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BIM技术在机电管线综合深化设计中的研究

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：张世雄

[导读] 机电管道常规综合设计模式是利用2D图纸生成管道安装图。然而，仅靠2D图纸很难完成机电管线的设计、安装和优化。这种设计模式已经不能满足当今时代工程项目的综合需求。

身份证号码：3622271992******9 张世雄

摘要：机电管道常规综合设计模式是利用2D图纸生成管道安装图。然而，仅靠2D图纸很难完成机电管线的设计、安装和优化。这种设计模式已经不能满足当今时代工程项目的综合需求。通过BIM技术的实际应用，设计人员可以在项目准备期间进行碰撞分析，找出2D图纸中的错误或缺陷；并统筹相关部门防止因自身行为造成管线布局混乱，加强维修余量，尽可能避免返工，保证管线设计整体质量，降低工程成本。
关键词：BIM技术；机电管线设计；应用
        1机电管线综合设计中应用BIM技术的优势
        1.1有利于确保通风空调工程施工作业过程的流畅性
        BIM三维数字化建模技术的使用，有利于众多施工企业数据信息的优化和协调，有利于从施工前期准备的初始阶段就发挥整体施工作业流程的规范和协调作用，对施工作业流程的各种技术细节做出判断和评价，避免或尽量减少交叉碰撞的可能性。特别是在重点通风空调相关设备的建设安装层面，实行全方位布局和相关技术规划设计。如冷冻房、换热站冷热水系统BIM技术规划建设，有效协调了土建结构、消防安全、电气工程等专业管线的整体布局，既保证了各专业管线绝对净空高度和水平面积的相关规定，又成功应对了相关设备出入和安装空间受限的情况，实际工程安装质量更具特色。
        1.2 有利于实现通风空调系统安装图纸的优化
        通常在通风空调系统的规划设计阶段，规划设计部门对安装工作的现场经验较少，容易出现设计图纸不完善或与通风空调系统安装工作的实际领域不一致的问题。这就要求施工企业从更专业的安装作业层面，强制相关规划设计部门实施设计变更，优化相关方案。在这个过程中，很可能导致不必要的返工、管线布局碰撞，甚至不必要的资源浪费。对于这种情况，相关工程设计人员可以充分利用BIM技术，在工程规划设计阶段对工程图纸进行有针对性、直观的优化设计和技术交底，将不利条件一一转化为有利条件。通过BIM技术的优化设计，通风空调系统的总体布局得到了有效优化，取得了良好的实际运行效果。
        1.3 有利于把控安装过程中的重点及难点
        通风空调系统安装的重点/难点主要集中在冷、热负荷的计算、相关设备参数的分析，以及中央空调设备、新风、送风、排气扇等设备的安装，尤其是热水锅炉等热能供应设备的安装。BIM技术的使用有利于满足结构布局、定位、原材料采购、项目预算、运营周期、安装方案编制、机械设备和人力统筹等方面的需求，针对以上操作难点，从而达到准确控制施工重点和难点的目的。
        2.BIM技术在机电管线深化设计过程中的关键过程中的实际应用
        2.1 基础模型的生成过程
        完善和改进基础模型生成过程的基础是设置相关组件的统一命名。组件命名的统一可以保证模型各参数信息的通用能力。在此前提下，可以实时验证得到的相关参数信息。如果发生碰撞，数字模型可以快速定位到特定区域，方便工程设计人员快速调整或修改。值得注意的是，在设计过程中，需要保证与数字模型相关的参数的精度满足项目的实际要求，只有保证了数字模型的参数信息的精度定位后，才能实施相关工序的进一步开发。例如，在机电工程数字模型中添加新的造型构件或材料类型等参数信息，添加类型、功能等参数信息，是为了对设计图纸实施全方位的检查流程，保证图纸的完整性，防止设计问题，为实际操作带来合理的指导，进一步细化工作细节，达到精确定位的目的。结构数字模型的主体是建筑工程的内部构件，如梁、柱、墙等构件的数字模型的建立。主要目标是二级结构墙、楼梯结构和门窗系统。
        2.2 机电管线设计综合碰撞研究
        机电管线设计碰撞是机电工程设计管理过程中常见的情况。如果发生碰撞，必然会对施工质量产生不利影响，导致管道系统无法正常工作。

