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BIM技术在建筑安装工程中管线综合排布的应用

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月上作者：薛锦龙

[导读] BIM技术的可视性能够让设计师在虚拟的三维环境下清晰的阅览管线安装效果，发现传统二维设计中的碰撞重叠，及时对设计方案进行合理优化，避免在施工阶段出现的错漏碰缺的问题，极大的提高了各专业管线综合排布的设计能力，提升工程的设计品质。

陕西省西安市曲江大明宫建设开发有限公司薛锦龙 710000

摘要：BIM技术的可视性能够让设计师在虚拟的三维环境下清晰的阅览管线安装效果，发现传统二维设计中的碰撞重叠，及时对设计方案进行合理优化，避免在施工阶段出现的错漏碰缺的问题，极大的提高了各专业管线综合排布的设计能力，提升工程的设计品质。因此本文就上述论点对BIM技术在建筑安装工程中管线综合排布的应用进行研究。
关键词：BIM技术；建筑安装；管线综合；排布应用
        1传统管线综合的不足和BIM技术的优势
        1.1传统管线综合中存在的问题
        (1)传统项目管线综合设计过程中，设计师只能将自己的想法以二维图纸的形式表现出来，施工技术人员再根据自己对图纸的理解和对设计师意图的揣测进行施工。二维图纸仅能够表达单一截面或局部信息，很难表现管线系统的整体情况，最终导致施工错误的出现。
        (2)传统的管线综合设计在二维条件下进行，平面图、立面图、剖面图和局部详图将建筑信息割裂开来，破坏了设计的整体性、连续性和一致性。在进行管线综合时，难以避免调整管线标高所带来的“连锁反应”，往往是调整一个碰撞点又会导致另一处的碰撞。
        1.2管线综合BIM技术的优势
        将二维图纸转化为与实际工程等比例的三维模型，各个专业协同建模使得不同专业的设计师获得更全面的相关专业信息，也让工程技术人员更直观快速地了解工程。利用模型进行施工交底，减少错误的发生。在碰撞检测的基础上，为满足工程的净高要求、预留足够的检修空间、充分考虑管线和支吊架的安装空间，可以在BIM模型中进行优化排布提高净空，模拟确定合理的施工方案。
        2工程概况
        某项目，占地面积76亩，1期工程规划由5栋高层组成，5栋多层建筑。总建筑面积约19万m2，投资约6.67亿元，区重点工程。其中3号住宅楼33层，高约98m；4号住宅楼33层，高约98m。笔者所在公司作为建设方参与建设。
        3施工难点
        本工程为住宅建筑，对环境要求较高，各种机械设备较多，造成机电管线系统繁多，管线错综复杂，对空间净高要求非常严格。由于机电管线施工前需考虑各专业管线走向、安装空间以及管道间距等，从而需要大量的协调工作，合理安排各专业的安装顺序、预留操作空间等，故施工前即需对机电管线做综合排布，地下室公共走道内区域的管道交叉严重，传统的二维图纸无法满足现场施工要求。
        4、BIM应用软件的选择
        目前BIM建模软件有很多，其中Autodesk公司开发的Revit和Graphisoft公司开发的ArchiCAD是其中的主流软件，本项目BIM建模使用Revit。相比ArchiCAD，Revit具有较完善的结构、机电模块，更适合按施工图建模。碰撞检测和模型展示选用NavisWorksManage、Manage软件，除了可以进行精确的碰撞、错误查找，还可以进行动态的四维进度仿真和照片级的模型渲染。通过DWF格式可将Revit模型文件导入其中，查看模型时的运行速度和渲染效果相较Revit，都有大幅提高。
        5、管线综合实践
        5.1碰撞检测
        本项目涉及幕墙、建筑、结构、通风、防排烟、给排水、消防、喷淋、电力、照明、安防、通信等十多种专业，管线复杂。通过虚拟漫游查看模型中的碰撞点，可将碰撞问题归为以下几类：通信桥架与排烟管道的碰撞；排烟管道与电力桥架的碰撞；喷淋管道与桥架的碰撞；消火栓系统干管与桥架的碰撞；喷淋管道穿过结构梁；喷淋管道穿过建筑隔墙。针对这些问题，我们对机电模型进行了全面的调整。参考设计和施工要求，按照“有压让无压，小管让大管”的原则，分系统进行调整。合理进行水平位置调整，修改管线标高时注意排查整个系统的碰撞点，最终调整结果如图1所示。

