利用三維建筑工程模型綜合優(yōu)化民用建筑機(jī)電管線布置施工技術(shù)

張 勝，鐘俊濤

(成都市第一建筑工程公司，四川成都610081)

民用建筑中機(jī)電安裝系統(tǒng)繁多，在施工安裝過程中經(jīng)常遇到各系統(tǒng)的相互干擾、空間位置重疊、管線設(shè)備碰撞等問題。如何將這些問題進(jìn)行綜合優(yōu)化，始終是施工組織中的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的做法是將各系統(tǒng)匯總在一張平面圖上，由技術(shù)負(fù)責(zé)人、各專業(yè)工長進(jìn)行檢查分析和討論，從而得到優(yōu)化結(jié)果。但這樣做的合理性與深度會受到優(yōu)化組織者經(jīng)驗(yàn)、水平和空間想象能力的限制，受人的因素影響較大，很難做到嚴(yán)謹(jǐn)慎密、科學(xué)有序。

在電腦中利用SketchUp軟件建立三維仿真建筑工程模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)電管線綜合優(yōu)化，可以做到條理清晰、過程仿真、層次分明，優(yōu)化的合理性、準(zhǔn)確性以及深度和細(xì)致程度均較傳統(tǒng)做法有很大提高，最大限度地避免了人的因素對優(yōu)化結(jié)果的影響。

1 三維模型技術(shù)特點(diǎn)

(1)運(yùn)用本技術(shù)，能夠提前發(fā)現(xiàn)并解決各系統(tǒng)的相互干擾、空間位置重疊、管線設(shè)備碰撞等問題，在三維模型中精確標(biāo)識各系統(tǒng)管道、設(shè)備的空間定位，較傳統(tǒng)做法更有利于提高施工質(zhì)量。

(2)運(yùn)用本技術(shù)，有助于合理安排施工順序、科學(xué)統(tǒng)籌各種資源，對提高施工效率、減少返工、降低施工成本大有益處，為綠色環(huán)保和低碳施工提供了有力地支持，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2 工藝原理、流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝原理

使用SketchUp軟件，根據(jù)建筑工程項(xiàng)目的施工圖紙以及設(shè)備、管道等的外形尺寸數(shù)據(jù)，在電腦中建立三維仿真建筑工程模型；再根據(jù)規(guī)范對建筑物凈空的規(guī)定，同時結(jié)合客戶要求、質(zhì)量目標(biāo)、成本控制等因素，在模型內(nèi)對各機(jī)電安裝系統(tǒng)的管線、設(shè)備進(jìn)行綜合優(yōu)化、合理布置，形成優(yōu)化結(jié)果并指導(dǎo)后期施工。

2.2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 準(zhǔn)備階段

(1)在滿足規(guī)范對凈空規(guī)定的前提下，與業(yè)主充分溝通，了解其對建筑物凈空的要求，如電梯間最小凈空、地下室大開間凈空、最不利處凈空等。

(2)收集工程所有專業(yè)(包括建筑、結(jié)構(gòu)、裝飾裝修、各機(jī)電安裝專業(yè)等)的施工圖紙、會審記錄、技術(shù)變更、管道設(shè)備外形尺寸等資料并實(shí)時更新。

(3)將工程中全部的機(jī)電安裝子項(xiàng)分為3類。

1類：安裝標(biāo)高最低的通風(fēng)系統(tǒng)類，簡稱ML，包括空調(diào)通風(fēng)、防排煙、送排風(fēng)系統(tǒng)等子項(xiàng)；

2類：安裝標(biāo)高居中的水系統(tǒng)類，簡稱MD，包括給排水、消火栓、噴淋、空調(diào)供回水系統(tǒng)等子項(xiàng)；

3類：安裝標(biāo)高最高的電氣系統(tǒng)類，簡稱MH，包括動力、照明、火災(zāi)報警、聯(lián)動控制、電視、綜合布線、監(jiān)控、安防系統(tǒng)等子項(xiàng)。

2.3.2 利用SketchUp軟件建立工程模型

(1)根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、裝飾裝修施工圖建立建筑結(jié)構(gòu)模型MJ，該模型是今后工作的基礎(chǔ)，其他機(jī)電系統(tǒng)的模型均是在此基礎(chǔ)上建立。

(2)根據(jù)空調(diào)通風(fēng)、防排煙、送排風(fēng)施工圖和管道、設(shè)備外形尺寸數(shù)據(jù)建立相應(yīng)系統(tǒng)模型，按照設(shè)定的最低標(biāo)高導(dǎo)入建筑結(jié)構(gòu)模型MJ中形成機(jī)電系統(tǒng)模型ML。

(3)根據(jù)給排水、消火栓、噴淋、空調(diào)供回水施工圖和管道、設(shè)備外形尺寸數(shù)據(jù)建立相應(yīng)系統(tǒng)模型，導(dǎo)入建筑結(jié)構(gòu)模型MJ中形成機(jī)電系統(tǒng)模型MD。

(4)根據(jù)動力、照明、火災(zāi)報警、聯(lián)動控制、電視、綜合布線、監(jiān)控、安防施工圖和管道、設(shè)備外形尺寸數(shù)據(jù)建立相應(yīng)系統(tǒng)模型，導(dǎo)入建筑結(jié)構(gòu)模型MJ中形成機(jī)電系統(tǒng)模型MH。

(5)所有模型的數(shù)據(jù)應(yīng)真實(shí)準(zhǔn)確，并與相關(guān)單位、部門建立信息共享制度，當(dāng)構(gòu)成模型的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，及時對模型作出相應(yīng)的修改和更正。

