BIM技術(shù)在辦公樓機(jī)電工程設(shè)計的應(yīng)用

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摘要：分析了傳統(tǒng)機(jī)電工程設(shè)計中的弊端和bim技術(shù)在建筑施工設(shè)計中的優(yōu)勢，將BIM技術(shù)應(yīng)用到某辦公大樓機(jī)電工程設(shè)計中，把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，及時調(diào)整設(shè)計方案，提前避免了機(jī)電工程施工時發(fā)生的管線交錯沖突，降低了工程變更數(shù)量，提高了施工效率和效果。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；辦公樓；機(jī)電工程；三維模擬

1引言

在建筑施工設(shè)計過程中，機(jī)電管線的設(shè)計極為復(fù)雜，管線的類型多、設(shè)計布局又多并排或交錯、施工規(guī)范復(fù)雜等[1]。使用傳統(tǒng)的CAD圖紙?jiān)O(shè)計在施工中容易出現(xiàn)管線相碰的問題，這種情況造成的返工，出現(xiàn)工程的設(shè)計變更和修改以及工程量的調(diào)整等一系列問題，往往會造成延誤工期、增加成本等管理問題。近年來BIM技術(shù)在建筑工程中得到了一定程度的應(yīng)用，在建筑工程設(shè)計、施工、管理等方面都發(fā)揮了一定的優(yōu)勢，特別是施工時的技術(shù)交底，可以直觀地用電腦看到模擬圖，在工程算量過程中可以更精確地進(jìn)行預(yù)算和用量的比較，使整個建設(shè)全周期能夠高效、準(zhǔn)確的完成，在使用過程中得到了業(yè)主和施工方等人員的肯定[2]。在機(jī)電工程中同樣也可以發(fā)揮它的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在可以將不同類型的管線位置、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，及時調(diào)整設(shè)計方案，提高施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率[3]。將BIM技術(shù)應(yīng)用到某辦公大樓機(jī)電工程設(shè)計中，把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，及時調(diào)整設(shè)計方案，提前避免了施工過程中這些可能存在的碰撞和沖突，節(jié)約成本，避免浪費(fèi)，同時剖切三維及漫游等方式能夠很好地為后期施工提供三維可視化依據(jù)，提高施工效率。檢查凈高，剖切模型，篩選出凈高不符合規(guī)范的空間位置，有效避免施工完成后凈高不足的問題。

2設(shè)計準(zhǔn)備

某辦公大樓工程建筑面積為43620m2，高度為98m，地下3層地上24層，為集地下停車場地上辦公區(qū)為一體的辦公樓，總體為框架-核心筒結(jié)構(gòu)。本工程的機(jī)電工程設(shè)計工作包括弱電、強(qiáng)電、給排水、排煙和通風(fēng)空調(diào)。特別要注意是，該辦公大樓采用的是中央空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)有中心能源站由3臺熱量Q=4000kW的水換熱機(jī)組及變頻泵組提供能量轉(zhuǎn)換。機(jī)房等對溫度和濕度有特殊要求的地方采用恒溫恒濕機(jī)組進(jìn)行通風(fēng)供給。對于辦公區(qū)，采用吊頂中央風(fēng)機(jī)盤管式空調(diào)器和全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組設(shè)計，保證溫度調(diào)整。首先BIM工作組的人員進(jìn)行BIM模型的構(gòu)建，特別是機(jī)電工程中的管線和設(shè)備。設(shè)備、配件模型根據(jù)實(shí)際選用品牌在族庫管理體系中確定，如無匹配設(shè)備，根據(jù)提供的電子樣本自建相關(guān)設(shè)備族、配件族[4]。完成各專業(yè)模型鏈接組裝，模型包括精確的土建結(jié)構(gòu)模型、所用機(jī)電管線主管道（一般為大于DN50的管道）。最后在軟件中進(jìn)行相關(guān)管線的沖突檢測，并進(jìn)行漫游檢查，對問題進(jìn)行分析并修改設(shè)計圖紙。

