BIM技術在裝配式建筑機電安裝中的應用思考研究

朱師翰

（湖南省建筑科學研究院有限責任公司，湖南 長沙 410000）

1 裝配式建筑中的機電安裝模塊工作流程

1.1 模型建設

基于BIM技術開展建筑工程機電安裝，系統應先構建機電設備安裝模型，并進行模型更新優化。通常在裝配式建筑施工中，機電設備安裝的BIM模型需經歷三次建設優化：（1）在考慮項目設計藍圖的基礎上，BIM技術人員應對廠家提供設備、閥部件尺寸等要素進行準確分析，然后構建機電專業模型。（2）深化基礎模型設計，進行整個裝配式建筑及機電安裝施工區域的空間布局，并在BIM技術下，進行通道、支架形式、安裝空間等要素的，為機電、土建、精裝結合奠定良好基礎。（3）在就位安裝階段，需將設備設計位置、尺寸信息反饋給模型，并在模型的支撐下，對機電設備安裝情況做進一步地調整和優化，滿足工程項目建設需要。

1.2 支架施工

支架在機電設備固定安裝中發揮重要作用，項目施工需做好支架選型和布置的系統設計。在BIM技術體系下，可系統設計支吊架布置插件，并在該插件的支撐下計算支吊架荷載，這樣才能獲得具有較高穩定性和強度的支架型號。要求在考慮模塊順序的基礎上，對支架實施編碼處理，同時應借助BIM技術輸出支架平面圖及支架詳圖。

1.3 工程任務提取及模塊切割

裝配式建筑機電安裝工程任務提取包含工程量提取及材料計劃提取兩個部分。通過提取工程量及完成工程量所需的材料，并且應將提取的資料信息報送給材料員，以此完成機電設備材料的下料生產。

在機電安裝BIM模型中，借助智能化定尺切割插件即可完成BIM模型的切割，并對特定的模塊進行模擬。在模塊切割管理中，工作人員不僅需要考慮裝配式建筑機電安裝的實際條件，而且需對運輸通道的限制情況進行深入分析，這樣能基于模型規整性原則，實現機電設備吊裝現場的有效規劃。值得注意的是，在實施模型切割管理前，需要先對模型進行編碼。在后期模型應用及機電設備安裝中，還需要將各種信息及時地上傳到BIM管理平臺上，由此生成一定的信息編碼，在ISO正等軸測圖插件下，這些編碼會被模塊化轉化為預制加工圖，然后，由工廠按照模擬確定的模塊內容進行預制加工。

1.4 模塊預制、存儲及運輸

裝配式建筑機電安裝施工中，應結合工程需要制定一定的預制模塊構件。在模塊制作階段，需在考慮材料質量的基礎上，對每個制作環節進行精確控制，充分保證模塊的精度，如在機電設備支架生產中，針對管件、管道連接法蘭等構件，不僅需要考慮焊接承插深度，而且需控制焊縫寬度，此外，完成焊接管段的誤差應盡量小于±3mm。當基礎構件需要焊接式，還需要注意生成焊口二維碼標簽，實現后期焊接信息的追溯管理。

在安裝構件及機電設備存儲運輸中，對相應的設備粘貼模塊二維碼標簽，裝車、卸車均掃描標簽，要求通過標簽將設備模塊相應的信息上傳到BIM模型和項目部，規范化地完成相應機電設備、輔助性預制件的卸車、掃描、驗收。在這些設備運輸存儲中，需結合BIM模型規劃出來的規定線路、場地和順序標識牌來控制叉車，將機電設備及相應的輔助工具放到施工區域。

1.5 機電模塊安裝施工

待相應的機電設備運輸到安裝現場后，還應按照設計及交底內容，通過BIM技術進行施工模擬，對施工布置、技術要點、安裝隱患、文明施工等多項內容作出指示；隨后，在考慮現場施工環境的基礎上，需借助BIM模型，識別機電設備二維碼和管線標簽，以此確認機電安裝模塊的信息內容，并開展機電安裝模塊的模擬施工，在具體模擬中，需通過點對點的方式，實現支吊架定位、管線走向和設備安裝誤差的控制，為后期施工提供有效參考。最后，初步完成機電設備模塊安裝后，還需輸入具體安裝對象的基本參數，對整體的安裝效果進行評估判斷和改進優化，不斷提升裝配式建筑機電安裝施工質量。

