楊 琳

(廈門大學(xué) 嘉庚學(xué)院，福建 漳州 363105)

0 前 言

隨著人們的生產(chǎn)生活需求的不斷提高，公共建筑物數(shù)量急劇增加，其性能和應(yīng)用價(jià)值的要求也在不斷提升。BIM技術(shù)作為一種新型信息技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用效果在建筑工程的施工管理環(huán)節(jié)尤為突出，鑒于BIM技術(shù)在建筑工程管理方面的應(yīng)用優(yōu)勢，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用的重視，將BIM技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的建筑工程機(jī)電安裝工作中，從而有效地縮短工期和降低工程的施工成本，協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作之間的關(guān)系，進(jìn)而提高公共建筑物的整體工程質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)是一種建筑信息模型技術(shù)，可借助于三維數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程數(shù)據(jù)模型的呈現(xiàn)，讓施工人員做出更加準(zhǔn)確的判斷和設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升施工成效。

BIM技術(shù)的特點(diǎn)十分鮮明，在信息呈現(xiàn)和應(yīng)用方面，具備完整性、關(guān)聯(lián)性和一致性等特征，可以為施工管理人員開展全過程信息管理提供極大的便利，在提高信息使用有效性方面效果顯著。此外，BIM技術(shù)還具有可視化和可出圖性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)，利用三維模型將設(shè)計(jì)內(nèi)容完整呈現(xiàn)，以便于相關(guān)工作人員更加直觀地了解工程設(shè)計(jì)情況；同時(shí)，也能將完整的三維模型信息轉(zhuǎn)化為二維施工圖紙，讓工程數(shù)據(jù)具備兼容性，從而顯著提升其實(shí)用價(jià)值。

BIM技術(shù)的數(shù)字化應(yīng)用還表現(xiàn)在其數(shù)字模擬建造方面，基于這一特點(diǎn)施工管理人員可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)中存在的問題，并且從三維模型著手選定最佳解決方案。此外，BIM技術(shù)還具備優(yōu)化性和協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)能幫助施工管理人員高質(zhì)量地開展全過程管理，讓公共建筑機(jī)電安裝工程的各環(huán)節(jié)作業(yè)更具協(xié)調(diào)性和順序性，使施工質(zhì)量和效率得到提升。

由此可見，BIM技術(shù)在建筑電氣安裝工程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工設(shè)計(jì)的深化、對(duì)施工流程的優(yōu)化和對(duì)施工質(zhì)量的保障。

2 公共建筑機(jī)電安裝工程概況

本次案例中的公共建筑為高校辦公樓，是該校新校區(qū)中的綜合性行政辦公樓。該樓的建筑總面積為27 550 m2，有地上和地下兩類結(jié)構(gòu)。其中，地上建筑的總面積為20 450 m2，為7層樓體建筑，內(nèi)部包含教室、辦公室和其他專業(yè)類課程活動(dòng)場所。而地下共1層，是該建筑的消防泵房、消防水池、變配電所以及車庫所在。鑒于該建筑承擔(dān)了新校區(qū)大部分的辦公功能，而且內(nèi)部包含廣播中心、網(wǎng)絡(luò)中心、教學(xué)機(jī)房等功能性房間，所以該建筑的機(jī)電工程施工要求極高。在案例建筑的機(jī)電安裝工程施工環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員不僅需要完成建筑暖通工程的施工，做好電氣設(shè)備和水暖系統(tǒng)設(shè)備的安裝，還需實(shí)現(xiàn)地下車庫配電間和建筑內(nèi)其他機(jī)電設(shè)備用房的安裝施工。由于該建筑功能豐富，重要的功能性房間較多，所以施工難度較大、作業(yè)協(xié)調(diào)性要求高，需要借助于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)深化設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理。

3 BIM技術(shù)在公共建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

3.1 建立施工模型

從理論上而言，以信息模型直接指導(dǎo)建筑施工具有可行性。但是在當(dāng)前的施工現(xiàn)場，相關(guān)工作人員仍需要將三維模型轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的二維圖紙才能夠?qū)崿F(xiàn)有效應(yīng)用。傳統(tǒng)的機(jī)電工程安裝環(huán)節(jié)會(huì)使用二維設(shè)計(jì)圖，若建筑的機(jī)電工程項(xiàng)目較為龐大，則其中的管線以及設(shè)備布局等設(shè)計(jì)要求也相對(duì)較高[1]，一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致管線碰撞，進(jìn)而使得施工成效大幅下降，甚至引發(fā)安全故障。所以，如若在此環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)完成模型繪制，即可以有效地提升施工圖紙的設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而規(guī)避建筑施工風(fēng)險(xiǎn)。