2.3.3 模型檢查、分析與修改，形成初步優(yōu)化結(jié)果

(1)按照規(guī)范對凈空的規(guī)定以及業(yè)主對凈空的要求，設(shè)定最低標(biāo)高，確保模型中各系統(tǒng)的管道、設(shè)備在其之上。

圖1 施工工藝流程

備注：將機(jī)電系統(tǒng)分為ML、MD、MH三大類，其中ML為安裝標(biāo)高最低的通風(fēng)系統(tǒng)，包括空調(diào)通風(fēng)、防排煙、送排風(fēng)系統(tǒng)等子項(xiàng)；MD為安裝標(biāo)高居中的水系統(tǒng)，包括給排水、消火栓、噴淋、空調(diào)供回水系統(tǒng)等子項(xiàng)；MH為安裝標(biāo)高最高的電氣系統(tǒng)，包括動力、照明、火災(zāi)報警、聯(lián)動控制、電視、綜合布線、監(jiān)控、安防系統(tǒng)等子項(xiàng)。

(2)重點(diǎn)檢查模型MD中的無壓力排水管道，保證其連續(xù)性、坡度符合設(shè)計要求。

(3)檢查模型與建筑、結(jié)構(gòu)施工圖標(biāo)識的預(yù)留孔洞是否沖突。

(4)選擇管道最寬、最厚的位置，檢查其與剪力墻、柱、梁是否沖突。

(5)選擇尺寸最深的結(jié)構(gòu)梁，檢查其與管道、設(shè)備是否沖突。

(6)檢查各子系統(tǒng)管道、設(shè)備之間是否重疊。

(7)根據(jù)檢查結(jié)果逐項(xiàng)分析原因，并修改、優(yōu)化模型使之滿足要求，形成初步優(yōu)化結(jié)果。

2.3.4 將模型ML、MD、MH合并

形成包含全部機(jī)電系統(tǒng)的綜合模型MZ。

2.3.5 檢查、分析、修改機(jī)電綜合模型MZ

形成最終優(yōu)化模型MZY。

(1)檢查模型ML、MD、MH之間的相互關(guān)系，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行相應(yīng)的修改和調(diào)整；

(2)修改和調(diào)整應(yīng)遵循有壓管道避讓無壓管道、小管道避讓大管道、電氣管道避讓其他管道的原則；

(3)當(dāng)出現(xiàn)無法修正的情況，則返回2.3.2修改相關(guān)的模型；

(4)通過修改和調(diào)整，形成2到3個備選模型，建立表格進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，選擇最優(yōu)方案，得到最終優(yōu)化結(jié)果MZY。

2.3.6 指導(dǎo)后期施工

(1)指導(dǎo)施工組織設(shè)計的編制，合理安排施工順序，協(xié)調(diào)各專業(yè)工種間的關(guān)系；

(2)施工前對管道設(shè)備精確定位，降低施工難度，杜絕返工現(xiàn)象；

(3)施工前對班組進(jìn)行可視化技術(shù)交底，使施工人員更直觀地了解操作要點(diǎn)、質(zhì)量要求，做到心中有數(shù)；

(4)提前制作安裝管道設(shè)備的支吊架，形成流水線裝配式施工；

(5)出現(xiàn)設(shè)計變更和修改時，可以先在模型上進(jìn)行模擬推演，尋求最佳解決方案；

(6)與工程預(yù)算、已完工程量統(tǒng)計、材料設(shè)備采購等工作相結(jié)合，利用模型清晰反映工程進(jìn)度，全面提高施工管理效率；

(7)工程竣工后，優(yōu)化模型對維修服務(wù)也具有實(shí)際指導(dǎo)意義，便于分析故障原因、及時獲取最優(yōu)解決方案。

3 質(zhì)量控制

3.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50300—2001

《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50303—2002

《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50242—2002

《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50243—2002

《自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50261—2005

《壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50275—2010

《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范》GB 50231—2009

3.2 質(zhì)量保證措施

(1)開工前進(jìn)行質(zhì)量策劃，把質(zhì)量工作細(xì)化、落到實(shí)處，樹立“百年大計，質(zhì)量第一”的思想。

(2)通過公司各職能部門在工程施工中行使職責(zé)，確保質(zhì)量工作的正常有序運(yùn)行，使工程質(zhì)量隨時都處于受控狀態(tài)。

(3)做好施工準(zhǔn)備工作，建立、健全資料數(shù)據(jù)實(shí)時更新制度，指派專人負(fù)責(zé)信息反饋，確保工程優(yōu)化模型反映工程變化。

(4)結(jié)合優(yōu)化模型做好各項(xiàng)技術(shù)交底；每道工序完成后，必須進(jìn)行自檢、互檢工作，并做好檢查記錄。

4 結(jié)束語

以往機(jī)電管線綜合優(yōu)化布置是在二維平面上進(jìn)行的，更多地依靠技術(shù)人員的空間想象能力，影響優(yōu)化結(jié)果的不確定因素較多。本施工技術(shù)則是在仿真三維空間里對機(jī)電管線進(jìn)行優(yōu)化布置，優(yōu)化的合理性、準(zhǔn)確性、深度均得到有效提高，對后期施工的指導(dǎo)作用明顯增強(qiáng)。我公司在多個工程的實(shí)踐中取得了良好的效果，施工質(zhì)量顯著提高，分別有多個工程獲得省市優(yōu)質(zhì)工程獎；同時施工過程中材料、設(shè)備、機(jī)械、人工投入均有所降低，符合低碳施工的要求，有效地降低了施工成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。