吳 迪 祁建華

（1 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450064 2 南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局，河南 鄭州 450000）

BIM技術(shù)即建筑信息模型，是指把建筑工程中的各種構(gòu)件、管線、設(shè)備、機(jī)械、電氣設(shè)施作為其基本要素，然后將對象的物理特性、價格信息、施工技術(shù)等信息全部賦予這些基本要素，形成為可視化的多維模型，也就是在計算機(jī)上建立一個信息集成共享的虛擬建筑，這個可視化信息模型為整個工程項目完整的數(shù)據(jù)資料庫，可以應(yīng)用于工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營改建各階段，各階段的相關(guān)人員都可以從這個虛擬建筑上獲得相關(guān)信息，有利于決策、施工、管理。尤其是BIM 技術(shù)在解決建筑設(shè)備和建筑物交叉問題并提供合理解決方案方面表現(xiàn)突出。在施工過程中也可以對施工方案進(jìn)行分析、模擬和優(yōu)化，有效地進(jìn)行施工進(jìn)度管理、造價管理。

1 BIM技術(shù)對建筑設(shè)備工程的意義

建筑設(shè)備工程涉及的專業(yè)多，包括通給排水、通風(fēng)空調(diào)、 消防、照明配電、建筑弱電等等專業(yè)，綜合管線布置復(fù)雜，利用BIM 技術(shù)對其進(jìn)行管理，可以有效檢查設(shè)計缺陷，交叉干涉，在施工過程中減少返工率，減少人工、材料、機(jī)械臺班的浪費，提高工程效率。

在設(shè)計階段對設(shè)備分析，可以完成管道、通風(fēng)、負(fù)荷等機(jī)電設(shè)計的計算分析模型輸出，進(jìn)行冷熱負(fù)荷計算分析，舒適度模擬，氣流組織模擬，設(shè)備分析的結(jié)果存在BIM模型信息管理平臺中便于后續(xù)階段使用。

在施工階段可以進(jìn)行4D虛擬建造，模擬施工工況，深化設(shè)計，方案優(yōu)化，消除施工現(xiàn)場建造設(shè)備專業(yè)與其他專業(yè)之間的矛盾，施工工序進(jìn)行模擬和分析，可以進(jìn)行錯漏碰缺檢查，并且對施工過程中發(fā)生的問題進(jìn)行實時溝通，提高總包管理和分包協(xié)調(diào)工作效率，降低施工成本，隨時可以根據(jù)施工進(jìn)度查詢施工預(yù)算，進(jìn)行成本核算，方便工程數(shù)字化交付、驗收、竣工資料數(shù)字化歸檔。

在運維階段，可以將竣工模型作為各種設(shè)備管理的數(shù)據(jù)庫，為設(shè)備后期維護(hù)提供依據(jù)，例如設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)備型號、保修日期、維修記錄等信息。

2 常見的BIM技術(shù)相關(guān)軟件

圍繞BIM技術(shù)服務(wù)的軟件很多，常見的BIM技術(shù)相關(guān)軟件見表1：

表1 BIM技術(shù)相關(guān)軟件

在上述軟件中，M a g i C A D、R e v i t MEP具有二維及三維的建模能力，完全可以應(yīng)用于三維技術(shù)，可以建立機(jī)電包括通風(fēng)空調(diào)、給排水、電氣、消防等多個專業(yè)的管線、分支管件、附件，在Revit MEP中還具備了族庫的功能，提供用戶擴(kuò)展系統(tǒng)內(nèi)置建模，可解決特殊構(gòu)件的建模要求。而且在軟件內(nèi)可以對各種設(shè)備的規(guī)格、型號、性能參數(shù)進(jìn)行定義，方便后期維護(hù)。

