BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用

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［摘要］時(shí)代的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式在建筑電氣工程中已經(jīng)無法滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)需要，建筑工程整體的建設(shè)質(zhì)量和使用功能性都受到了較大的影響，從長遠(yuǎn)來看不利于建筑事業(yè)的健康發(fā)展。所以在建筑工程建設(shè)中出現(xiàn)了很多新型的技術(shù)。bim技術(shù)就是其中的一種，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，使用這一技術(shù)，主要是通過三維模型的建立提高設(shè)計(jì)的合理性。鑒于此，本文主要從BIM技術(shù)的內(nèi)涵以及設(shè)計(jì)應(yīng)用的優(yōu)勢特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)其在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、難點(diǎn)以及未來發(fā)展進(jìn)行了探討，以供參考。

［關(guān)鍵詞］建筑電氣設(shè)計(jì)；BIM技術(shù)；應(yīng)用；優(yōu)勢；未來發(fā)展

在建筑工程的整體設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)是其中非常重要的環(huán)節(jié)，其對(duì)工程整體設(shè)計(jì)效果有較大的影響，關(guān)系到建筑工程整體功能的展現(xiàn)效果，所以，對(duì)建筑電氣環(huán)節(jié)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。為了能夠獲得較好的設(shè)計(jì)成效，將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑電氣設(shè)計(jì)工作中，對(duì)設(shè)計(jì)方案合理性以及工作整體效率的提升都有良好的幫助。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員要對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的情況進(jìn)行全面把控，利用這一技術(shù)提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，進(jìn)而保證建筑電氣工程建設(shè)順利進(jìn)行。

1BIM技術(shù)介紹

BIM技術(shù)也就是一種建筑信息模型構(gòu)建技術(shù)，是建筑行業(yè)的一種新興技術(shù)手段[1]。這一技術(shù)的操作基礎(chǔ)就是三維建模，在構(gòu)建三維模型的過程中，能夠覆蓋設(shè)計(jì)中建筑的各個(gè)部分，這樣得到完整的建筑設(shè)計(jì)模型，工程在實(shí)際建設(shè)的過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)模型，能夠使整體的建設(shè)質(zhì)量得到提升，降低施工的失誤率，這樣建筑工程的設(shè)計(jì)水平得到了較好的提升。在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，使用這一技術(shù)，其建筑信息模型可看做設(shè)計(jì)人員的構(gòu)思成果，將以往在平面圖紙上表達(dá)的設(shè)計(jì)意圖以三維模型展現(xiàn)出來。現(xiàn)階段，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，將這一技術(shù)應(yīng)用其中，主要體現(xiàn)在配電、照明、弱電等系統(tǒng)以及管線綜合布置方面，使得以往設(shè)計(jì)在空間關(guān)系表達(dá)上的不足得到彌補(bǔ)。而且，利用BIM技術(shù)能夠使設(shè)計(jì)過程更加直觀、具象，為設(shè)計(jì)和施工的協(xié)同配合提供有效支持。

2工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)

2.1協(xié)調(diào)性

以往的二維設(shè)計(jì)方式，在信息溝通的即時(shí)性方面還存在不足，不同的工程部分，往往需要不同的設(shè)計(jì)人員分別進(jìn)行二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，在信息的溝通共享方面可能存在脫節(jié)，使得整體設(shè)計(jì)在進(jìn)行整合時(shí)，容易出現(xiàn)不能銜接的部分，也有的問題可能要到具體施工時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，這樣會(huì)影響工程建設(shè)的進(jìn)度和整體造價(jià)。而將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，可以充分體現(xiàn)其協(xié)調(diào)性特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)的整個(gè)團(tuán)隊(duì)都放在一個(gè)模型下負(fù)責(zé)各自設(shè)計(jì)的內(nèi)容，信息數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳遞和共享，且能達(dá)到相互獨(dú)立。在整體模型下，各部分設(shè)計(jì)工作能夠同步進(jìn)行，相互之間達(dá)成協(xié)同，對(duì)其中存在的問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并不斷完善整體的設(shè)計(jì)方案。

