基于Magi CAD的工業園區機電深化設計應用探索

王艷紅 袁展伍 陳卓宇 楊雪瀅

（廣東海洋大學海洋工程與能源學院，廣東 湛江 524009）

0 引言

BIM又稱“建筑信息模型”，目前已在國內廣泛應用。2002年，我國引入了BIM的概念。清華大學葛松培等人于2004年發表《建筑業信息技術應用新概念——BIM》一文，首次向國人全面系統地介紹了BIM技術，使得該項技術在國內逐步被研究和應用。BIM具有可視化、模擬性、可出圖性、共享性、協同化和可追溯性等特點，在工程建設中可以實現三維渲染宣傳展示、快速高精度算量、精確計劃、有效管控、虛擬施工、減少返工、方便決策等工程價值。因此，在我國比較易于實現構件標準化的建筑行業，首先迅速掀起了BIM技術應用與探索實踐的熱潮[1]。

隨著BIM的興起，機電深化領域也有了重大突破。韓杰等人[2]以廣州南沙醫院的具體項目為案例，利用BIM技術對超大型醫院機電各部分的應用進行了詳細分析，為后續大型項目機電深化奠定了基礎。劉俊[3]通過BIM技術對機電管線進行綜合應用，驗證了BIM技術對于機電管綜優化的優勢，通過制定執行手冊，制定BIM管線綜合優化組織架構等措施，為規避施工風險提供了新思路。孫鑫等人[4]利用工程實踐案例，與傳統的機電管線檢查方式進行對比，對BIM技術防碰撞檢測、分析途徑、要點進行闡述，進一步驗證了BIM技術在機電深化應用方面的優勢。熊曦等人[5]對給排水消防系統繁多的三亞財經國際論壇建筑項目案例進行管線綜合分析，應用BIM技術對給排水專業設計進行調整，并對其運用過程進行思考及總結，為日后這類復雜的建筑機電深化應用提供了一定的參考。

本文中的項目案例基于Revit構建建筑信息模型，通過Magi CAD軟件對大型工業園區模型進行碰撞檢測、管綜優化、孔洞預留、綜合支吊架布設等，并對其進行詳細分析，對項目的機電模型進行深化。本文對具體案例的分析，具有一定的理論研究價值及實踐意義。

1 工程概況

該工業園區項目總占地面積14046.4m2，由五棟建筑物組成，其中包括廠房、宿舍樓、辦公樓、門衛室和水泵房。該建筑信息模型涵蓋了完整的土建部分和機電部分，項目BIM三維示意圖如圖1所示，其中機電部分包含多個系統——強弱電系統、給排水系統、消防水系統、空調風系統、水系統、暖通系統，多個系統協調統一，每棟建筑物的機電部分由工業園區的外網暖通、給排水系統連接成一個整體。該項目整體規模較大，機電系統全面且復雜，施工安裝難度大。

圖1 項目BIM三維示意圖

本項目工程應用BIM技術對工業園區模型進行機電深化的流程圖如圖2所示。

圖2 機電深化流程圖

2 創建項目三維模型

2.1 機電模型建立——實現Auto CAD到Revit的快速翻模

相較于Auto CAD，BIM技術有著可視化、多專業協同設計等優勢，建筑信息不再局限于二維的平面，可表現為三維立體的模型，能更加直觀、準確地發現設計圖紙所存在的問題，及時改進圖紙。在機電模型建立的過程中，由于管道錯綜復雜，建模工作大量重復且繁雜，因此利用紅瓦科技二次開發的插件來縮短建模時間，提高BIM技術應用效率。

基于Revit平臺，應用紅瓦科技的快速翻模插件如圖3所示，可將CAD圖紙中的建筑信息參數直接讀取并轉化成三維的模型。導入CAD圖紙到Revit中，利用其管道識別功能對CAD圖紙的圖層信息進行識取，快速創建給排水專業模型。對于數量繁多的管道附件，可以通過附件轉換功能進行轉換，轉換完成后需對照CAD圖紙對管道模型進行檢查，以確保模型的精確度。其他機電專業也可利用該插件將建筑信息參數轉化成建筑信息模型，減少BIM技術人員的工作量。最后根據機電專業的不同劃分不同的系統，建立一套完善的機電系統，如圖4所示；并對每個系統設置一個過濾器，對不同的機電系統進行不同顏色的設置，如圖5所示，便于后期統一查找、修改及管理。

圖3 紅瓦科技快速建模操作界面

圖4 工業園區機電系統圖

圖5 過濾器設置圖

2.2 全專業模型匯總

構建模型的過程是一次提前模擬施工和校審設計圖紙的工作，機電工程各專業在平面圖中很難協同到位，但通過三維模型的搭建較容易實現，能夠直觀地發現并明確同專業同類型、同專業不同類型、不同專業之間的碰撞問題[6]。將各專業的模型整合在一起，讓整個項目在三維環境下展示，能更直觀、高效、全面地發現各專業之間存在碰撞的情況。

基于Revit平臺對模型進行協同的方式主要有兩種，如表1所示。由于案例工程過大，機電模型復雜，易出現電腦卡頓現象，難以實現同時共享設計內容的要求，綜合考慮，案例工程通過文件鏈接的方式，在主文件中插入其他專業模型的鏈接，完成全專業的協同。