3機(jī)電項(xiàng)目安裝管線綜合設(shè)計

機(jī)電設(shè)備安裝管線綜合是BIM應(yīng)用的重頭戲，通過管線綜合三維呈現(xiàn)，可以為彌補(bǔ)設(shè)計中遺漏的管線、缺少的管線或修改沖突碰撞的管線提供可視化依據(jù)，并結(jié)合安裝規(guī)范，在三維環(huán)境中呈現(xiàn)與土建工程相交接的位置情況，可以有效地進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，并把修改意見提交給設(shè)計師進(jìn)行施工圖的修改[5]。在設(shè)計階段，BIM應(yīng)用可以為后續(xù)的施工提供可視化的三維立體的施工依據(jù)，并進(jìn)行精確的工程量統(tǒng)計，可以做出三維場景動畫進(jìn)行項(xiàng)目的過程管理，為項(xiàng)目的規(guī)范管理提供技術(shù)支撐。3.1三維呈現(xiàn)。本項(xiàng)目機(jī)電管線三維呈現(xiàn)，在Revit2018軟件中完成，根據(jù)施工圖的CAD電子文檔，先進(jìn)行層的拆分和打散，再逐層進(jìn)行三維呈現(xiàn)。特別注意要先進(jìn)行管線的電氣設(shè)置，在美國標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上新建國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的線管，要區(qū)別有配件線管和無配管線管，充分使用軟件中的現(xiàn)有族進(jìn)行復(fù)制和修改。在三維視圖下放置管線時，要時刻注意屬性欄和選項(xiàng)欄，注意添加垂直、更改坡度等設(shè)置，并在相關(guān)位置進(jìn)行標(biāo)記。機(jī)電管線三維呈現(xiàn)完成后，可以生成三維漫游模式，如圖1所示。進(jìn)行主觀視角的查看，主要核對所布管線的屬性信息，對比設(shè)計規(guī)范要求核查布線高度是否高于裝飾吊頂高度，甚至可以模擬機(jī)電施工進(jìn)場的場景，在施工前進(jìn)行三維可視化技術(shù)交底。3.2綜合天花設(shè)計。設(shè)計方案確定后，先建立綜合天花設(shè)計的BIM模型，可以在現(xiàn)有的相關(guān)燈具、噴頭等設(shè)備的族里進(jìn)行復(fù)制新建，對于小于DN50的管線模型精度要達(dá)到LOD300以上。結(jié)合設(shè)計技術(shù)參數(shù)，在軟件中將構(gòu)件信息進(jìn)行梳理，特別是跟土建中墻體和樓板的高度偏移設(shè)置、管線的高度調(diào)整、燈頭盒和接線盒的設(shè)置等，各個構(gòu)件之間要位置協(xié)調(diào)，而且還要考慮綜合天花的使用情況和照明光線的設(shè)置，這些都可以在三維呈現(xiàn)下進(jìn)行調(diào)整和檢測。3.3車庫管線設(shè)計。車庫排布除了要滿足標(biāo)高要求，還要整齊美觀，方便施工。橋架一般貼梁留50～100mm的間距安裝，水平間距100mm，注意強(qiáng)弱電橋架有條件水平間距留出300～350mm，橋架遇風(fēng)水等成排管線沖突盡可能利用梁窩上翻，上翻45°接頭，上翻200mm左右，視情況定。噴淋支管一般貼風(fēng)管定排布（上噴）。車庫大部分是排風(fēng)管、側(cè)排風(fēng)口或下排，一般風(fēng)管放在最下層，燈線沿風(fēng)管安裝方向安裝即可，高度同風(fēng)管高。管線穿墻一定要注意土建構(gòu)造柱、門窗過梁等。如遇管線較多，管線盡可能排布在車位上空，讓出行車道。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，消防車道土建高度一般較高需注意，一定要滿足消防驗(yàn)收要求（高4100mm、寬4000mm凈空間）。3.4橋架及配件的繪制。在機(jī)電工程項(xiàng)目中很大一塊是橋架的繪制，比如CT300×150電纜橋架，在CAD圖的照明平面圖、電力平面圖和弱電平面圖中通常會有共用橋架的存在。在繪制橋架時，同樣要關(guān)注屬性欄、選項(xiàng)欄和功能區(qū)。在屬性欄中要注意管線分組，需要對內(nèi)外彎頭、T形三通、四通等進(jìn)行配置，要滿足“先下后上”原則。選項(xiàng)欄中要注意橋架的尺寸，如果沒有相對的尺寸，需要到管理選項(xiàng)卡下找到MEP設(shè)置中的電氣設(shè)置來新建尺寸。功能區(qū)中的放置工具和標(biāo)記工具，設(shè)置標(biāo)記引線，同時要靈活應(yīng)用自動連接功能。在地下室繪制橋架時，要注意橋架的標(biāo)高位置，根據(jù)設(shè)計規(guī)范要將兩根DN150消火栓主管和兩個弱電橋架布置于3.150mm標(biāo)高位置，如圖2所示，這樣繪制出的橋架會更加合理美觀。