2.2模擬性

以往進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)通常是以平面圖紙為主，但是建筑工程項(xiàng)目都具有較大的規(guī)模，而且各個(gè)環(huán)節(jié)都比較復(fù)雜，其中一些細(xì)節(jié)方面的展現(xiàn)，二維平面圖紙難以達(dá)成。而將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，通過建立三維模型，設(shè)計(jì)人員將具體的設(shè)計(jì)方案輸入模型后，能夠模擬出建筑的空間結(jié)構(gòu)，這樣可以結(jié)合業(yè)主的實(shí)際需求，不斷改良設(shè)計(jì)方案。這一技術(shù)體現(xiàn)的模擬性優(yōu)勢，可以應(yīng)用于建筑物、綜合管線的靜態(tài)模擬，也能夠?qū)崿F(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中難以在平面圖紙上表達(dá)空間關(guān)系的動(dòng)態(tài)模擬。例如，設(shè)計(jì)過程中可以對(duì)建筑電氣工程部分的照明、配電等內(nèi)容的施工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性，通過模擬掌握設(shè)計(jì)和實(shí)際施工之間存在的差異，并結(jié)合具體情況對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整。

2.3可視化

基于二維技術(shù)進(jìn)行建筑平面設(shè)計(jì)時(shí)，工程有很多建筑空間關(guān)系難以直觀地表達(dá)出來，同時(shí)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)依靠自身的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水平確定設(shè)計(jì)方案，使最終設(shè)計(jì)效果不夠理想，工程整體的建設(shè)質(zhì)量受到影響。而將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖能夠通過三維模型進(jìn)行表達(dá)，其中建筑空間關(guān)系能夠在模型中直觀展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)其可視化，進(jìn)而方便整體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行溝通，科學(xué)的決策。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的可視化，不僅僅是工程整體，還包含工程細(xì)節(jié)部分和整體之間關(guān)系的可視化表達(dá)，比如設(shè)計(jì)人員能夠通過模型將建筑電氣部分的管井、柜、電氣設(shè)備等的位置以及相互之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行明確，這樣相關(guān)信息的獲取效率將大大提高。

3建筑電氣設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1對(duì)設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行明確

將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑電氣設(shè)計(jì)中，需要先對(duì)流程進(jìn)行明確，全面分析電氣設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)工程的具體情況制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)劃，合理分配工作內(nèi)容，對(duì)項(xiàng)目樣板進(jìn)行確定，以便后續(xù)各項(xiàng)工作順利開展。由于建筑電氣設(shè)計(jì)專業(yè)性較高，同時(shí)也具有復(fù)雜性特點(diǎn)，為了能夠提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，需要改變以往的二維平面設(shè)計(jì)方式，利用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行優(yōu)化。

3.2建立電氣族庫

為了使BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中有效發(fā)揮作用，需要建立電氣族庫，這是建筑電氣設(shè)計(jì)工作能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，完成電氣族庫的建立后，后續(xù)BIM技術(shù)的應(yīng)用才會(huì)更加順利。在這一環(huán)節(jié)的工作中，相關(guān)人員需要做好準(zhǔn)備工作，并結(jié)合具體情況，對(duì)收集的有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，確定電氣族庫的外觀大小、結(jié)構(gòu)模型以及設(shè)計(jì)參數(shù)等。在實(shí)際的工作中，因?yàn)樯a(chǎn)廠家的不同，其施工工藝要求也會(huì)存在差異，所以，相關(guān)人員要依據(jù)電氣工程實(shí)際對(duì)方案進(jìn)行合理確定，確保電氣族庫在BIM技術(shù)的應(yīng)用過程中充分發(fā)揮效用。

3.3照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在電氣工程的照明設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由于功能性要求較多，所以有關(guān)計(jì)算量較大，設(shè)計(jì)具有較高的復(fù)雜性[2]。將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，具體來講，首先，對(duì)于照明系統(tǒng)和燈具設(shè)計(jì)部分，在三維模型中確定燈具規(guī)格數(shù)據(jù)和安裝信息，以往的二維平面圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，照明系統(tǒng)探測器、燈具等的布置需要先對(duì)建筑面積、功能等信息進(jìn)行掌握，對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的空間區(qū)域進(jìn)行測量，這樣設(shè)計(jì)人員需要完成較多的重復(fù)性工作。而利用BIM相關(guān)的軟件，就可以依照工程項(xiàng)目樣板實(shí)時(shí)獲取建筑不同功能空間的信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)照明燈具進(jìn)行布設(shè)。另外，設(shè)計(jì)人員可以在三維模型中輸入燈具數(shù)量，根據(jù)三維模型中展示的建筑空間情況進(jìn)行合理的調(diào)整，以使最終的設(shè)計(jì)達(dá)到良好的效果。需要注意，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，可以應(yīng)用電氣族庫中的燈具族，這樣設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量都會(huì)大大提升[3]。

