BIM技術在濟南A-2地塊綜合樓管線綜合設計中的應用

徐文博，趙妍研，栗 峰

（中國航天建設集團有限公司，北京100071）

1 項目概況

濟南市A-2地塊建筑高度77.95m，由兩座樓組成，主樓為1＃樓，輔樓為2＃樓。地下兩層，1＃樓地上19層，裙房4層；2＃地上6層，是集辦公及基地內附屬設施于一體的高層公共建筑。總建筑面積41 864.98 m2，設備管道包括給水管道、熱水管道、污水管道、雨水管道、消火栓管道、自動噴水管道、冷凝水管道、風管及電纜橋架等。在管線種類和數量繁多且相互交織的情況下，采用傳統二維管線排布，工作效率低下，常常導致二次返工，造成浪費。因此有效地對管線進行綜合排布，對于提高設計質量、縮短施工周期、方便成本控制等至關重要。在二維施工圖的基礎上，通過BIM技術，使用Revit MEP軟件搭建三維管道模型，通過碰撞檢查，結合人工篩查確定有效碰撞點并調整，可以基本解決管線之間、管線與建筑結構梁板柱之間的碰撞，為整個項目后期施工提供了便利條件。

2 項目前期準備

因為BIM介入時間非常重要［1］，本項目中BIM工作小組很早就和各專業設計師建立溝通，一邊設計CAD圖紙一邊利用Revit軟件搭建建模。將CAD圖紙導入到Revit里面前需要對其進行處理，具體是各專業圖紙分系統按照樓層命名，例如建立一個文件名為給排水的文件夾，將每層給排水平面圖按系統保存到此文件中。將所有專業CAD底圖處理好后，開始導入CAD底圖建模，再導入時需要進行設置，具體為在圖1所示窗口中需要勾選僅當前視圖、顏色保留、單位為 mm，定位為原點到原點，這樣的設置就可以保證基于同一軸網搭建模型。三維設計圖紙一般文件比較大，為保證電腦流暢運行，一般將各個系統分開單獨搭建。

3 協同設計

建筑、結構、機電（水、暖、電）專業分別建立3個中心文件，工作人員通過編輯中心文件的副本，然后與中心文件同步，將個人的信息同步到模型中［2］。在Revit MEP中將建筑模型和結構模型通過鏈接方式導入，就可以實現設計師之間的即時溝通，共享設計信息，高效協同的工作。同時按照系統來建立工作集，各專業設計人都有自己的工作集，工作時選自己的工作集。這樣能夠很好地管理項目，每個人在自己的工作集里面建模，不會出現誤刪的情況。需要注意的是在建立工作集之前，需要修改每臺電腦的Revit用戶名，保證參與者之間沒有相同的用戶名存在。

4 模型搭建與碰撞檢查

在BIM應用前，先建立各類模型［3］，具體為在BIM模型平臺上根據二維CAD圖紙分別建立建筑、結構、機電（電氣、暖通和給排水）各專業模型。

4.1 土建模型搭建

首先是建筑結構模型搭建。在機電設備建模設計中，土建模型的搭建是為了創造出一個空間感，后面各個系統的模型搭建只能在這個空間內進行，這樣的話就能讓綜合管線布置走向有真實感的存在。本項目中，建筑結構模型只完成面、墻、窗、結構柱、結構梁、頂板進行搭建。西河A-2地塊辦公樓建筑、結構模型如圖2所示。

4.2 水暖電模型搭建

機電專業利用Revit MEP建模時機電專業分系統進行，如送風管、排風管、給水管、熱水管、排水管、噴淋管、消火栓管、照明橋架、動力橋架等。各系統設置不同顏色以便區分。建模的順序大致按從上到下，從大管到小管的順序進行，以減少后期調整避讓的難度。如果有橫向的重力排水管需特別注意，應在風管及其他水管之前建模，這是由于重力管有坡度，而且不能上彎，一般需要其他管線去避讓。

排布過程應考慮到空調水管、空調風管保溫層的厚度及其與電纜橋架、水管外壁、墻柱的最小距離。空調冷熱水管布置時應考慮管道坡度，考慮設備管路的操作空間及檢修空間。不同專業管線間間距，必須滿足設計與施工的要求。