图 1调整后的机电模型
        6.2管线综合
        住宅楼层高较低，走廊狭窄，而电气管线与桥架常常在此集中敷设，平行排布空间不够，垂直排布又不能达到净高要求，因而成为管线综合的难点。3号和4号住宅楼核心筒附近走道的管线排布，同样面临这个难题。环形走道的吊顶空间内需要排布喷淋干管、消火栓系统管网和强、弱电桥架。《电缆桥架安装规范》中规定，弱电电缆与电力电缆的间距不小于0.5m，如有屏蔽盖可以减少到0.3m，桥架上部距离顶棚或其他障碍物不小于0.3m。由于设计时沟通协调不足，强、弱电桥架间的距离过近，甚至有重合。桥架的标高高于梁底，需要在梁上开孔，在提高施工难度的同时，还可能影响结构的承重能力。若不进行管线综合，优化排布，模型完成后必然出现碰撞.
        6.3BIM技术在施工及管理中的运用
        (1)实现动态可视化的四维工程施工管理。将建筑施工现场三维模型与施工进度相结合，并与施工条件和现场布置等信息结合在--体，创建四维施工信息模型。实现工程施工阶段进度、人工、机械、材料、场地布置和成本的动态集成信息管理和施工全过程提前可视化模拟。
        (2)建筑安装工程在施工过程中，通过运用BIM技术可以提前进行施工模拟。在计算机上可以对BIM模型进行施工全过程的施工模拟，可以在实.际工程施工之前对工程的功能及可建造性等潜在问题进行预估评测，其中包括施工工艺的实验、施工过程中专项施工方案的优化等，这一系列过程对现场施工都具有很大的指导性作用，对施工现场有更加直观的了解，并能及时解决现场施工中可能遇到的难题，从而降低施工成本，减少人、材、机的浪费。通过建造虚拟模型，结合土建、水电、设备、暖通、消防等专业图纸会审，可以直观的看到工程碰撞位置、设计不合理地方，然后在真正实施施工前加以修改以及优化。
        (3)建筑安装工程各专业系统管线预留预埋出图。预留预埋图分为一次结构预留预埋图和二次结构预留预埋图，安装各专业施工过程中，会涉及许多与土建专业交差的作业，可以在土建专业和安装各专业系统综合模型调整完毕后，其模型精度可以达到指导工程施工的要求。在模型实现零碰撞后，可以使用BIM相关的软件依据安装专业管线的位置，在结构模型中进行开洞，可以根据结构模型中的预留洞口，导出洞口的预留预埋图纸，从而避免安装工程施工提资的不充分，洞口预留的图纸不准确。由于一次结构的预留洞口后期更改不易，会导致安装管线因为预留洞口而造成过多的不合理翻弯。
而随着BIM技术的进步和BIM模型的精细度的不断提升，目前已有工程在二次结构砌筑中也采取了洞口或管线的预留预埋，由于建筑后期封堵施工等难度大，所以一步砌筑到位，既减少了后期封堵以及现场各分包专业交叉施工的协调沟通，提高了工作效率，也达到了降低控制成本的目的。
        结语
        BIM技术具有可视化、虚拟化等优势，能够很好地解决管线综合设计的难题。通过整合多方建筑信息，BIM技术更能够进行协同管理，提升工程决策、规划、设计、施工和运营管理的整体水平，减少返工浪费，有效缩短工期，提高工程质量和投资效益。
参考文献：
［１］万晶晶．住宅园区地下管网ＢＩＭ技术应用研究［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２０１５．