3.4弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

將這一技術(shù)應(yīng)用在電氣工程的弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)弱電系統(tǒng)和建筑內(nèi)設(shè)備聯(lián)系的緊密性[4]。利用該技術(shù)在三維模型中建立弱電仿真系統(tǒng)，模型的可視化特點(diǎn)就能夠直觀地體現(xiàn)弱電系統(tǒng)的監(jiān)控區(qū)域范圍、整體的監(jiān)控體系，這樣就能夠通過查看監(jiān)控錄像更好地掌握情況。在出現(xiàn)異常時(shí)，利用智能化手段開啟報(bào)警系統(tǒng)，將報(bào)警信息反饋給相應(yīng)的工作人員。利用BIM模型將弱電系統(tǒng)預(yù)警方案清晰地體現(xiàn)出來，便于建筑電氣的應(yīng)急處理，設(shè)計(jì)的弱電系統(tǒng)才能夠在建筑中更好的發(fā)揮作用。

3.5配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑電氣的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，具體的流程主要是：首先，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)工程建設(shè)的整體情況做好準(zhǔn)備工作，比如配電系統(tǒng)的電氣視圖配置等。其次，在系統(tǒng)的視圖中，依照流程順序設(shè)計(jì)布局有關(guān)的用電設(shè)備，同時(shí)注意收集各類設(shè)備的動(dòng)力參數(shù)。再者，借助BIM軟件，對(duì)配電系統(tǒng)的電力線路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，明確各個(gè)用電設(shè)備之間存在的內(nèi)部關(guān)聯(lián)。最后，建立配電系統(tǒng)線路布設(shè)方案，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)為設(shè)計(jì)方案提供指導(dǎo)，提高配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。

3.6管線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑電氣工程的設(shè)計(jì)中，有關(guān)綜合管線的設(shè)計(jì)和施工是難度較大的一部分內(nèi)容，而且管線的布設(shè)通常是在有限的空間內(nèi)實(shí)行，在以往的設(shè)計(jì)工作中，由于二維平面設(shè)計(jì)無法充分展現(xiàn)管線地下空間結(jié)構(gòu)，所以電氣工程的管線設(shè)計(jì)容易和其他工程的管線布設(shè)產(chǎn)生沖突。不同工程在管線設(shè)計(jì)上如果沒有預(yù)留出足夠的安全間距，就容易在實(shí)際施工中對(duì)其他工程的管線產(chǎn)生破壞[5]。將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，利用其動(dòng)態(tài)模擬性，在三維模型中可以直觀地展現(xiàn)綜合管線布設(shè)情況，設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物內(nèi)相應(yīng)管線的具體走向會(huì)有一個(gè)直觀立體的了解，這樣管線在整體布局方面就會(huì)更加合理。在三維模型中，管線的形狀、標(biāo)高以及具體的位置等都可以顯示出來，建立了管線設(shè)計(jì)的三維模型后，通過相應(yīng)的軟件進(jìn)行碰撞檢查，利用多方位操作檢查管線設(shè)計(jì)是否存在碰撞點(diǎn)，比如電氣管線和水暖管線、供排水管線等是否存在碰撞點(diǎn)，與結(jié)構(gòu)主體之間是否存在沖突，根據(jù)管線碰撞檢查，對(duì)設(shè)計(jì)的管線方案進(jìn)行不斷優(yōu)化，直到通過碰撞檢查，這樣管線方案在實(shí)際的施工建設(shè)過程中才會(huì)更加順利。

4應(yīng)用實(shí)例分析

4.1工程概況

某工程項(xiàng)目主要位于某市新區(qū)的重要地帶，占地面積為385000m2，建筑總面積為870000m2。項(xiàng)目建筑的主要類型有別墅、洋房以及配套商業(yè)，樓層高度為4m，梁高大概1m，地下車庫設(shè)置多個(gè)防火分區(qū)，“井”字形布設(shè)，有部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)梁最大高度為1.3m。該工程項(xiàng)目電氣環(huán)節(jié)的管線設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行方案優(yōu)化。