2 實例分析

2.1 工程概況

某建筑工程為一個大型文化綜合體EPC項目，建筑總面積12.6萬㎡，包含兩個展覽中心和一個會議匯中心，在建筑功能使用方面，包含演藝、會議、展示、娛樂等多重功能。為更好地促進建筑功能發揮，在項目施工階段，按照裝配式施工模式進行建筑主體結構施工，并重點關注項目機電設備的安裝控制。考慮到項目機電設備安裝類型繁雜，安裝數量多等因素，采用BIM技術進行構件機電安裝可視化模型，并在該模型下進行電氣、通風空調、消防等諸多分項工程中的機電設備安裝，有效地提升了機電設備安裝質量，滿足了建筑功能使用需要。

2.2 BIM技術在裝配式建筑的機電安裝中的具體應用

2.2.1 空調系統安裝

本文綜合體現具備演繹、展示、娛樂等多種功能，不論是展示物品，還是演繹娛樂，均對室內溫度等環境要素的控制要求較高，基于此，要求在裝配式建筑項目施工階段，重視空調系統的規范安裝。項目空調施工中，設計采用離心式和螺桿式冷水機組中央空調系統，在施工初期階段，將客流變化、建筑結構參數、環境控制要求、中央空調基本參數等信息輸入計算機系統，借助BIM技術精準模擬、計算空調的各項參數和配置情況。經BIM技術的模擬計算，本項目在展廳、多功能會議廳等空間設置落地式組合空調機組，而在一些小會議室空間，設置風機盤管加新風系統的空調方式。并且在不同類型空調安裝中，實現了空調安裝參數的系統控制，如項目設定總空調制冷量為8051.74kW；在冷卻水系統配置中，結合實際模擬情況，配置3組離心強風式逆流冷卻塔；此外在采暖熱源及熱水系統設計中，經BIM技術模擬計算確定采暖總需熱量2455kW，并在定壓罐的支撐下進行定壓和補水，有效地滿足了建筑空調系統應用需要。

2.2.2 消防系統安裝

本項目建筑集演藝、會議、展示、娛樂等多重功能多種功能為一體，建筑使用期間人員集中，為保證建筑使用的安全性，對建筑消防系統的安全性要求較高。即要規范進行進行消防系統安裝施工，預防和減少火災隱患，并且當發生火災時，消防系統應能快速撲滅火災。本項目消防系統安裝中，通過BIM技術構建消防系統安裝施工模型，并在該模型下指導消防系統管線布置。裝配式建筑消防系統安裝中，對管線安裝的精度要求較高，對此通過BIM技術精準標準管線布置，并輔以相應的三維視圖，這樣在避免人力、物力資源浪費的基礎上，提升了消防管線布置的精準程度。另外，在消防系統安裝中，借助BIM技術分析火災發生影響，并計算消防系統安裝設備的實際滅火能力，確保了項目消防系統、建筑施工的安全性。

2.2.3 電氣系統安裝

電氣系統機電設備的安裝對建筑功能具有轉深影響；并且相比其他系統機電設備安裝，電氣設備管線安裝的專業性要求較高，危險性較大，當電氣管線安裝不規范時，容易對建筑強弱電的應用造成影響，并產生一定的安全隱患。目前，裝配式建筑電氣安裝中極易發生管線交叉碰撞問題。基于此，項目采用BIM技術進行電氣系統安裝施工過程的模擬，一方面，通過BIM技術合理配置設備安裝區域，重點對電氣設備安裝布局、管線走向進行模擬，確保裝配式機電設備精準規范性。另一方面，借助BIM技術對變配電負荷等級、照明系統控制參數、節能要求及低壓配電安全性等要素進行設計，實現了項目電氣設施設備的高效利用。

3 結語

科學合理地使用BIM技術，能有效地提升裝配式建筑機電工程施工質量。本研究指出，在裝配式建筑施工中，按照構建模型、支架施工、工程任務提取及模塊切割、模塊預制、機電模塊安裝施工的要求進行機電設備施工，能有效地提升機電安裝質量，促進裝配式建筑的有序發展。