這些軟件也可以進(jìn)行碰撞檢查功能。但為了深化設(shè)計還將利用Solibri、Navisworks等軟件導(dǎo)出進(jìn)行模型瀏覽、碰撞檢查來進(jìn)行輔助建模。機(jī)電深化設(shè)計還會涉及到對設(shè)備位置、系統(tǒng)線路、管道和風(fēng)量位置及長度調(diào)整會導(dǎo)致運行時電氣線路降壓、管道阻力變化、風(fēng)管風(fēng)量損失、阻力損失等變化，還需要對系統(tǒng)重新進(jìn)行負(fù)荷計算，對原有設(shè)計選型的設(shè)備規(guī)格的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，例如水泵的流量和揚程、空調(diào)風(fēng)機(jī)風(fēng)量與功率、配電線路的設(shè)置等等，這時候還要結(jié)合天正的T-WT、T-HVAC，理正、鴻業(yè)的HYACS、BIMSPACE 、PKPM等軟件，其中鴻業(yè)軟件可以自動提取建筑模型中門窗、電氣設(shè)備相關(guān)信息，自動創(chuàng)建計算空間，完成建筑空調(diào)冷熱負(fù)荷計算、一次二次回風(fēng)計算、風(fēng)機(jī)盤管計算，風(fēng)量負(fù)荷互算、溫差送風(fēng)量計算，根據(jù)計算結(jié)果與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行節(jié)能判斷，不符合節(jié)能要求的建筑，軟件可以協(xié)同信息到建筑專業(yè)。

3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)備工程中應(yīng)用流程

快速建立模型的可以將 CAD 二維圖紙導(dǎo)入到相關(guān)軟件中建立三維模型，從而完成多系統(tǒng)復(fù)雜管線的布置，再進(jìn)行碰撞檢查，找出問題，對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，BIM技術(shù)在建筑設(shè)備工程中具體應(yīng)用流程見圖1

圖1 BIM技術(shù)在建筑設(shè)備工程中應(yīng)用流程

1）創(chuàng)建BIM 可視化模型

在建筑機(jī)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，采用軟件 Revit MEP分別創(chuàng)建給排水系統(tǒng)和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、電氣照明、建筑弱電的 BIM 可視化模型。對各工作集、管線、系統(tǒng)等進(jìn)行劃分，命名定義，以便為后期各管線的識別提供方便，各管線按不同顏色加以區(qū)分。確定各類管線的大概標(biāo)高和位置，調(diào)整電纜橋架，給排水主管和風(fēng)管平面圖的位置以便于綜合考慮，根據(jù)局部管線沖突情況對管線進(jìn)行調(diào)整。管線綜合避讓的原則是：小管讓大管、充分利用梁間間隙，風(fēng)水管交叉處，局部風(fēng)管下翻，所有管線避讓自流管道，造價低的管道避讓造價高的管道。

2）模型參數(shù)設(shè)置

管道設(shè)計參數(shù)包括管道的管徑、高程、長度、坡度、材料、連接方式、防腐保溫要求等參數(shù)加以設(shè)置，閥門、儀表、附件、水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備需在族數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行選擇加載，同時設(shè)置其相關(guān)參數(shù)。

3）建立系統(tǒng)及選擇設(shè)備

當(dāng)各個系統(tǒng)的模型參數(shù)已經(jīng)設(shè)置好后便可進(jìn)行建立模型，這些模型建立可通過 CAD 外部導(dǎo)入，也可以通過手動創(chuàng)建，應(yīng)用“管道” 即可分類別繪制管道走向，而對于常用機(jī)械設(shè)備，從“機(jī)械設(shè)備” 中選擇添加即可， 而對于“機(jī)械設(shè)備” 中沒有的設(shè)備則需要自己構(gòu)建。對于機(jī)房排線各種管線成排排列，盡量選用綜合管道支架，既可以節(jié)省空間，節(jié)省材料，也可以達(dá)到美觀、實用、方便檢修和使用的效果；對于豎井內(nèi)和公共走廊內(nèi)的管線應(yīng)道提前進(jìn)行管道綜合，對該部位的管道進(jìn)行分析，根據(jù)管道末端在各個樓層的出口來具體確定管道在豎井內(nèi)的空間位置，對不同類型的管道走向、管徑、標(biāo)高坐標(biāo)要加以標(biāo)記區(qū)分。

