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探析BIM技术在综合管线碰撞分析优化中的应用

发表时间：2020/12/31 来源：《基层建设》2020年第24期作者：高怀宇

[导读] 摘要：随着我国市场经济的发展，房屋建筑行业也得以进步，各种形态特殊的建筑逐渐增多，使得在实际施工的过程中，各种问题层出不穷。

        中国核工业第五建设有限公司
        摘要：随着我国市场经济的发展，房屋建筑行业也得以进步，各种形态特殊的建筑逐渐增多，使得在实际施工的过程中，各种问题层出不穷。基于此，本文围绕BIM技术在房屋建筑工程综合管线碰撞分析中的应用展开探讨，简要介绍了BIM技术的应用现状，BIM技术在碰撞分析中优势以及BIM技术碰撞优化流程，并以某房屋建筑工程为例进行分析。
        关键词：BIM技术；综合管线；碰撞分析；建筑
        引言：在建筑行业不断发展和进步的过程中，建筑工程项目的复杂程度逐渐增加，这也使得在实际工程建设过程中的问题越来越多，难度也越来越大。随着信息技术的不断发展，BIM技术得以在建筑工程中应用，能够有效解决建筑设计和施工中的各种不可预测问题，尤其在综合管线碰撞分析方面，有着极大的优势，有效避免了后期施工中的各种管线问题。
        一、BIM技术的应用现状
        随着市场经济的不断发展，人们生活水平也在不断提高，对于房屋建筑有了更高的要求，不仅要使得建筑的功能得以充分发挥，保障建筑使用安全，还需要建筑外表具有一定美观性，因此在进行建筑结构设计的过程中，需要考虑到的问题更多。在实际进行建筑设计时，需要确保建筑结构设计的科学性、合理性以及可行性，然后就需要进行综合管线的布置设计，确保管线的设计合理，针对在施工过程中可能遇到的问题进行详细分析，并提前采取合理的应对措施，以确保后期施工过程的顺利。
        对于大型房屋建筑而言，综合管道的排布、设计较为复杂，而且传统房屋建筑设计难以发现管道碰撞问题，很容易在施工过程中出现返工情况，不仅影响了施工效率，而且还会造成资源的浪费。而通过BIM技术的合理应用，通过建立工程设计和施工模型，能够有效发现设计和施工过程中的问题，并采取有效应对措施，还能够将各部门的工作协调整合在一起，有效提升了设计效率和质量，减少施工成本。
        二、BIM技术碰撞优势
        在房屋建筑工程综合管线设计和碰撞分析过程中应用BIM技术，与传统工程设计相比，有着较大的优势。首先，传统的管线碰撞分析，都是通过二维图纸完成的，在进行管道交叉以及查找碰撞点时存在较大的难度，而BIM技术的应用，则能够准确分析出管线交叉位置以及碰撞点，并能够详细完整地记录下来。其次，简化管线协调排布，通过工程软件的运用，可以形成管线设计的3D图形，使得管线排布更加直观，有效保证管线排布合理性的同时，还能够提升空间的美观性。再次，通过BIM技术进行管线碰撞试验，能够有效节约成本，通过相关软件的应用可以准确的发现管线布置中的碰撞问题，并有针对性地进行设计方案的优化，避免后期施工过程中出现问题，能够有效节约管线施工人力、财力、物力以及时间成本。最后，通过BIM技术的应用，能够对管线排布进行三维呈现，直观展示了管线排布情况，有效提高了不同部门之间的沟通效率和质量[1]。
        三、BIM技术碰撞优化流程
        在使用BIM技术进行管线碰撞优化的过程中，需要按照以下流程进行：第一，建立土建模型。在建立土建模型之前，需要先准确收集建筑项目工程中的各项数据以及相关信息，借助Revit软件进行三维模型的构建。第二，建立机电模型。结合设计图纸，分别建立水、电、暖、煤气等各方面管线的三维模型，为后期进行不同专业机电和土建模型的碰撞检测做好准备。第三，模型整合。由于土建模型和机电模型是通过Revit软件分别进行建立的，因此需要对二者进行模型整合，才能够进行碰撞检测，模型的整合需要在Navisworks软件中进行。第四，碰撞检测。首先需要明确好碰撞条件；其次针对碰撞点进行检测，发现不合格的位置；再次根据检测结果修改原设计，如此往复，直至碰撞检测合格；最后，工作人员根据碰撞检测的结果，针对管线的空间位置展开进一步的优化，不仅要对管线的性能以及安装成本等进行分析，还需要考虑到后期的安装和检修等，预留好足够的作业空间，在实际进行优化设计的过程中，要按照大管优先、附件多优先、无压管优先、热水管优先，消防水让空调水，电缆桥架在上水管在下，给水管在上排水管在下，优先利用梁内空间的原则。第五，根据模型，指导施工，在进行管线设计优化之后，需要根据优化后的模型图纸进行管线的安装施工[2]。
        四、案例分析
        （一）项目概况
        以某房屋建筑工程为例，该项目中建筑总面积为28859.88m2，建筑内部结构左侧为地下部分1层停车场，地上部分3层购物中心，右侧为地下1层停车场，地上部分1到3层为购物中心，4到21层为写字间，整体建筑采用的是钢筋混凝土框架结构。

