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基于BIM 技术的机电安装工程深化设计

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：王远里白宝张铎

[导读] 摘要：通过对综合楼机电工程中的机电设备及管线的布置情况进行分析，以BIM建模技术为基础，通过使用Navisworks和Revit两款软件模拟碰撞情况，形成碰撞检测报告，以报告为根据对电气设备、供暖设备和供水及排水设备进行空间设计和线路管理，避免出现设备的位置冲突和线路交叉拥堵。

        中建八局第三建设有限公司江苏南京 210000
        摘要：通过对综合楼机电工程中的机电设备及管线的布置情况进行分析，以BIM建模技术为基础，通过使用Navisworks和Revit两款软件模拟碰撞情况，形成碰撞检测报告，以报告为根据对电气设备、供暖设备和供水及排水设备进行空间设计和线路管理，避免出现设备的位置冲突和线路交叉拥堵。
        关键词：BIM技术，深化设计，碰撞检测
        伴随着BIM技术的逐渐成熟，在机电安装工程中被广泛使用，通过三维立体建模技术，将二维平面上的图纸用3D立体的方式展示出来，同时将机电工程中涉及到的各种线路、管道、设备以及配件立体化的展示出来，所以提前对工程项目做好空间布局与管线规划，在深化设计时减少交叉碰撞的问题，降低施工中所需的成本，大大缩短工程期限。
        一、机电工程现状概况
        以综合办公楼机电工程为例，建筑设计层数为地下一层，地上7层，建筑的面积约为23000m2，建筑的高度为30.4m。其中建筑的电力系统主要包含供配电系统、风力系统、防雷系统、插座布置、室内走线、安保系统、火灾报警系统以及总控制系统。其中风力系统尤其空调系统主要使用风机盘管设备，将其布置于屋顶处保证排风，空调的冷源使用螺旋式水冷机组，空调的热源使用热交换机。供水及排水系统主要包含供水及排水设备及相应管道布置、消防喷水系统。
        二、机电安装工程中的空间管理
        在机电安装工程中需要涉及非常多的设备以及管线，因此在施工过程中要将空间管理的基本原则明确出来：（1）留出足够空间，满足设备搬动转移的基本要求。（2）保证不同的设备均具备足够的运行空间。（3）管线布置中的电路线与输水管道要分开排布，在排布时一般将电路线和风力管道布置在输水管道上方，输水管道中要确保热水管在冷水管上方；管线排布时还要注意以下的一些问题：保温的管道靠内部排布，非保温管道靠外部排布；金属类型的管道靠内部排布，非金属类型管道靠外部排布；大型管道靠内部排布、小型管道靠外部排布；衍生管路少、很少检修的管路靠内部排布、衍生管路多、需要经常检修的管路靠外部排布。（4）对于空间相对较小并且需要安装多个设备的，可以将电路桥架与消防主管路置为相同高度，如果两线路相遇将消防主管路直接向上排布直接放置到房梁内部安装。
        三、模拟碰撞检测
        通过对碰撞进行模拟检测，可以在建模设计时直接减少模型之间的冲突，从而达到在施工过程中有效避开碰撞问题，减少返工的情况、缩短工期、降低成本。在碰撞检测过程中主要使用Navisworks和Revit这两款软件来管理模拟碰撞，Navisworks可针对多种测试条件和多项测试规则进行点线面碰撞及软硬碰撞模拟；Revit则是用来对系统内部的碰撞进行检测，保证模型在模拟时不会发生自碰撞现象。

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        1.碰撞检测时的修改方法
        在进行模拟碰撞检测时，会遇到碰撞情况，这时需要我们按照管路的相关特性直接在设计上进行修改，修改原则有以下几个方面：（1）先大后小：即对于大型的、费用较高的管道先进行排布，然后将小型的、费用低的管道，在大型管道布置完成的基础上进行布置。（2）先无压后有压：先完成重力管道（排水管道等）的布置后进行压力管道（供水管道等）布置。（3）先热水后冷水：热水管道的调整布置会导致积气，进而引起水流不够顺畅，在调整之后还要继续追加排气阀门，会增加施工成本，所以先完成热水管的布置后再进行冷水管布置。（4）电路线和输水管道分开排布或者将电路线置于输水管上方，以防止水管漏水从而影响电路使用甚至造成火灾事故，如果因某些原因不得已布置在一条线路上需要对电线进行防水处理。（5）在保证功能健全的情况下可以对管道和桥架的规格进行适当调整。
        2.使用Navisworks模拟碰撞检测
        Navisworks在使用时可以设置多种测试条件，选择不同类型的管道、不同类型的系统、建筑本身与各个系统之间设置多个测试条件，进行多项测试。从测试中建立多项规则并对不重要的碰撞进行忽略，类似情况为：在电路系统中还未将主线位置定下来，没必要参与进碰撞检查中，在测试时可以先避免主线与其他线路的碰撞，然后对主线规则进行单独定义。
        点线面碰撞，点就是先在某位置设置一个单位，将风管、水管或者电路设置为一条线进行碰撞模拟，没有高度也没有宽度就是单纯的进行碰撞模拟。面就是就是忽略管线的内部，以水管最外围的面去碰撞。软硬碰撞指两个方面一个是硬碰撞是指物体与管线、管线与管线的直接碰撞，另一个软碰撞是指有些管道需要预留一些额外的操作空间，在对管线进行设计时需要将空间信息也考虑进去，这时需要设置一个值，例如将防水材料、保温材料所需要的额外空间模拟出来以最外面的包裹层为基础去对碰撞进行模拟。之后运行Clash Detective功能进行模拟碰撞检测，并添加多个碰撞条件，对测试规则进行定义，选择点线面碰撞或者软硬碰撞，开启模拟测试，根据测试结果出具碰撞报告，碰撞报告会详细体现碰撞位置、碰撞图像以及轴网位置等相关信息，根据这些信息在Revit中确定碰撞点位置，然后进行设计调整。
        3.使用Revit模拟碰撞检测
        Revit模拟碰撞检测，运算量巨大，需要消耗大量的计算机资源，运算速度也相对较慢，并且存在一些小问题，比如只能对当前设置的内容与链接内容进行模拟，并且缺少系统的划分，只能进行一些简单的模拟，确保自己模拟的系统内管线不发生碰撞，只能是在经过碰撞模拟解决自身系统内的碰撞冲突，为整个系统的后续整合优化提供一些方法建议。
        四、碰撞检测还存在的一些问题
        碰撞模拟只是单纯使用BIM建模来进行，缺少套图处理的过程，在进行检测时碰撞冲突相对较多，需要对设计进行大量的后期更改，耗时费力，需要设计人员具备优秀的软件使用技术和管线设计知识才能完成最后的完美方案。
        参考文献:
        ［1］李敏辉，谭辉煌，邱杰，等．基于WebGL的BIM可视化方案研究[J].施工技术,2018,47(S3):26-30．
        ［2］吴琦珊.BIM 技术在机电安装工程深化设计中的应用[J].居业技术,2019,(04):104．
        ［3］高喜玲,丁运斌.基于 BIM 技术的机电安装工程深化设计[J].山西建筑,2020,46(5):83-84．