BIM技術在工業化售樓處機電安裝中的實踐

■ 王 維 Wang Wei 王 琳 Wang Lin

BIM技術在工業化售樓處機電安裝中的實踐

■ 王 維 Wang Wei 王 琳 Wang Lin

隨著工業化建筑規模的擴大及形式的多樣化，機電安裝工程作為工業化建筑不可缺少的重要部分，也隨之復雜化，其技術標準和施工難度不斷提高。文章以寶業·愛多邦項目售樓處為例，從建模、深化設計到生產，再到施工，闡述BIM技術在該項目中的機電實踐。

BIM技術；機電安裝；建筑工業化；深化設計

【Abstract】With the expansion and diversifi cation of industrialized buildings， M&E installation engineering， as the indispensable important part of industrialized buildings， became more complicated， so did its technical standards and construction difficulties. The paper， taking the real example of Baoye - Aiduobang real estate sales office，elaborated the M&E application of BIM technology in this project during periods of establishing model， deepening design， producing and constructing.

0　引言

近幾年，隨著BIM的推廣與普及，各企業相繼開始進行BIM嘗試探索，相關政府部門也是大力支持。BIM設計，要求在建筑施工前，即模擬建造該建筑，以利于提前發現各種問題，并及早準備問題的解決方案，使項目更順利地進行。然而在各企業嘗試運用BIM時，會受到不少阻力，特別是設計、施工、運維的獨立分開，使信息傳遞受到阻礙。

青浦愛多邦項目是寶業集團上海公司開發建設的一大型全裝配式建筑社區。作為預制混凝土裝配式建筑示范項目，其售樓處的BIM機電從深化設計到生產、指導施工，進行了全過程的協同應用。

1　項目概況

寶業·愛多邦項目是由寶業集團牽頭，在上海打造的預制混凝土裝配式建筑示范項目。該項目屬于青浦區新城一站大型社區的規劃范圍，基地北側是城市次干道——規劃四路，南側是北淀浦河路，東側是規劃五路，西側毗鄰配套學校，總用地面積27 938.2m2，總建筑面積83 311 m2，售樓處（圖1）建筑面積1 112 m2。項目100%采用裝配式建筑，其中，售樓處采用預制混凝土裝配式結構與裝配整體式預應力混凝土框架結構相結合，包括了預制框架柱、預制預應力框架疊合梁、SP預應力空心樓板及壓型鋼板組合樓蓋等。項目集設計、生產、施工、裝修及管理于一體，并由BIM技術作為集成管理的主線。

圖1　售樓處效果圖

2　BIM團隊

寶業集團上海公司是集BIM咨詢團隊、設計管理團隊、深化設計團隊、PC生產加工團隊、施工團隊于一體的全產業鏈式的集合體。各團隊之間具有良好的溝通協調能力，保障了BIM在以業主為主導的模式下順利開展實施。

寶業·愛多邦項目BIM設計團隊（圖2）涵蓋建筑、結構、機電、信息管理等專業，專業分布合理，形成了一支能力互補、專業齊全的高效團隊，同時為集團項目和對外項目提供高效的信息化解決方案。

3　主要軟件模型的應用

圖2　團隊組織架構

項目主要采用Autodesk Revit、Nemetschek Allplan等軟件建立土建及機電三維模型，并配套使用Autodesk Naivsworks等軟件，在機電方面主要完成設備安裝碰撞問題、合理排布、功能優化、輔助生產、輔助出圖、指導施工、成本控制等方面的工作。本工程建模范圍主要有地下1層，地上8棟主樓分別在16～18層，以及本文主要講述的2層售樓處。建模深度為可配合出圖及施工的精確幾何。

4　機電項目BIM實踐

4.1協同建模

愛多邦售樓處通過Revit軟件基于每個專業的自身搭建，進行BIM協同建模。每個專業首先約定好模型中心原點，然后由建筑結構專業帶頭搭建，標高由建筑結構專業定，由其優先協同溝通并根據不同注意點（表1）建模，確認無誤后提交給機電專業。機電專業以建筑結構模型為載體并根據不同的注意點（表1）建模，在協同搭建過程中，避免了一些同一空間多專業的沖突問題，如在復雜區域，可以協同預判，避免了在深化設計階段進行重大設計變更及再深化這樣反復的過程。

BIM協同建模之后，繼而以協同文件深化整合成中心文件。此文件中包含所有專業的模型及所有專業特有的系統、參數、族。在許多早中期BIM應用階段，很多企業在BIM 機電上會以圖層過濾器等方法來進行分類。這種方法確實能對各專業分類，但卻以繁雜而重復工作的形式形成一個周而復始的分類過程，在參數計算上也不利于統計計算。此項目在Revit中使用系統分類，即便是每個機電專業中的小分類，同樣可以做到有序和一勞永逸。