4）碰撞檢查

在建立某一系統(tǒng)管線時，先是隱藏掉其他系統(tǒng)管線，即在建模中各系統(tǒng)管線之間是單獨建立的，由于需要布置的空間狹小且管線復(fù)雜，必然會出現(xiàn)管線之間的碰撞交叉，需要用到軟件中的“碰撞檢查“功能，對各個系統(tǒng)中的管線進(jìn)行檢查。為辨識各系統(tǒng)間的位置關(guān)系，首先將整個建筑模型的各個系統(tǒng)連接到一起。碰撞檢查包括硬碰撞和軟碰撞檢查，硬碰撞用于管線的交叉檢查，而軟碰撞多用于檢查局部區(qū)域凈高是否達(dá)到要求及兩管間距是否能滿足施工要求。當(dāng)出現(xiàn)交叉碰撞時，立即生成相關(guān)問題的報告。

5）修正模型

當(dāng)管路發(fā)生碰撞時，對 BIM 模型及施工圖紙進(jìn)行修正，原則上電線橋架在最上，通風(fēng)空調(diào)管道在中間，水管在下方，要滿足所有管線、設(shè)備的凈空高度要求，在滿足設(shè)計、美觀的要求下盡可能節(jié)約空間，當(dāng)重力管道與其他管道發(fā)生碰撞時，應(yīng)當(dāng)修改調(diào)整其他類型管道，將管道偏移200mm，管線不能穿過梁和柱子。修正之后再次進(jìn)行“碰撞檢查”，最終目的是指導(dǎo)施工，避免因設(shè)計失誤造成的返工、誤工現(xiàn)象。如果采用BIMSPACE軟件還可以解決支吊架設(shè)計，對支吊架進(jìn)行編號，統(tǒng)計支吊架工程量，快速布置支吊架，管道碰撞協(xié)調(diào)以及協(xié)同開洞，以及快速生成電氣系統(tǒng)圖。

6）指導(dǎo)施工及施工模擬

將模型導(dǎo)入到Navisworks軟件，通過漫游功能能夠快速通過第三視角來記錄整個模型路程，加強(qiáng)技術(shù)人員對于施工部位的認(rèn)識，降低出錯率。根據(jù)修正后的 BIM 模型及施工圖紙，進(jìn)行管線施工，這時不會再出現(xiàn)管線交叉碰撞的現(xiàn)象。同時為了避免已安裝的管線在施工中不返工，施工前制作了施工模擬視頻，主要是制定施工安裝計劃，確定關(guān)鍵時間節(jié)點，根據(jù)施工節(jié)點模擬施工過程，這在一定程度上降低了返工率，加快了施工進(jìn)度。通過可視化的交底，還可以準(zhǔn)確統(tǒng)計設(shè)備的工程量，方便施工單位提前備品備料。

4 結(jié)語

建筑設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，綜合管線布置在建筑物內(nèi)，需要穿越基礎(chǔ)外墻、穿越樓板、墻體、屋面。設(shè)備在建筑物內(nèi)設(shè)置還需要考慮建筑空間，噪音防治、振動處理等問題，在二維平面圖很難直觀低體現(xiàn)管線與建筑物，不同專業(yè)的管線與管線之間是否有交叉干涉等問題，而且建筑設(shè)備的施工過程往往和土建部分的施工是交叉進(jìn)行的，通過建立BIM建筑信息模型，提前施工模擬，可以合理安排施工進(jìn)度，避免不同工種之間的施工矛盾，合理進(jìn)行人工、材料、機(jī)械的配置，減少人力物力財力的浪費。形成的BIM建筑信息模型中的數(shù)據(jù)又可以為其他類似工程提供參考依據(jù)和經(jīng)驗，提高行業(yè)內(nèi)的工程建設(shè)質(zhì)量。

[1]胡小松，劉春高. BIM技術(shù)在某管道工程中應(yīng)用. 低溫建筑技術(shù)，2016（10）

[2]BIM建模應(yīng)用技術(shù). 中國建筑工業(yè)出版社，2016（1）