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基于BIM的建筑机电设备系统设计与施工优化实践

发表时间：2020/12/11 来源：《基层建设》2020年第24期作者：桂浩陈仁君陈逢欣

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的BIM技术有了很大进展，并在建筑机电设备系统设计与施工中得到了广泛的应用。

        中建八局西南公司四川成都 610041
        摘要：随着科学技术的发展，我国的BIM技术有了很大进展，并在建筑机电设备系统设计与施工中得到了广泛的应用。通过BIM模型把深化设计和数字化施工进行有效结合，实现建设项目各专业间的协调与配合，从而为项目提供增值服务是当前BIM应用的重点与难点。本文结合建筑机电设备在实际项目中的应用从设计和施工两方面结合工程案例进行应用与实践，为BIM的进一步推广和应用提供借鉴。
        关键词：BIM；机电设备；优化实践
        引言
        BIM技术自从出现就受到了社会各界的广泛关注。因为此技术一旦成型，可以广泛的应用于很多行业，尤其是建筑行业以及相关的机电安装中发挥关键作用。利用好BIM技术，不仅可以在一定程度上提升机电安装总体的效率，减少安装时间，缩减以往安装中繁琐的流程，而且还可以提升相应的安装精度，降低安装过程中可能出现的失误等等，因而研究BIM技术在机电安装之中的应用有着非常重要的意义。
        1BIM技术特点
        （1）可视化。用户可以在已知工程信息、设计方案的基础上，构建三维可视化建筑信息模型，直观展示建筑情况，如空间构造、各类设备管线安装位置等，确保设计人员可以直观了解整体建筑设计效果。（2）一致性。工程设计方、施工方、建设方可以同时观察所构建的三维可视化模型，获取相关工程信息，相互之间通过BIM平台实时沟通交流意见，编辑修正数据，有效解决了传统施工模式中存在的信息不畅、协调困难等问题。同时，为多专业系统设计、施工活动的开展提供基础条件。（3）模拟性。BIM软件具有模拟试验功能，可以根据导入的设计方案来模拟工程施工过程，显示可能会存在的施工问题。（4）优化性。从本质上来讲，机电安装工程是一个不断优化的过程，需要持续解决各项设计、施工问题。BIM技术可以向工作人员展示工程实际信息，消除时间、复杂信息对工程优化造成的制约，帮助工作人员掌握更全面的信息数据。
        2基于BIM的深化设计
        2.1空间优化
        通过BIM的精确设计后，可大大降低专业间交错碰撞，且各专业分包利用模型开展施工方案、施工顺序讨论，可以直观、清晰地发现施工中可能产生的问题，并给予提前解决，也为后阶段的数字化施工、数字建造打下坚实基础。BIM通过碰撞检查在设计阶段进行空间优化，管道合理留布置方面为业主提供了巨大的建设项目增值，例如以某冷冻机房为例，在冷冻机房中水管所占的比例相当大，若没有经过空间方案合理规划，则会使得空间和视觉上显得过于拥挤。
        2.2开展机电深化设计
        在开展管线碰撞检测时，设计人员可选择使用Revit软件的碰撞检查功能，锁定各处管线设备的碰撞点位，自动生成检测报告，并直接在三维信息模型中对光纤设备位置进行移动。但是，碰撞检测所产生的数据运算量较大，且检查方式较为单一，无法开展跨专业碰撞检测。因此，在必要情况下，应配合使用Navisworks软件，在该软件中导入所构建的各专业模型，如电气模型、暖通模型、管道模型等。随后，使用该软件开展跨专业碰撞检测试验，并将检测结果导入Revit软件，对碰撞点位进行修正处理。在管线综合布置环节，传统设计方式是设计人员对CAD图纸进行叠加处理，以此反映设备管线分布情况。但是，在图纸叠加数量过多时，极易出现图形混乱、管线设备具体位置模糊等问题，也无法直观、清晰显示不同设备管线的关系。
        2.3机电管线支架布留优化
        在机电深化设计中，支架预埋布留是极为重要的一部分。在管线情况较为复杂的地方，经常会存在支架摆放困难、无法安装的问题。