統一的數據表達與交換是BIM協作的核心，BIM模型作為專業間協同的中介媒體，將各不同專業的信息模型整合到一起，大大縮短了此項工作的周期。

表1　建模注意點

愛多邦項目售樓處各專業通過BIM技術協同設計，建筑（圖3）、結構（圖4）、暖通（圖5）、給排水（圖6）、電氣（圖7）多專業協同搭建，提早解決單專業問題，并提前發現一些空間多專業的沖突問題，從而提高了設計和施工效率。

圖3　建筑模型

圖4　結構模型

圖5　暖通模型

圖6　給排水模型

圖7　電氣模型

圖8　工作集各專業分類

4.2管線碰撞與管線綜合

機電安裝功能主要是提供持續舒適的室內環境、電力通信供應、預防火災、水源供應及污廢水排出，因此，機電系統常被比喻為賦予建筑物生命的系統。本項目中，機電專業主要有通風空調、防排煙、給水、排水、消防水、強弱電等；模型更細分為通風、防排煙、空調水、給水、排水、消火栓水、噴淋主干水、噴淋支水、電力、照明、弱電等系統（圖8）。因本項目售樓處機電系統相對復雜多樣，使得管線綜合工作具有更大的挑戰。此外，不同專業的設計圖按傳統方式由不同設計人員單獨完成，專業間缺少必要的信息溝通，這同樣給管線協調工作帶來了困難。傳統管線綜合和協同工作是在各個專業設計完成之后，將不同專業的設計疊放在一起，通過綜合找出管線碰撞部位，按照一定的優先順序進行調整。但是，一個復雜龐大的機電系統，即便某個區域調整完畢確定沒問題之后，其周圍的系統也可能繼而發生問題，這種傳統的管線協調方式往往需要多次的整合才能確定方案，對工期也會造成影響。對此，我們對售樓處機電模型進行管線碰撞及管線綜合：主要通過Revit協同搭建模型，而后將整合后的模型導入Navisworks進行管線碰撞檢查，再將碰撞報告送到相關部門，并在此基礎上運用BIM技術進行管線綜合并提交。

4.2.1管線碰撞

在碰撞檢查上，售樓處運用的是間隙碰撞。一般情況下，碰撞分為硬碰撞和間隙碰撞（軟碰撞）。硬碰撞即指兩個構件之間發生交叉碰撞；間隙碰撞指實體間實際并沒有碰撞，但間距和空間無法滿足相關施工要求。

碰撞檢查又分為單專業的碰撞檢查及多專業的碰撞檢查。單專業碰撞檢查相對簡易，只在單一專業內查找碰撞，設計者只要將某一專業導入即可進行碰撞分析。多專業綜合碰撞檢查包括暖通、給排水、電氣、結構、建筑之間的碰撞。為了使碰撞檢查效率更高、更清晰明了，可以將項目劃分為幾個區域分別進行碰撞檢查。本項目售樓處就是通過劃分區域之后，進行多次多專業檢查分析，從而匯集多處碰撞點（圖9）并得出分析報告。

圖9　碰撞點

在碰撞分析報告上，通過Navisworks軟件將所有符合碰撞條件的碰撞點（圖10）查找出來，生成碰撞點列表。每條碰撞點信息包括碰撞類型、碰撞深度、具體三維碰撞情況。這些碰撞點會有相當的數量，要在所有碰撞點中羅列出每個區域主要的碰撞點，并生成碰撞分析報告（圖11）。通過報告可清晰發現原設計存在的問題（如機電各專業管線交叉碰撞與結構沖突等無法安裝的問題），再根據報告分析出碰撞的主要原因，然后通過管線綜合解決問題。這既提高了使用者的效率，也提高了項目進程的效率。

圖10　Navisworks碰撞點

圖11　碰撞分析報告

在管線綜合上，應用Revit布置和調整各種管道時，由于涉及到BIM所有團隊及設計人員的配合，需要明確管綜規則及管道布置優先級，必須做到以下幾點：①必須符合設計要求且不影響系統的使用功能；②必須符合國家有關施工質量驗收規范要求；③盡量采用聯合支架，提高樓層凈空；④考慮管線之間的安裝、操作空間；⑤考慮管線的安裝順序影響；⑥考慮管線之間的安全及相互干擾距離要求；⑦遵循管線互相謙讓布置原則及各種水管線系統布置原則；⑧遵循通風管線系統布置原則；⑨遵循弱電系統管線布置原則；⑩考慮提高觀感質量原則（圖12）。

本項目基本遵循以下要點：

（1）小管讓大管，因為小管避讓所增加的費用小。

（2）臨時管讓永久管，因為臨時管道使用完后，需要拆除。

（3）新管讓舊管，因為已經安裝好的舊管道正在使用，更改起來較麻煩。

（4）壓力管讓重力管，因為重力流管道改變坡度困難。

（5）金屬管讓非金屬管，因為金屬管容易彎曲、切割和連接。

(2)護理滿意度:采用我院自制激光治療患者護理滿意度調研問卷,調研痤瘡患者的護理滿意度,問卷為百分制,根據具體評分評價滿意度,其中80-100分為非常滿意,60-79分為滿意,0-59分為不滿意。治療總滿意率=(非常滿意+滿意)/總例數×100%。