4排查及優(yōu)化

機(jī)電管線三維模擬排布完成后，利用ClashDetective工具可以進(jìn)行強(qiáng)化碰撞檢測，在設(shè)計過程中可以持續(xù)檢測。先添加測試，選擇被檢測的物體建立選擇集并定義檢測規(guī)則，比如有些墻體之間的碰撞不進(jìn)行檢測、在同一層或者同一單元的項(xiàng)目進(jìn)行忽略碰撞。然后進(jìn)行定義選擇集設(shè)置，可選自相交參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部碰撞檢測。在機(jī)電工程中經(jīng)常要求管線之間的距離要大于某個值，在檢測碰撞過程中可以設(shè)置間隙碰撞參數(shù)來檢測管線之間的間隙是否達(dá)到設(shè)計要求。在軟件中通過不同顏色呈現(xiàn)排查結(jié)果，對檢測結(jié)果可以進(jìn)行省略和核準(zhǔn)操作，并改變狀態(tài)。在碰撞檢測后還要進(jìn)行漫游審查，使用的軟件是NavisWorks。選擇好要漫游觀察的起點(diǎn)位置，在軟件視點(diǎn)選項(xiàng)卡中有真實(shí)效果功能，點(diǎn)擊四個勾選選項(xiàng)，就可以在場景中進(jìn)行漫游檢查了，主要查看機(jī)電三維繪制模型中的布線位置是否合理、規(guī)范是否執(zhí)行等。在整個設(shè)計圖中排查出間隙碰撞點(diǎn)128個，硬碰撞點(diǎn)1291個，幾處檢查出來的碰撞點(diǎn)如圖3所示。通過對碰撞點(diǎn)的核準(zhǔn)和檢查，對三維呈現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行修改，并對照二位設(shè)計圖紙進(jìn)行修訂和標(biāo)注，最后輸出更完善合理的設(shè)計圖紙。在本項(xiàng)目中，利用BIM軟件有效地優(yōu)化了設(shè)計圖紙，減少了施工時碰撞引起的工程變更等問題。在施工中，可以充分利用設(shè)計期間建立的三維模型進(jìn)行施工校對。在后期的施工過程中可以結(jié)合二維碼技術(shù)做出三維場景動畫進(jìn)行項(xiàng)目的過程管理，為項(xiàng)目的規(guī)范管理提供技術(shù)支撐，也可以為管理人員驗(yàn)收提供直觀的標(biāo)準(zhǔn)。

5總結(jié)

利用BIM虛擬建造技術(shù)，根據(jù)設(shè)計施工圖進(jìn)行預(yù)安裝，對設(shè)計合規(guī)性和符合性進(jìn)行檢查、復(fù)核。把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，排查出間隙碰撞點(diǎn)128個，硬碰撞點(diǎn)1291個。及時調(diào)整設(shè)計方案，提前避免了機(jī)電工程施工時工程數(shù)量變更，提高施工效率和效果。

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作者:曹天蕊 單位:太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院