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        （二）初始模型
        首先，绘制土建模型。土建模型是建筑设计的基础，工程师通过Revit软件进行建筑土建模型的绘制，将建筑整体梁、柱以及墙板、门窗等绘制出来，展示出建筑物的整体形态。其次，绘制机电模型。在建筑整体模型的基础上，进行水、电、暖等管线的设计，例如给排水管道、消火栓、暖通等。最后，在完成土建模型以及机电模型的绘制之后，将二者导入到Navisworks软件当中，将机电模型与土建模型进行整合。
        （三）碰撞检测及优化
        碰撞检测。在整合完成土建和机电模型之后，就需要进行碰撞检测，通过“Clash Detective”命令，先对机电和土建之间的碰撞检测要求进行设置，然后实行碰撞检测命令，系统会自动生成检测结果，并形成列表和报告。经过碰撞检测之后，在本工程土建和管线设计中共发现6044处碰撞点。
        碰撞优化。根据“大管优先、附件多优先、无压管优先、热水管优先，消防水让空调水，电缆桥架在上水管在下，给水管在上排水管在下，优先利用梁内空间”的管线优化原则，针对检测到的碰撞点进行逐一优化，然后再次进行碰撞检测，直至消除全部碰撞点为止。在本工程中，结合实际工程情况以及碰撞点情况，提出了以下两种碰撞优化措施。第一，对于给排水管以及消防栓管道与梁碰撞问题。在本建筑中，由于梁周围管线众多，且分布情况十分密集，所以在进行管线优化的过程中，需要先确保防排烟风管、桥架、线槽以及消防水管的位置都符合标高要求。在进行优化设计的过程中，要确保防排烟风管在梁下500mm位置，各类水管均设置在梁下300mm位置，桥架和线槽在梁下200mm位置。针对管线交叉位置的优化，为确保空间利用的合理性，需要尽量在梁上翻弯，在进行给排水管道优化时，对于交叉位置需要确保两条管线净垂直距离为150mm。
        第二，对于喷淋和桥架的交叉碰撞以及消火栓与梁之间的碰撞问题。在进行此类管线问题的优化时，在满足相关技术规范要求的基础上，需要尽量减少管线弯头，采取直线分布方式，保持整个管线平面横平竖直，以此能够有效节约空间。在实际优化的过程中，需要将喷淋下翻，使其绕过桥架，与此同时确保消火栓等管线在梁下位置不变。
        （四）项目碰撞分析
        以此房屋建筑工程为例，将BIM技术应用在管线碰撞测试和分析优化当中，能够简单、快捷、精准的发现管线布设过程中的问题，并根据检测出来的问题能够有针对性进行管线的优化，在管线设计和碰撞分析中起到了重要的作用。可通过碰撞点数量分析以及经济性分析明确BIM技术应用下，其作用发挥的情况。
        碰撞点数量分析。在本工程项目管线优化设计的过程中，一共进行了四次碰撞检测，检测结果显示第一次土建和机电碰撞点为4234个，而第二次碰撞检测结果发现碰撞点数量降至415个，比第一次检测碰撞点的数量少了3189个，碰撞点下降率高达75.32%，碰撞优化效果显著。从整体上来看，碰撞点的下降率高达99.42%。因此，可以断定，在BIM技术的有效应用之下，建筑项目的碰撞检测和优化取得了良好的效果，不仅优化水平远高于传统管线碰撞检测方式，而且有效降低了工作难度，提高了管线碰撞检测和优化的效率。
        经济性分析。通过BIM技术的应用，本建筑工程项目管线碰撞检测和优化调整的效果达到了建筑工程要求。除此之外，BIM技术的应用对于整个工程建筑项目的顺利施工也有着积极影响。一方面，BIM技术具有极高的有效性和效率，节约了大量工程设计和管线优化的时间，有效节约了后续工程进度，经分析发现，实际项目工程的进度与预期计划进度相比，节约了8%左右。另一方面，由于BIM技术能够精准的发现设计和施工过程中的问题，减少了很多实际问题，有效避免了返工、质量不合格、施工不合理等情况，返工率降低了39%左右，节约了将近14%的施工成本[3]。
        结束语：综上所述，在实际房屋建筑工程中应用BIM技术进行管线碰撞分析，通过Revit等软件的合理应用，建立初始模型、进行碰撞检测，最后对项目碰撞进行优化和分析，不仅能够使得碰撞分析更加简便、快捷，而且具有极高的精准性，能够有效提高管线设计质量。相信在建筑工程中对BIM技术的深入应用和研究分析，能够有效提高我国建筑工程质量。
        参考文献：
        [1]王梦洁，韦芳，仇偲勤.BIM技术在综合管线碰撞分析优化中的应用——以邻里中心项目为例[J].房地产导刊，2019，000（011）：226，31.
        [2]张颢，张原.BIMVR技术在公共图书馆综合管线碰撞检查中的应用[J].山西建筑，2018，044（026）：257-258.
        [3]丁传奇，杨秉钧，尹中国.基于BIM技术的管线综合和预制安装应用研究[J].建筑技术，2019，050（012）：1416-1419.