大型公共建筑機電安裝工程中BIM技術的應用

莊超

所謂BIM技術，指的是建筑信息模型。該技術以三維數字技術為基礎，可以整合建筑工程中的所有信息，并構建出工程數據模型。而城市設施的建設是城市經濟增長、影響人類生活的重要成分,也是控制城市美好生存環境的重要所在,所以城市的公共建筑中的機電安裝，已經有效結合了BIM三維仿真技術。并在技術完善的基礎上不斷地進行完善和更新。建設中的三維仿真技術專業人員對建筑進行規劃和實施設計，設計和實施要結合當下的實際環境和經濟發展需求。

一、BIM技術在建筑機電安裝工程中的重要性

1. 顯著提升大型公共建筑機電安裝工程質量和效率

高速的信息科技發展給BIM技術帶來了肥沃的應用土壤，在機電設備安裝工程中，BIM技術發揮出它的可視性、模擬性以及協調性等優勢對工程中存在的管線相互交叉、空間布局效用低等問題進行科學優化，提高機電安裝的質量和效率。但是，因為建筑機電施工時需要較大的平臺和施工面。對此，安裝人員應根據現場實際情況，選擇合適的施工技術，保證工程整體的質量和效率。

2. 減少建筑材料浪費

合理應用BIM技術，可以提升大型公共建筑機電安裝工程中的施工材料使用率，從而減少成本，提高工程的經濟效益。在實際應用BIM技術過程中，工作人員應嚴格根據設計圖紙來操作，如果遇到施工結果與圖紙不符的問題，必須及時和設計人員溝通，然后討論出合理的解決方案，盡量避免浪費人力、物力與財力，保證企業的經濟效益。

二、公共建筑機電設備安裝工程概述

1. 公共建筑的劃分及特征

目前，國內的公共建筑工程涵蓋農用建筑和工業建筑兩大類，前者又可細分為可供居民居住的基礎建筑和生活公用的公共建筑2種。農用建筑的作用主要體現在與農業活動相關的工程方面，而工業建筑則主要體現在與生產制造業相關的工程項目方面。諸如大型的商超、醫院、車站等公共性建筑，建造的出發點都是為了滿足居民對公共生活的基本需求，具備一定的公開性、服務性和流動性。

2. 公共建筑機電設備安裝工程概述

介于公共建筑類型多樣、形式不統一的綜合特點，其在機電設備安裝方面需要更為細致的劃分，涉及到的專業知識和內容往往要難于基礎的住宅工程，通風設計、給水排水、空調工程等具體的分項作業，具有一定的操作難度。就通風工程作業而言，室內空氣的正常排送需結合外面的實際環境，以對流的方式進行互動與流通，操作重點涵蓋油煙機系統及單獨的排風系統；空調工程則更多的是加熱、除濕等功能的安裝和實現，由此滿足不同用戶的生活需求。在設計方面，通風和空調的管道系統較為復雜，加之穿孔、預埋等技術操作，需在樓梯的樁基工程結束后方可開展，管線則通常在施工后期進行安裝，量大且完成時間緊，凸顯出工程的整體難度。

3. 公共建筑機電設備安裝工程的特點

研判一個工程項目的質量是否優良，需從其功能性、完整性著手進行判斷，尤其針對機電設備的安裝作業，要進行科學的效果評估。就公共建筑項目中，機電設備安裝作業涵蓋以下幾個特點：（1）各專業間的相互配合程度；（2）作業范圍廣；（3）操作技術要求高；（4）施工時間持續長。

三、BIM技術的應用

1. 布局設計和碰撞檢測中的應用

三維技術的使用為機電安裝效率提升做出了貢獻，但是，還需要對設計的內容進行驗證和模擬，這主要體現在電機的檢測方面，檢測時，需要專業人員對標準的高度和標準的角度提前進行確定，標準高度和角度線路薄弱環節的測量為準，根據現場的實際環境，以及安裝位置情況，最后將安裝后的狀態進行繪制，形成現場模型。其也對復雜的管網進行了更為科學和高效的處理。所謂碰撞檢測，首先是對機電安裝過程中，機電與機電、機電與管線、機電與空間之間存在相互干擾的狀態進行優化和改進，因此，在設計中，將管線類的干涉碰撞視為硬碰撞，也包括機電與機電之間的構件發生干涉、包含的狀況。但是在機電構件之間沒有發生干涉，但是相對位置之間的距離小于設定的安全距離，其稱為軟碰撞。需要注意的是，軟碰撞也需要進行完善，因為足夠的機電間距能夠保證機電能夠正常安裝，也方便日后的維修、檢查。其次，還有構件的重復，三維模型中，可能會對同一構件標準件或者支架的安裝給予統一的名稱，但實在是實際的模擬系統中，標準件支架或者同類型同名稱構件，規格大小都不同，因此，在模擬中，就會發生沖突，給安裝模擬帶來困難。例如：電纜橋架的安裝，一般情況下，機電均會涉及電纜架橋的安裝，但是，在圖紙中，對每一種電纜橋架的命名都一樣，最后，對各零部件進行組合仿真模擬時，就會出現重復的情況。此種情況下，在后期的模型的計算時，會給結果帶來影響。

2. 模型建立

建筑機電安裝中的BIM模擬仿真，一般分為兩種形式。第一是直接建模法。此種方法就是在設計的初期就開始建模，在設計時，根據建筑的構造以及空間結構進行建模，建筑在開始施工后，直接根據模型進行，省去重復建模的步驟，但是，此種方法涉及軟件之間的相互配合和交接分析，使工作難度加大。第二種方式是重復建模法。重復建模法，主要以設計的二維圖紙為依據，在二維圖的基礎上，建立三維模型圖。此種方式在我國的相關企業的使用中更加廣泛。但是，在實行方面較為復雜。無論在建筑中采取以上哪一種形式，都需要將BIM信息數據進行轉化，因此，在安裝中的數據更新和模型的更新都要保證數據庫的完整性。圖1為機電管道模型。

