化設計工作。

綜合支吊架的設計與應用應根據BIM綜合管線模型進行，在滿足各專業規范、現場施工要求的基礎上，力求簡潔、美觀。依據安全性要求，應能承受各專業管線的靜荷載及動荷載；依據經濟性要求，應做到節省材料、制作工藝簡單、能大批量工廠化生產；依據觀感要求，應做到簡潔、美觀。

管道分布密集，集中布置了空調冷熱水管、空調冷凝水管、橋架、風管以及噴淋管。由于綜合管線的排布原則為水管不能穿越橋架上方，因此橋架在最上層，水管和風管在下層，風管為排煙管，帶排煙口，應布在最下層。

通過分析綜合管線的剖面，考慮到經濟性、安裝便利性以及各專業不同管線的走向，采用聯合支吊架形式。綜合管線聯合支吊架根據管道的重量等受力計算結果進行設計，其外形為門字形，主體結構以槽鋼為主，支管以槽鋼或角鋼為橫擔。綜合支吊架效果圖見圖3。

圖3 綜合支吊架效果圖（來源：作者自繪）

3.2.4 碰撞檢查

碰撞檢查是指在施工圖設計階段對管道和主體承重構件進行碰撞，以發現空間位置沖突，通過軟件快速查找沖突位置并提出修改意見，再進行管道調整、位置優化等。提前優化工程管道可以大大減少返工成本，降低材料損耗和運輸成本，節省大量設計變更時間[5]。碰撞檢查的步驟如下。

第一步，模型整合。本項目利用Navisworks軟件整合建筑、結構、給排水、暖通、電氣5 個專業的模型。

第二步，進行各個專業的重復項檢查。重復項檢查也稱為模型復核，是指檢查本專業的構件，對統計工程量有著巨大作用。將公差值設置為0，依次對建筑、結構、給排水、電氣及暖通專業的模型進行重復項檢查。通過檢查發現只有結構梁有重復項，共有14 處，是由于繪圖疏忽所致。進入Revit 軟件刪除重復繪制的結構梁，確保全部無碰撞。

第三步，進行各專業之間的碰撞檢查。主要進行建筑、結構、給排水、電氣以及暖通專業之間的碰撞檢查。建筑與給排水專業的碰撞為不同專業之間的硬碰撞，一共有1 245 處，多為水管穿墻、板處。為了完全解決這一問題，可以在墻或板上開洞，然后裝上套管。還有一些碰撞是消防火箱嵌進墻里造成的，需要移動消防火箱的位置，將其拉到墻外即可。

結構與電氣專業的碰撞也屬于硬碰撞，一共有79 處，大多為墻、梁和電纜橋架之間的碰撞。具體優化方式：先打斷電纜橋架碰撞處，然后在打斷處向下移動，最后進行連接即可。這樣做的目的是避免在梁上開洞，破壞梁的整體性和受力性，同時也符合圖紙的相關規定。

結構專業與暖通專業之間的碰撞，大多為管道和墻、梁之間的碰撞，只需要在墻、梁上開洞或翻彎管道即可完成碰撞調整。

電氣與給排水專業的碰撞是機電部分最重要的一部分，牽扯到用電安全、用水安全的問題，確保強電橋架不與水管一塊排布。此次碰撞檢查共發現3 906處碰撞，大多為管道標高沖突導致互相交叉，這時需要調低水管，防止水管漏水后破壞電纜。給排水專業與暖通專業、電氣專業與暖通專業的碰撞均為0。

3.3 施工場地布置

施工場地布置應盡量減少占地面積，合理規劃，便于管理；盡量降低運輸費用，保證運輸方便，減少二次搬運；降低臨時設施的修建和維修費用；滿足安全防火和生產安全的要求。本項目使用廣聯達施工場地布置軟件，首先將包含建筑紅線的施工圖紙導入軟件，根據建筑物的大小創建地形。由于本工程地庫最低標高為-5.1 m，因此地形厚度要大于地庫最低標高，這里創建為10 m 厚。

其次，創建圍墻。利用圍墻劃分場地區域，主要劃分為施工區、辦公區和生活區。本工程大門在場地左側，進入大門即為辦公區，施工區在中心位置，生活區在場地右側并設有供人員進出的通道。為滿足環保需要，在出口處南側設有盥洗池。

最后，創建道路。利用道路將各個區域相互連接起來，同時復查整體空間；如果施工區和辦公區面積沖突，那么應立即重新規劃空間。另外，設置道路時也要考慮設備進場、離場路線，材料進場后是否便于運輸，是否需要進行二次搬運等問題。

本項目工程為環形道路，沿砂石廠料、水泥倉庫、攪拌機、各加工、生活辦公區四周以及基坑兩側進行繪制。主要道路寬度為4 m，路面高出地面50 cm，兩側均設有排水溝；次要道路路面寬度為2 m。施工場地布置的主要包括塔吊、推土機、挖土機、鏟車、鋼筋調直機以及混凝土攪拌機等大型機械。生活區需布置宿舍、食堂、廁所、淋浴間及化糞池等具體設施，為了方便人員生活，還應對地面進行硬化。辦公區需布置辦公室、花園、旗桿、宣講臺及廁所等具體設施，還要設置消防、材料堆場、五圖一牌等設施。

本工程的材料堆場為鋼筋、模板、砂石等堆場，應設置在相應設備旁，避免二次搬運；消防設施按照消防規范設立；五圖一牌等設施均按照相應規范放置，加強現場的安全文明管理。局部施工場地布置圖如圖4 所示。

圖4 局部施工場地布置圖（來源：作者自繪）

3.4 可視化漫游

可視化漫游可以直接看到建筑內部，直接觀察建筑構件布局的合理性，使得管線排布更加直觀。同時，還可以讓非專業人員理解圖紙表達的內容。本項目使用Fuzor 軟件來實現可視化漫游。先打開本工程的Revit 模型并連接所有模型，這時Revit 軟件的導航欄會出現Fuzor 的插件；然后點擊Lauch Fuzor 命令將想要導入的模型全部打鉤，點擊“OK”按鈕后，系統會自動打開軟件并載入模型。

軟件可以通過鍵盤控制人物走動，由于走動時緊貼建筑物，因此遇到高差時會有人物墜落和跳躍的動作。同時，界面右上角還可以更加清晰地看到漫游所處的位置，且可以更改標高，實現快速更改位置等功能。另外，通過漫游能夠發現很多之前沒有解決的碰撞，這也是漫游的作用之一。

4 結語

通過對具體項目的分析研究了BIM模型的創建，探索了模型在項目管理中的應用，并得出以下結論：BIM 技術可以有效分析施工過程中可能遇到的問題，并盡早避免問題的出現，減少后期的設計變更，從而節約建筑成本，加快施工進度，增強施工過程的可行性，體現了BIM 技術在實際項目應用過程中的重要作用。