馬 奇

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司, 上海 200092]

0 引 言

以Revit軟件為代表的BIM平臺(tái)為建筑電氣設(shè)計(jì)工作提供了很多便利。尤其在比較復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目中,能夠幫助電氣設(shè)計(jì)人員解決很多棘手的設(shè)計(jì)問題,優(yōu)化設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)成果。BIM技術(shù)所擁有的價(jià)值不止步于設(shè)計(jì)施工圖,也能夠?yàn)楹罄m(xù)的項(xiàng)目施工,尤其是項(xiàng)目進(jìn)入運(yùn)維階段后,為業(yè)主方提供一個(gè)高效的管理平臺(tái)。本文以某美術(shù)館項(xiàng)目為例,簡(jiǎn)述基于Revit軟件的BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)階段中的重要作用,以及為項(xiàng)目的運(yùn)維帶來的價(jià)值和意義。

1 工程概況

某工程原為水泥廠,改造完成之后作為美術(shù)館使用。項(xiàng)目總體分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)4個(gè)區(qū)域。地上建筑共計(jì)4層,單體高度為22.85 m,地下室1層,深度-6.00 m,采用框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。原有的建筑功能區(qū)域包括中央大廳、雕塑創(chuàng)作體驗(yàn)區(qū)、藝術(shù)家駐留創(chuàng)作基地、藝術(shù)商店、辦公及設(shè)備房間等,新建區(qū)域包括人行天橋、環(huán)形平臺(tái)、藝術(shù)長(zhǎng)廊。

2 電氣設(shè)計(jì)階段中BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 解決管線碰撞

由GB/T 51447—2021《建筑信息模型存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》[1]中表6.7.2針對(duì)電氣專業(yè)特有元素類型的定義可知,電氣設(shè)計(jì)作為機(jī)電設(shè)計(jì)的重要組成部分,所包含的電纜橋架、電氣設(shè)備、電纜段、燈具、太陽能裝置、變壓器、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等與給排水專業(yè)、暖通專業(yè)的管道、設(shè)備必須協(xié)調(diào)有序,能夠使得設(shè)計(jì)路由最優(yōu)化,現(xiàn)場(chǎng)便于安裝。項(xiàng)目采用基于Revit平臺(tái)的BIM技術(shù),通過軟件的協(xié)作作業(yè)模式,實(shí)現(xiàn)三維可視化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中,實(shí)現(xiàn)施工模擬,提前感知未來可能發(fā)生的管線沖突,及時(shí)規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),減少設(shè)計(jì)圖紙不可預(yù)知的各專業(yè)的沖突,同時(shí)也降低后期設(shè)計(jì)修正的工作量。

管線安裝沖突區(qū)域在模型中翻折,規(guī)避碰撞問題。解決管線碰撞模型如圖1所示。

2.2 降低設(shè)計(jì)難度

2.2.1 解決設(shè)計(jì)信息整合的問題

該美術(shù)館項(xiàng)目為改建工程,原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)需要保留,由于原建筑建造年代久遠(yuǎn),時(shí)間跨度較大,原設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在明顯差異,無法在原有圖紙上完成后續(xù)的改建設(shè)計(jì)工作。所以該項(xiàng)目前期采用三維掃描成像技術(shù),將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際建筑、結(jié)構(gòu)實(shí)際構(gòu)造生成BIM模型,機(jī)電設(shè)計(jì)過程中可以根據(jù)該模型開展工作,減少很多信息不對(duì)稱所帶來的麻煩,同時(shí)降低設(shè)計(jì)師的工作難度和工作強(qiáng)度。