同時需要觀察復雜區域管線間的關系并予以調整，尤其是這些復雜區域完成建模后，要有意識使用Revit MEP軟件的碰撞檢測功能，發現并及時調整，最好不要等到整個樓層所以管線橋架都建立再去做碰撞檢測，因為整層檢測速度很慢，并且調整不好控制。西河A-2地塊辦公樓機電（水、暖、電）模型如圖2所示。

4.3 碰撞檢查

BIM技術使得工程師能在可視化的三維模型中，直觀、快捷地發現設計中的碰撞沖突［4］。建模完成后，機電專業首先解決各專業內部碰撞，逐一修改后，在Revit MEP中分別導入建筑、結構模型，機電專業設備管線之間、管線與建筑結構部分之間、結構構件之間進行碰撞，根據碰撞檢查報告，如圖3所示。

在圖3中，因為Revit軟件可以全面檢測管線之間、管線與土建之間的所有碰撞點，往往包括400～500個，這時候就需要設計師人工選取重要沖突點，進行管線標高及位置修改。設備管線排布時，按照小管讓大管、有壓讓無壓的原則，同時結合建設方對于凈空高度的要求；例如地下層設備井附近，在調整過程中為了提高速度，可以利用小插件（鴻業給排水）中局部三維功能，在局部三維窗口內對需要調整的位置快速、直觀地修改，修改后如圖4所示，由圖4可見，在多管交匯的地方進行了精心的排布，這樣的局部三維圖對于后期施工幫助極大。

5 最終出圖

BIM工作流程是先建立土建模型，然后進行各專業設備管線的建模，所有模型建完后根據各專業技術要求、空間要求、施工工作面以及施工驗收等因素，對管線進行碰撞檢測調整避讓后，匯總出圖，部分出圖成果如圖5所示。因為BIM技術在出圖方面沒有國家性標準，本次在出圖過程中，除了傳統的圖紙表現，再輔以局部剖面圖及局部三維圖，以使管線關系一目了然。

6 BIM技術在管線綜合應用中存在的問題

（1）族庫種類需要多樣化。Revit MEP2014里面自帶了族庫，然而在項目建模過程中發現自帶的族無法滿足設計需要，例如，族庫現有室內水表為DN15、DN20兩種規格，缺少實際經常會使用到DN50、DN60等型號。使用Revit族編輯器可以自行創建新的族構件，但需要通過項目的實踐來積累和豐富族庫。

（2）管線綜合排布時建模人員專業技術素質需要提高。項目建模過程中，設計師是剛畢業或者工作一兩年的年輕人，存在對機電專業規范理解不透徹，且對施工過程缺乏了解，導致在建立模型過程中，不能進行管線的合理化調整，往往需要經驗豐富的工程師指導，影響了工作效率。

（3）BIM交付標準不夠成熟和完善。BIM技術進入中國已經有十幾年的時間，目前大型設計院都先后成立了BIM中心，并將其不同程度的運用到實際項目中，但是將模型轉化為成果時，行業內缺乏統一的出圖標準，沒有國家層面規范性的文字可參考。

7 結語

BIM技術在設計領域全面替代傳統設計應用還需要一個過程，現階段其運用比較成熟的地方，是在二維圖紙基礎上使用使用Revit MEP軟件搭建三維管道模型，然后通過碰撞檢查及調整，基本實現管線零碰撞。對于復雜項目來說采用BIM技術進行三維管線綜合設計，通過對設計圖紙綜合考慮及深化設計，使設計人員擺脫傳統二維設計方式的羈絆，提高設計效率；尤其隨著建筑的復雜程度增加，專業間的配合更加密切，傳統平面圖式各專業間的配合已經無法滿足日益繁重的設計任務，而BIM技術的協同工作方式使得設計師間能夠在三維可視化窗口中設計。相信隨著BIM技術的不斷完善和更新，其取代傳統設計思維和設計方式的速度會越來越快。

［1］桂學明.BIM技術在上海中心大廈室外總體設計中的應用［J］.給水排水，2015（41）.

［2］劉忠生.BIM技術在烏海A8商業樓給排水設計中的應用［J］.給水排水，2015，41（2）：72～76.

［3］許華春 .莊國強 .機電工程綜合管線優化中BIM技術的應用［J］.福建建設科技，2014（2）：54～56.

［4］顧海玲.BIM技術在上海中心大廈建筑給排水中的應用［J］.給水排水，2012，38（11）：93～98.