4.2應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

該工程中設(shè)計(jì)的車庫模型一共有52530個(gè)構(gòu)件，其中包含梁、板、墻，還有水泵、風(fēng)道、各類閥門等管件，通過BIM三維模型進(jìn)行管線設(shè)計(jì)的碰撞檢查時(shí)，檢測出具有多條管線沖突，包括各類構(gòu)件的重疊。項(xiàng)目部使用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)碰撞檢查，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。建模過程中存在的設(shè)計(jì)問題以及具體的方案優(yōu)化主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，在車庫出口通道處，樓板先進(jìn)行大面積下挖，然后以相應(yīng)坡度出地面，建議對(duì)局部地面進(jìn)行抬高，對(duì)出口坡道進(jìn)行優(yōu)化。第二，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，變配電室地面標(biāo)高高出地面問題，建議將其地面標(biāo)高調(diào)整，入口樓梯調(diào)整。通過BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，提高了工程項(xiàng)目整體建設(shè)的合理性。

5建筑電氣設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)及未來發(fā)展

5.1應(yīng)用難點(diǎn)

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)得到了應(yīng)用，而且也積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是從總體的建筑環(huán)境來看，其在應(yīng)用方面還存在一定的難點(diǎn)。具體來講，首先，建筑市場環(huán)境對(duì)其應(yīng)用產(chǎn)生了一定的影響。BIM技術(shù)本身具有較為突出的優(yōu)勢特點(diǎn)，在建筑工程行業(yè)中應(yīng)用具有良好的發(fā)展前景，但是我國在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面還是較為缺乏，國內(nèi)業(yè)主方很少主動(dòng)對(duì)其應(yīng)用。同時(shí)，由于應(yīng)用這一技術(shù)，在前期的工作中需要具備一些條件，在這方面缺乏資金和人力的支持。現(xiàn)階段，BIM技術(shù)主要應(yīng)用在建筑工程的可行性分析、建筑電氣的綜合管線碰撞等方面，而對(duì)于建筑電氣設(shè)計(jì)中對(duì)系統(tǒng)具有較高要求的領(lǐng)域，應(yīng)用還存在不足。另外，建筑行業(yè)內(nèi)對(duì)技術(shù)應(yīng)用存在限制。設(shè)計(jì)人員基于容錯(cuò)率的考量，并不是很積極應(yīng)用這一技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)部缺乏使用動(dòng)力。

5.2未來發(fā)展

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)為其工作的流程帶來較大的變化，比如很多設(shè)計(jì)工作量都前移，使得設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作增加，管線設(shè)計(jì)中增加了碰撞檢查環(huán)節(jié)，信息建模增加了信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容等。這一技術(shù)給電氣設(shè)計(jì)工作帶來的變化，使得建筑電氣工程建設(shè)逐步朝著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。社會(huì)形勢變化給建筑電氣工程提出了更高要求，將BIM技術(shù)應(yīng)用其中是未來發(fā)展的重要路徑。在BIM技術(shù)的應(yīng)用方面，雖然需要投入較大的資金進(jìn)行研發(fā)和實(shí)踐，但是從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，是建筑電氣設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域重點(diǎn)研究的內(nèi)容。因此，國家需要從政策方面對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用給予支持，同時(shí)積極推進(jìn)其應(yīng)用。另外，由于建筑電氣工程設(shè)計(jì)具有邏輯關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)化程度高等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中，需要注重信息的深度加工，而BIM技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)就表明信息的獲取可以被高效利用，借助計(jì)算機(jī)高效的運(yùn)算能力，設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度會(huì)逐漸提高。

6結(jié)語

總而言之，建筑電氣設(shè)計(jì)在建筑工程的整體設(shè)計(jì)中是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此需要重視設(shè)計(jì)的有效性提升。隨著科技的不斷進(jìn)步，BIM技術(shù)被逐漸應(yīng)用到建筑行業(yè)和其他領(lǐng)域，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，使用BIM技術(shù)，可以對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷完善，對(duì)于電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率提升都起到良好的促進(jìn)作用。

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作者：胡喬石 單位：合肥永信科翔智能技術(shù)有限公司