2.2.2 降低復(fù)雜區(qū)域的設(shè)計(jì)難度

該項(xiàng)目構(gòu)造不用于常規(guī)項(xiàng)目,構(gòu)造復(fù)雜,部分功能區(qū)、走道空間狹窄,但為滿足項(xiàng)目使用功能所需要配備的管線繁多,對(duì)空間凈高的要求也很高。采用BIM技術(shù),在Revit平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維模擬施工建造,可以直觀地看到管線的空間排布情況,找到造成凈高不足的原因,優(yōu)化管線數(shù)量和路由,在保證使用功能不變的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑凈高的控制,不影響項(xiàng)目交付之后給參觀者帶來空間舒適度。以A區(qū)4F咖啡廳為例,該區(qū)域業(yè)主要求不做吊頂,管線安裝在桁架內(nèi),不能在鋼結(jié)構(gòu)下方安裝。該區(qū)域存在消防水管和電氣橋架,還需要考慮鋼梁開洞的尺寸和高度,平面圖無法直觀有效地表達(dá)安裝方式,在BIM模型中,模擬施工安裝,可以有效地降低此類區(qū)域的設(shè)計(jì)難度。橋架和水管穿梁三維模型如圖2所示。

2.2.3 解決管線未預(yù)留孔洞的難題

項(xiàng)目框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成建造。在常規(guī)設(shè)計(jì)中,電氣需要貫穿結(jié)構(gòu)的位置,需要電氣設(shè)計(jì)師提給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師,留好管線穿出穿入的孔洞。但是,該項(xiàng)目原先孔洞位置已經(jīng)預(yù)留完畢,而且重新開鑿孔洞會(huì)造成對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞?；谶@種考慮,BIM結(jié)構(gòu)模型根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際構(gòu)造,將孔洞的尺寸、高度等信息表達(dá)在模型當(dāng)中,電氣設(shè)計(jì)師根據(jù)模型中已經(jīng)存在的孔洞信息,合理利用這些孔洞,優(yōu)化管線路由,在這些位置穿入穿出結(jié)構(gòu)墻體,既能保證電氣系統(tǒng)的連通性,也不會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的安全性。

2.3 便于深化設(shè)計(jì)工作的展開

2.3.1 機(jī)電深化設(shè)計(jì)的BIM應(yīng)用流程

在完成施工圖設(shè)計(jì)階段后,項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中,需要根據(jù)設(shè)計(jì)文件開展機(jī)電深化設(shè)計(jì),根據(jù)GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》[2]中圖5.5.2所示,機(jī)電深化設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用典型流程如圖3所示。

2.3.2 為深化設(shè)計(jì)提供參考

后續(xù)施工深化工作可以根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)模型展開深化設(shè)計(jì)工作,由于在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)考慮到現(xiàn)場(chǎng)可能遇見的管線沖突、結(jié)構(gòu)預(yù)留等問題,所以在設(shè)計(jì)文件提交給業(yè)主、施工單位時(shí),可以由BIM模型提供現(xiàn)場(chǎng)安裝參考剖面等信息,施工單位可以根據(jù)模型的路由作為有效參考,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下,優(yōu)化機(jī)電管線的空間排布方位更好地服務(wù)于項(xiàng)目的建造。管線安裝參考剖面1、剖面2分別如圖4、圖5所示。

2.4 運(yùn)維管理的優(yōu)勢(shì)

BIM的核心是信息傳遞、信息管理、信息應(yīng)用[3]。BIM技術(shù)應(yīng)該為項(xiàng)目的全生命周期服務(wù)?；贐IM的運(yùn)維管理能讓BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步增值,包括項(xiàng)目空間管理、機(jī)電設(shè)施管理、應(yīng)急保障管理、低碳節(jié)能管理等。

2.4.1 空間管理的應(yīng)用

BIM模型具有參數(shù)化、可視化的特點(diǎn),所有空間位置信息可以通過計(jì)算機(jī)讀取和調(diào)用,方便工作人員進(jìn)行空間管理工作。如果電氣線纜、橋架出現(xiàn)故障,方便維修人員快速定位損壞部位的空間位置。在項(xiàng)目建造完成交付使用之后,可以將BIM模型運(yùn)用到該美術(shù)館的日?？臻g管理工作中。

2.4.2 機(jī)電設(shè)備管理

通過BIM技術(shù),可以將原來各自獨(dú)立運(yùn)行的機(jī)電系統(tǒng)以及相應(yīng)的附屬設(shè)備整合在同一平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)管理和控制,業(yè)主可以通過BIM平臺(tái)了解各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。如該項(xiàng)目的屋宇設(shè)備,可以將電氣、暖通、給排水的設(shè)備進(jìn)行集中管理。