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对于这种情况，相关机电工程师和技术人员可以使用BIM技术从三维模型层面验证管道的空间布置，快速找到并确认碰撞区域，并采取有针对性的措施进行纠正。机电工程管道设计中碰撞检查的目的通常是电气系统、排水管道、暖通管道与建筑框架之间的碰撞。机电工程的管道系统和布置复杂。如果同时进行碰撞检查，检查效率和检查质量将受到限制。因此，需要尽可能避免碰撞检查的同时操作，以保证检查功能的顺利运行，进而减少对建筑物的检测量，检查管道与建筑物之间的碰撞情况，确定具体的碰撞位置，进而改进和提高。
        2.3 机电工程管线全面调整
        机电工程管道需要确定净空目标的技术要求，避免任意布置的现象，提高有限空间的合理利用率。机电工程数字模型中建筑结构与竖井碰撞的调整。其中需要在梁柱结构碰撞调整前检查碰撞管道的主方向，明确撞击区域是否有另一个碰撞位置。如果有，实行全面整改，否则实行局部整改；墙板构件碰撞验证的依据是确认结构区域是否有预留孔洞，记录并生成相关碰撞数据结果的报告。如果在验证过程中预留孔与管道区域不一致，需要快速修改三维数字模型，调整三维模型中的预留孔，确保其符合管道区域，位置准确；在竖井碰撞整改过程中，保温材料的空间应预留给必须保温的区域，并应贴墙。
        2.4机电工程管线优化设计
        机电工程管线在完成相关技术环节的全面整改后，生成三维完整的三维数字模型结构，然后进行优化设计，完成规划设计细节工作。比如三维数字模型中的管道系统，属于技术细节。经过适当的验证和查询，可以生成管道布局的三维数字模型。管道数字模型的生成需要相关工程建模技术人员全面了解管道的所有技术参数信息，这些信息可以作为安装过程中的参考，以保证三维数字模型的完整性。设计内容不仅包括相关管道安装作业的设计，还包括安装人员的计划和施工管理，同时对施工作业的进度起到指导作用。
        3落实机电工程管线保障措施
        3.1取得相关施工企业的全面配合
        只有施工企业通力合作，才能构建三位一体的沟通渠道，确保施工单位、工程设计院、机电工程监理企业之间的顺畅沟通。在制作三维数字模型的过程中，针对施工2D工程图纸中发现的问题提出了相应的变更意见，并将高科技变更的原因上报给上述三家企业，以尽快获得三家相关企业的变更会签。值得注意的是，打印的二维设计工程图纸必须经过机电数字模型的综合调整后才能制作，以便设计企业会签，从而作为合法施工作业的技术依据。
        3.2三维可视化交底及远程指导施工
        相关机电工程技术人员正在利用BIM技术完成机电管线的优化设计，使项目完成三维可视化效果，进而实现三维数字模型的可视化揭示。无论建筑结构多么复杂，都可以通过三维数字模型清晰直观地反映出来，比如制冷机组控制室、锅炉房、配电工程室等。线路、管道和设备的布置非常复杂，需要从不同的层面和角度完成技术交底，使施工作业现场操作人员能够直观地从三维数字模型的角度把握管道的实际走向，同时深入了解和掌握管道的避让措施。只有这样，管道实际安装时才能严格按照2D工程图纸的技术要求进行施工，防止返工，提高施工作业的质量和效率。
       3.3 确定机电工程管线设计方案
       在完成相关机电工程管线系统的碰撞校准和优化整改后，相关机电工程技术人员需要给出机电管线最终施工2D工程图纸，并将设计方案和管线工程三维数字模型交付给监理企业和业主。同时，相关工程设计人员需要对BIM设计2D工程图纸的最终版本进行排版和打印，以提高安装效率，保证工程质量。
       结语：
       综上所述，BIM技术为广大机电工程技术人员提供了强大的管线布局功能，利用计算机在真实空间中模拟各种管线的预组装。该技术可以直观地调整和合理规划管道走向和布局，从而实现仿真过程的可视化，提高工程质量。
参考文献：
[1]建筑机电安装工程中管线综合布置技术的应用[J]. 李达. 工程机械与维修. 2020(02)
[2]浅析竖向规划在管线综合规划中的应用[J]. 王新玲. 福建建材. 2020(04)