圖1 機電管道模型

3. 預留預埋

在大型公共建筑安裝工程中，必須注重預留預埋工作，這關系著后續的管件和設計安裝工作是否可以有序開展。若預留的孔洞和設計要求不符，或者預埋管的位置存在偏差，應返工重做，但這時會對施工進度產生不利影響，也不利于保證整體結構的受力性能。而BIM技術具有可視化的特征，在安裝之前，科學設計預留預埋操作，在同個模型中體現不同專業，讓人更加直觀地觀察。要想保證建筑結構中預留預埋工作的質量，可以利用BIM技術建立三維模型，從不同的角度展示相關隱藏結構及其信息，幫助工作人員精準定位預留預埋點，保證孔洞的位置、大小等符合安裝要求，然后統計好預留孔洞相關信息并制成表格，便于后續查找。

4. 漫游檢查

對設備機房進行漫游，科學布置循環水泵、管道、冷熱源等設備，從而為后續的安裝作業提供方便，同時便于施工結束后的運營管理；此外，認真檢查管線密集的區域，調節其位置和間距，以滿足標準高度為前提，合理壓縮吊頂空間。

5. 管件預制

把安裝工程施工過程輸入BIM模型時，應積極調整管件的管材、壁厚等信息，直到符合現場具體情況；從BIM模型中導出管道相關信息，包括類型、長度、壁厚等，然后設計管道預制加工圖，再利用數字化自動控制機床按照圖紙實施加工，該機床可自動識別，操作便捷，加工好后則送到現場開始安裝。

在大型公共建筑安裝工程中，應做好以下幾方面工作來保證施工質量和進度：在現場安裝預制管件時，利用三維信息模型進行可視化指導；必須在工廠嚴格根據標準預制管道，加工后，將預制管段運送至現場直接拼裝和焊接，從而加快施工進度；預制管道時，將管段的壁厚、長度、管材等信息傳到三維模型中，并進行深入分析，盡量有效利用建筑材料，節約工程成本。

6. 材料統計

材料管理作為BIM管理不可或缺的組成部分，在模板建設階段，BIM負責人應基于設計標準對各類構件屬性進行定義，以限制參數的方式使其具備更多有信息。科學使用軟件配置的材料報表功能將特定材料的規格、長度及數目進行精準統計，對立管管道系統進行定義，完善各構件樓層等參數，以確保材料統計分層、分系統。對設備及管配件之外的管道管線長度增加3%的補償系數，可在各項指標合格基礎下，有效降低施工人員材料統計耗時。

7. 信息交互及存儲安全

BIM管理相較于傳統工程管理，更加依靠電子媒介，一般可創建以BIM管理為核心的QQ通知群，將相關BIM小組、設計人員、業主及專業分包添加至群內，便于相關信息能夠快速傳達到所有人手上。BIM原始模型與后續模型都應儲存在公司對應BIM中心服務器內，BIM負責人要及時將變更副本傳輸至群中，并通告其所有變動。除此外，若非出現急需由上級協調才能解決的問題，BIM項目管理人員無需碰頭進行線下會議。

8. 現場應用管理

（1）變更BIM。任何階段的施工都存在工程變更情況，對于預埋到調試過程中工程系統出現的所有變動，不論其程度大小，都會對最終材料統計及工程圖紙造成影響。BIM項目負責人需要依據變動進行模型的維護變更，并將原始模型及文本進行額外存儲，便于結賬核查。對變更后的模型應當通過事先配置的信息交流平臺傳遞給每個成員，并儲存至服務器中，以便回溯查閱。

（2）生成圖紙及施工交底。所有專業所需的施工平面圖應當確保在施工開始前生成，并進行審核校驗，在諸如公共走廊與機房等機電管道繁多的地帶，需要另外生成剖面圖、立面圖與3D詳圖。施工人員可通過專項方案及BIM圖紙對作業班底進行施工交底。為有效組織各專業施工人員合作，避免糾紛返工、工時與材料浪費等現象出現，要求每位工人都應詳細了解施工所需的3D詳圖。

（3）模擬施工。考慮到機房等區域存在大型管道及層次施工，在此區域工程可使用4D進度及VDCI藝方案進行模擬，將大型設備與管道作業工序進行直觀反映，從而科學安排各專業施工先后次序。

四、機電安裝工程中的機電管理

設備的安全安裝以及正常運行，需要結合前期的安裝過程，對每一個安裝步驟進行了解和掌握，對所涉及的機電設備進行有目的、有規劃地點檢，并形成點檢記錄。點檢記錄中應該體現機電的通電是否正常、系統的運行是否正常，視屏顯示器能否準確顯示、各操作按鈕是否正常。

機電的點檢記錄還應該參考機電安全操作規程，機電操作人員應該定期對機器進行保養，對經常出現的問題進行記錄和存檔，并以書面的形式形成故障處理方案。在機電運行時，每出現一次故障，就應該立即停止設備運行。由機電維修人員對故障維修，輸出維修報告和故障處理方案報告。故障解除后，對其他的同類型的機電進行排查，以確保整體的合格性。

五、結語

綜上所述，本文在對BIM技術研究時，對BIM技術的使用過程以及使用方法進行了詳細的描述。本文認為，在結合實際環境的基礎上，應當不斷完善技術過程，不斷對工藝過程和技術狀態進行確認和完善，有目的性地對系統的碰撞試驗、控制和解決風險、BIM技術中的成本管理、機電安裝工程中的機電管理進行探討，望其能對相關技術的完善和使用做出貢獻。