2.4.3 應(yīng)急保障管理

采用BIM技術(shù)作為支撐的運(yùn)維管理平臺(tái),不僅能對(duì)事件發(fā)生位置及時(shí)進(jìn)行三維定位,同時(shí)也能起到預(yù)防危急事件發(fā)生的作用,即通過對(duì)事故易發(fā)位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等手段,及時(shí)預(yù)處理,避免應(yīng)急事件的發(fā)生。該項(xiàng)目如發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)可以通過模型規(guī)劃事故現(xiàn)場(chǎng)最安全的逃生路徑,通過廣播告知現(xiàn)場(chǎng)人員,及時(shí)安全撤離。

2.4.4 低碳節(jié)能管理

采用BIM技術(shù),可進(jìn)行日常的能源管理,采集能耗數(shù)據(jù),分析能耗流向,改進(jìn)能源管理措施,避免能源的浪費(fèi),及時(shí)對(duì)無效的能耗進(jìn)行調(diào)整。例如,在無人員參觀的區(qū)域,關(guān)閉部分燈具,或者降低亮度,減少電能的損耗。

3 存在的不足之處

3.1 沒有利用BIM的所有優(yōu)勢(shì)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期短,時(shí)間比較緊張,因此并沒有采取三維正向設(shè)計(jì)的思路,而是采取了伴隨式設(shè)計(jì)的管理方式,雖然很大程度上節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間,但是設(shè)計(jì)圖紙和BIM模型會(huì)反復(fù)修改,造成不必要的人力成本。伴隨式設(shè)計(jì)流程如圖6所示。

3.2 無法完成全部系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)

鑒于Revit軟件的自身屬性,在設(shè)計(jì)和繪制電氣系統(tǒng)圖時(shí),相對(duì)于AutoCAD并沒有很大的軟件優(yōu)勢(shì),甚至?xí)尸F(xiàn)出效率較低的情況。因此,電氣系統(tǒng)圖的繪制仍舊采用AutoCAD軟件來完成。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié) 論

該項(xiàng)目采用了BIM相關(guān)技術(shù),使得項(xiàng)目自立項(xiàng)之初開始,就充分發(fā)揮了該項(xiàng)目技術(shù)的優(yōu)勢(shì),解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機(jī)電管線碰撞問題,在設(shè)計(jì)階段就伴隨著管線的優(yōu)化改進(jìn)工作,提高了項(xiàng)目的可實(shí)施性;采用新技術(shù),降低設(shè)計(jì)圖紙的錯(cuò)誤率,便于在改建工程中,保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的完整性、安全性;為后續(xù)項(xiàng)目施工提供非常便捷的參考依據(jù),解決了復(fù)雜區(qū)域的機(jī)電施工難點(diǎn);為業(yè)主在項(xiàng)目投入使用之后的維護(hù)運(yùn)營(yíng)提供了基礎(chǔ)材料,便于業(yè)主管理。

4.2 展 望

BIM技術(shù)已經(jīng)成為重難點(diǎn)工程的必備技術(shù)之一。隨著建筑業(yè)市場(chǎng)信息化進(jìn)一步的發(fā)展,設(shè)計(jì)師將來會(huì)以建筑信息模型(BIM)、整合地理信息系統(tǒng)(GIS)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等技術(shù),結(jié)合城市的多維度信息模型數(shù)據(jù),構(gòu)建城市信息模型(CIM),使未來的項(xiàng)目建設(shè)與城市的生活空間一起成為城市信息有機(jī)綜合體。

5 結(jié) 語

以Revit為代表的BIM技術(shù)平臺(tái)作為工具,所具備的軟件優(yōu)勢(shì)會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步而變得不再那么顯著。改變平臺(tái)和技術(shù)的使用環(huán)境、使用范圍、使用方式才能使得它發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì),因此不僅要滿足項(xiàng)目本身的需求,同時(shí)也要隨著信息化的進(jìn)步而發(fā)展,更好地為人們的生活服務(wù),為社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步提供新的思路。