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对于剖面未剖到的地方，支架是否能够合理安装，是否符合吊顶标高要求，满足美观、整齐的施工要求就显得尤为重要。其次，从施工角度而言，部分支架在土建阶段就需在楼板上预埋钢板，如冷冻机房等管线较多的地方，支架为了承受管线的重量需在楼板进行预埋，但在对机电管线未仔细考虑的情况下，具体位置无法控制定位，现在普遍采用“盲打式”预埋法，在一个区域的楼板上均布预留。BIM模型可以模拟出支架的布留方案，在模型中就可以提前模拟出施工现场可能会遇到的问题，对支架具体的布留摆放位置给予准确定位。
        3基于BIM的数字化施工
        3.1工厂预制加工
        为了保证预制加工精度，首先规范出图标准，形成统一的图纸格式和制图模式，同时对设计图纸进行全面而细致的标注，包括尺寸标注、编号标注、标高标注以及管间距标注等。以往在所有模型最终确定后，根据需求导出不同形式的BIM施工图，如二维平面、立面图、剖面图、局部三维图等。对于模块加工图而言，由于模块结构形式复杂需要至少三个视口甚至多个视口才能完美地描述清楚。在实际操作中发现，三视图出图的效率低下、出错率高、图面数据交错复杂、信息量大、表达不直观。鉴于此引入石化工程中常用的正等轴测图（ISO图），通过三维可测量的表达方式，将图面信息更直观地展现给施工人员，采用这种表达方式使作业人员对管道信息的提取做到一目了然，不仅能很好地表达模块的详细尺寸，还能方便地看到模块三维状态，给管件预制加工带来了便利。
        3.2对数据进行动态管理
        在建筑建设以及相关机电安装的过程之中，每一天工程的开展都会使得施工现场的状况瞬息万变。而利用BIM技术进行虚拟的3D模型建设，可以让现场的管理人员能够更加的直观了解到当前工程的进度和建设的整体情况，并且对下一步的工作进行科学合理的安排。所以BIM技术将虚拟数据与现场连接起来，打通了虚拟和现实之间的边界，让虚拟数据更好地服务于现实施工中的具体操作。同时还起到了对现场进行动态管理和实时监工的作用。
        3.3施工过程模拟
        在机电安装工程施工阶段，可运用BIM技术开展施工模拟试验，根据设计方案模拟工程施工过程，虚拟建造建筑物。施工模拟试验操作如下：向BIM软件中导入设计图纸，使用软件自带的Timeliner功能，向软件中依次导入施工组织计划、各类管线与机电设备的文件链接。BIM软件即可以三维动画形式来显示机电安装工程的模拟施工过程，包括可能出现的施工问题、人工材料资源需求量、施工进度等。施工过程中，可能会出现不可控因素导致的各类施工问题，例如，在长春明宇广场项目中，施工人员对机电安装顺序不熟悉，导致施工顺序倒置，先安装下层管线，后安装上层管线。对此，企业可以选择使用Navisworks软件事先进行区域施工模拟，根据施工计划划定工期节点，使用BIM软件模拟机电安装过程，生成可视化文件，对视频文件进行渲染处理，协同开展技术交底工作。
        结语
        总的来说，在建筑工程内部机电安装的过程之中，BIM技术的利用已成为建筑行业不可阻挡的潮流，是大势所趋。但是由于BIM技术在我国应用不够广泛，目前也没有充足的经验，且技术发展水平还存在较大的发展空间，所以仍旧存在着较多的问题，需要相关的研究人员和学者不断进行完善。通过技术上的突破才能使得BIM技术在建筑机电工程开展的过程之中做出贡献，从而推动我国建筑行业不断的发展，使之更上一个新台阶，由此提升人们的生活质量，保证人民的生命健康。
        参考文献：
        [1]杨勇，蒋科伟，杜广明，白东阳.BIM技术在机电安装中的应用分析[J].科技经济导刊，2019，27（29）：58+54.
        [2]郭俨.BIM技术在机电安装中的应用分析[J].智库时代，2019（27）：264-265.
        [3]波文新.BIM技术在建筑机电安装工程中的应用分析[J].住宅与房地产，2019（15）：153.