首先，技術(shù)人員需要做好軟件的選擇工作。軟件選擇是BIM模型建立過程中的首要環(huán)節(jié)，應(yīng)用軟件選擇的合理性與科學(xué)性將會(huì)顯著影響B(tài)IM模型的完整性和實(shí)用性。目前，可用于BIM建模的軟件較為豐富，筆者以Revit系列軟件為例開展了有關(guān)于軟件選擇要點(diǎn)的分析。該系列軟件專業(yè)性強(qiáng)且配套軟件全面，能充分滿足民用建筑的建模需求，實(shí)用價(jià)值極高。所以，在本次工程中以Revit系列軟件就可完成項(xiàng)目整體的BIM模型設(shè)計(jì)工作。

其次，設(shè)計(jì)人員需要做好模型繪制工作。相比于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)具有更加明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。從根本上而言，BIM技術(shù)可將傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為三維立體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣一來就能夠讓相關(guān)工作人員更加充分和具體地了解設(shè)計(jì)方案。在模型繪制環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員需要在本地文件當(dāng)中完成創(chuàng)作，還需要將本地文件實(shí)時(shí)上傳至文件中心，與其他設(shè)計(jì)人員進(jìn)行信息共享與協(xié)同設(shè)計(jì)。在使用Revit軟件開展繪圖工作時(shí)，工作人員需要保證其所呈現(xiàn)出的結(jié)果與CAD制圖中的二維平面相統(tǒng)一。即是說，應(yīng)用BIM技術(shù)所繪制出的效果圖，其內(nèi)部的連接管線或標(biāo)注內(nèi)容應(yīng)該與二維平面圖保持一致。當(dāng)然，由于Revit可以實(shí)現(xiàn)平面和三維立體之間的隨時(shí)切換，所以可以進(jìn)一步保證設(shè)計(jì)圖內(nèi)部標(biāo)注以及管線連接的合理性。從設(shè)計(jì)整體而言，Revit軟件所表現(xiàn)出的便捷性、共享性和可視圖性大大提升了模型設(shè)計(jì)和建立環(huán)節(jié)的科學(xué)性。

最后，設(shè)計(jì)人員需要合理應(yīng)用深化設(shè)計(jì)插件。目前，在國內(nèi)大部分的建筑機(jī)電安裝工程中都應(yīng)用了BIM技術(shù)，這使得該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了迅速發(fā)展。同時(shí)，為了能夠進(jìn)一步滿足國人的操作習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)更加高效的建模和應(yīng)用，業(yè)內(nèi)人士也設(shè)計(jì)出了相關(guān)的插件和軟件，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效率的提升。比如，魯班公司的系列軟件或宏業(yè)科技設(shè)計(jì)的BIM space軟件都能夠使BIM技術(shù)的應(yīng)用效率得到提升。同時(shí)，為了能進(jìn)一步深化Revit的設(shè)計(jì)質(zhì)量，技術(shù)人員也設(shè)計(jì)出了如品茗、蜂鳥、橄欖山等插件，這些插件都能夠有效地提升建模效率，使BIM模型建立的科學(xué)性和實(shí)用性得到提升。

3.2 管線碰撞檢查

通常，公共建筑都具有豐富的功能性，其內(nèi)部管線布設(shè)的要求也相對(duì)較高。由于需要布設(shè)的管線和設(shè)備數(shù)量多且功能性復(fù)雜，所以在管線集中區(qū)域十分容易發(fā)生管線碰撞問題。此外，傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)過程往往無法兼顧管線設(shè)計(jì)的合理性和美觀性，從而導(dǎo)致管線碰撞問題頻發(fā)，這些管線碰撞問題將會(huì)對(duì)機(jī)電工程的質(zhì)量以及建筑的使用安全性產(chǎn)生極其嚴(yán)重的不良影響。在實(shí)踐工作當(dāng)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用還應(yīng)該表現(xiàn)在其對(duì)管線碰撞問題的檢查當(dāng)中。在這一環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要先明確管線碰撞的常規(guī)類型，然后基于建筑工程的實(shí)際需要完成管線的碰撞檢查工作。