表1 兩種協同方式

在插入鏈接的過程中需要注意一點，各專業模型的鏈接需放置在同一個文件夾中，以免后期在主模型中其他專業的鏈接文件丟失。然后導入建筑CAD平面總圖，設置正確的圖紙單位，導入圖紙后，分別插入各個專業的模型鏈接，利用Revit中的對齊命令，將鏈接模型中的軸網與CAD圖紙中的軸網進行對齊，可對模型進行精準定位。各專業模型匯總整合后，可通過子面域的繪制，對子面域的材質及顏色進行設置，如圖6所示，完成道路的繪制，導入Revit中族庫的場景設備，完成整個工業園區外觀及布局。

圖6 材質設置界面圖

3 機電深化設計

后期對模型進行機電深化設計，對工程的實際應用具有非常重大的意義。利用BIM技術的碰撞檢查功能，發現沖突的管道、設備、建筑、結構等，可在施工前發現圖紙存在的不足，及時修改，以免施工階段出現返工的情況，浪費時間和金錢。在機電深化設計時需綜合全局考慮，先保證項目的可實施性，考慮后期維修是否便利等，再去追求排布美觀等方面。

3.1 管綜深化設計

BIM技術的碰撞檢查能提前發現施工現場中存在的“錯漏碰缺”，對各個專業進行有效協同，并在施工前對圖紙的“錯誤”“漏洞”“碰撞”進行修改，優化設計方案，盡可能避免后期施工階段返工，使施工階段更加高效。BIM技術可以在三維的模擬環境下，直觀地將錯綜復雜的管道系統立體化展示出來，應用Magi CAD軟件單獨展示發生碰撞的位置，導出詳細的碰撞報告，便于技術人員查看具體情況，及時修改，優化調整圖紙。

利用BIM軟件對室外管網進行管線之間、管線與土建構件之間的碰撞檢查，生成碰撞報告。隨后對每一處碰撞進行核查，根據管線避讓原則（小管讓大管，支管讓干管，有壓管讓無壓管，施工簡單的讓施工難度大的），對所有管線進行管線路由優化[7]。根據該原則對發生沖突的管道進行管綜深化設計，確保其具有可實施性后，再追求實用和美觀性。應用Magi CAD軟件導出碰撞報告，其中對發生沖突的構件ID、發生碰撞構件的類型有詳細介紹，如表2所示。需要開洞的位置，并對模型進行自動開洞和尺寸標注。對于一些無法識別的錯誤，對其進行手動開洞，后期通過二維出圖功能將帶有標注的圖紙導出，如圖10所示，對原有的圖紙進行改進，解決了后期施工階段孔洞尺寸不正確、孔洞定位不準等問題，提高了施工效率。

表2 部分碰撞報告

3.3 綜合支吊架布設

傳統的設計圖紙一般只含有建筑、結構、給排水、暖通、電氣圖紙，并未專門對支吊架進行圖紙說明。因此，對于綜合支吊架的布設，主要是靠施工人員根據現場的情況，按自身經驗和國家規范進行布設，難以保證

對碰撞報告進行分析，主要管道存在的碰撞類型大致如下：

（1）由于凈高不足、預留空間不夠，管道與建筑、結構發生碰撞；

（2）管道標高不正確導致風管與管道發生碰撞；（3）管道與管道直接發生沖突碰撞。

根據不同的沖突類型對三維模型進行修改，在Revit平臺應用Magi CAD軟件對發生沖突的地方進行單獨展示，如圖7、圖8所示，便于BIM技術人員查看及修改，修改完成后進行碰撞檢測直至零碰撞。導出的報告如圖9所示。

圖7 管道發生碰撞圖

圖8 管道碰撞修改圖

圖9 Magi CAD導出碰撞報告

圖10 辦公樓二層局部孔洞預留圖

3.2 孔洞預留

傳統的孔洞預留施工過程中存在著“孔洞定位不準確”“孔洞尺寸不正確”這兩個主要質量問題。經過進一步研究發現，引起這兩項主要問題的主要因素有3個，分別是缺乏科學的圖紙審查方法、缺乏管線專業協同作業方法和技術交底不透徹[8]。通過應用Magi CAD軟件可以有效解決這3個問題，在各專業的模型整合后，對多專業模型協同設計，使用Magi CAD插件檢測出支吊架的準確性和安全性；而且基于經驗進行的布設，對于所需材料并沒有一個明確的概念，易造成后期成本的浪費，而這些問題應用Magi CAD軟件可以解決。Magi CAD軟件能夠在三維的虛擬環境下對支吊架進行布設，并根據實際情況在軟件中設置對應的參數，對其強度進行自動核驗確保安全性，導出強度核驗計算書，對其綜合性能進行核驗，綜合考慮安全、經濟等多要素進行優化，優化修改后導出詳細的圖紙及清單，這就保證了安全性和準確性，提高了施工效率，有效避免了材料浪費、后期返工等問題。

4 結論

基于Magi CAD軟件在某工業園區機電深化設計中的應用，本文對大型園區的機電深化設計流程進行了闡述，通過分析整理其在不同階段的應用成果，得出如下結論：

（1）運用Magi CAD軟件的二維出圖功能，可導出孔洞預留圖紙、支吊架二維安裝詳圖等，得到精確圖紙，便于指導后期施工；通過在三維虛擬環境下對各專業模型協同設計，可有效減少各專業人員在設計階段存在的信息差。

（2）使用更精確的圖紙指導施工，可規避后期返工、材料浪費的風險，提高施工效率。

（3）通過應用紅瓦科技二次開發的插件對需要重復工作的機電模型進行快速翻模，打破了傳統建模的局限性，提高了BIM技術人員的效率。

綜上所述，應用Magi CAD軟件對園區三維模型進行碰撞檢測、管綜優化、孔洞預留、綜合支吊架布設等機電深化設計，為類似園區機電深化設計項目提供了一種可行方案。