機(jī)電安裝環(huán)節(jié)最為常見的管線碰撞是實(shí)體之間的硬碰撞。其實(shí)，在實(shí)踐中還存在軟碰撞，即兩個(gè)實(shí)體之間雖存在管線碰撞，但是在一定的條件下這種碰撞是被允許的。此外，管線碰撞還包括間隙碰撞和重復(fù)項(xiàng)碰撞。當(dāng)兩個(gè)實(shí)體之間的間距與工程的施工要求不相符時(shí)，就容易存在間隙碰撞；而當(dāng)兩個(gè)完全相同的實(shí)體存在空間上的重合時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)重復(fù)項(xiàng)碰撞。從本次工程的實(shí)際情況來看，地下1層以及地上的功能性房間是機(jī)電安裝工程的主要施工內(nèi)容。以梁下管線布置為例，施工人員需要布設(shè)2根型號(hào)為DN500的縱向冷凍水管、1根尺寸為1 500 mm×300 mm的補(bǔ)風(fēng)管，還需設(shè)置1根污水管和3根消防管，其管線型號(hào)皆為DN150。而在橫向管線布設(shè)方面，需要設(shè)置6根冷凍水管、2根生活水管和2根消防水管。因此，在布設(shè)管線時(shí)，不僅需要滿足其功能性需求，還需要強(qiáng)化對(duì)交叉位置管線設(shè)計(jì)合理性的重視，同時(shí)兼具美觀性的要求?；诖耍嚓P(guān)工作人員需要合理應(yīng)用BIM技術(shù)，理順管線布置的順序，指定合理的方案，以提高作業(yè)有效性。比如，在布設(shè)設(shè)暖通管道和配電線路時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用BIM軟件首先完成管道模擬布局，通過呈現(xiàn)出來的立體直觀的模型檢驗(yàn)平面設(shè)計(jì)圖紙的合理性。借助于BIM三維模型，能夠優(yōu)化管線的排布方案，以最直觀而立體的方式展現(xiàn)復(fù)雜區(qū)域的設(shè)計(jì)需要，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)管線密集區(qū)域的深化設(shè)計(jì)，從而提高作業(yè)成效。

3.3 模擬施工進(jìn)度

公共建筑的機(jī)電安裝工程是一項(xiàng)龐大的工程項(xiàng)目，其工作內(nèi)容作業(yè)和程序相對(duì)復(fù)雜，必須開展科學(xué)的施工管理，才能保證作業(yè)成效。現(xiàn)階段，在建筑機(jī)電安裝工程中，管理人員通常采用全過程管理的方法來實(shí)現(xiàn)高效管理，而在其實(shí)踐環(huán)節(jié)，最為重要的就是開展施工進(jìn)度的模擬工作。在管道線路設(shè)計(jì)方面，工作人員常常選擇使用微軟的project軟件，借助于該軟件能實(shí)現(xiàn)對(duì)簡單線路排布的設(shè)計(jì)，但是該軟件卻難以滿足公共建筑機(jī)電安裝工程的線路布設(shè)需求，更阻礙了進(jìn)度模擬工作對(duì)管線安裝的輔助功能的發(fā)揮。而且，傳統(tǒng)的施工進(jìn)度模擬往往缺乏直觀性數(shù)據(jù)，也難以表達(dá)數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系，基于此，施工進(jìn)度模擬工作的成效提升困難，優(yōu)化資源配置、開展動(dòng)態(tài)管理、實(shí)時(shí)反饋現(xiàn)場情況更是難以實(shí)現(xiàn)。

因此，為了能提高施工進(jìn)度模擬工作的成效，相關(guān)工作人員也可以在這一環(huán)節(jié)引入BIM技術(shù)，利用該技術(shù)的優(yōu)勢和特征實(shí)現(xiàn)輔助作業(yè)。依托于BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場的激光掃描處理，利用掃描后的圖像結(jié)果實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理。此時(shí)，技術(shù)人員可以借助于3D模型來考察建筑結(jié)構(gòu)整體布局的合理性，也可以利用該模型完成可視化的施工模擬演練，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工整體過程以及現(xiàn)場環(huán)境的多方位、多角度的觀察。如此，施工人員就能夠更為直觀地了解各管線的走向，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)管線碰撞問題的有效避讓。比如，在本次工程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用Navisworks軟件開展施工進(jìn)度模擬工作。技術(shù)人員可以在采集和整理施工所需數(shù)據(jù)后，將其與時(shí)間緯度關(guān)聯(lián)，形成BIM 4D模型，為開展進(jìn)度管理工作提供輔助。借助于該模型，管理人員可以制定合理的施工整體規(guī)劃，并且完成對(duì)施工進(jìn)度的科學(xué)模擬，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的進(jìn)度把控和資源分配效果[3]。

4 結(jié) 論

綜上所述，BIM技術(shù)在公共建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用，可以有效提升工程施工質(zhì)量和管理成效，并能發(fā)揮出節(jié)約施工成本、提升建筑單位滿意度的作用。在本次案例工程之中，通過對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，不僅有效地解決了管線布設(shè)、燈具安裝、吊頂設(shè)置等施工的重難點(diǎn)，而且借助其可視化功能和進(jìn)度模擬功能也大大提升了本次工程的作業(yè)質(zhì)量，從而增強(qiáng)了機(jī)電安裝施工的有效性和安全性。

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