（6）冷管讓熱管，從工藝和節約的角度，熱水管道短更有利。

（7）給水管讓排水管，因為排水管為重力流，有坡度要求，敷設時受到限制。

（8）低壓管讓高壓管，因為高壓管道施工技術要求高，造價高。

圖12　管綜之后

（9）氣管讓水管，因為水管比氣管造價高，水比氣流動動力費用更大。

（10）閥門管件少的讓管件多的。（11）電管讓水管，因為電管安裝維修方便、費用低。（12）弱電讓強電，因為弱電導線更小，便于安裝且費用低。（13）水管讓風管，因為風管一般較大，占空間大。（14）熱水管讓冷凍管，因為冷凍管造價高，管道短會較有利。

除了這些管綜要點，項目還采用了“分層”的思維對各管道標高及走向進行調整。考慮設備的實際尺寸大小、支架安裝位置、各專業管線之間的間距等情況，同時結合售樓處實際情況，進行如下考慮：首先，基于售樓處內裝屬于異形裝飾，特別是配合的暖通專業，應滿足其風口、裝飾風口和吊頂的銜接問題；其次，基于售樓處中空調冷凝水管的排布及整體機電數量及凈高要求，整體機電安裝高度也應優先考慮；另外，還應考慮售樓處的區域功能使用劃分。機電模型要盡量做到最優化，特別是做到安裝方便，施工管件數量最少且不影響其功能，以及運維、管線排布檢修方便、運維效率（圖13）。

此次愛多邦售樓處的管線綜合中，還結合了工業化預制件特點、管線穿墻穿板的定位協同結構深化設計，并結合模型具體情況，合理確定機電設備管綜，確保后續工廠生產預制件合理精確。此時的機電模型（圖14），即可進入下一階段。

4.3輔助生產

圖13　完成版機電結構模型

寶業工業化模式下的生產環節，要以保證模型的精準為前提，再通過現場測繪、放樣等更精確的技術，進行BIM數字化建造。在售樓處管綜環節確定通過后，根據模型進行預制件深化設計，隨后到工廠做預制件時提前精確預留洞（圖15）。從生產構件環節開始，就把預留洞事情考慮進去，省下了現場開洞環節，避免現場留洞變更以及留洞完成后的養護定型等工期（相當于省下了大量的人工、材料）。顯然，通過BIM信息集成化，實現設計精細化、工序模擬化、預制工廠化、施工機械化、管理信息化，最終可為項目帶來節約成本、綠色環保等的效果。

圖14　售樓處正門視角透視機電模型

圖15　預制樓板預留洞

4.4輸出成果

通過BIM技術管線綜合，有了模型，但如何使用，這是大家普遍關注的問題。在青浦愛多邦售樓處項目中，由于各個部門需求點不一樣，所以BIM輸出成果類別較為豐富，如平面圖（圖16）、三維節點圖、三維可調節圖（圖17）、剖面圖（圖18）、三維剖面圖（圖19）及漫游、施工模擬等視頻文件。這些輸出成果格式均為常用格式，如3D CAD、3D PDF、jpg、wmv等，支持大眾配置的電腦及pad等設備瀏覽查閱，同時也方便打印。

4.5輔助出圖

愛多邦售樓處通過BIM技術管線綜合后，將生成的相應碰撞報告、3D CAD圖提供給相關部門。最終，機電深化設計單位可根據報告及模型，深化修改機電施工設計圖，從而避免了因傳統管線綜合對設計工期造成的影響，大大提升出圖效率。

圖16　模型對應平面CAD圖

圖17　3D可調CAD模型

另外，結合BIM管綜技術，協同結構深化設計，出包含預留洞的預制件加工圖，便于工廠精確生產預制件。

圖18　模型對應剖面CAD圖

圖19　3D可調CAD剖面模型

4.6指導施工

愛多邦售樓處管線綜合后的模型不僅用于輔助出圖，在施工現場更有極大用處。傳統的平面綜合圖，不僅本身可能存在碰撞問題，而且平面圖紙本身看起來錯綜復雜；而3D BIM模型（圖20、21）則是直觀的、可視化的。通過簡便的可視化圖紙，管線走向、標高均可以全部到位、一目了然，并通過模型和測繪儀的配合使用，在復雜區域精確定位，且安裝后密集管線區域的空間布局也將變得更為合理，這使得施工難度大大降低，更節約了時間、人工、返工材料等多項成本。據現場機電負責人統計，通過BIM技術的運用，各項成本減少了10%以上。

5　結語

BIM機電在寶業·愛多邦項目售樓處中的實踐應用，從深化設計、生產到施工，在每一個環節都得到了良好的協同。設計方面，無論是進度還是設計變更，得到了明顯的優化；生產方面，做到了參數化的預留洞預制件，精確度更是毫米級別；施工方面，更是不存在機電變更返工現象。售樓處僅是愛多邦項目的一部分，機電專業也僅是建筑里的一部分，在接下來整個項目的深化設計、生產、施工中，寶業上海公司BIM團隊將繼續努力，協同各部門，實現BIM技術在愛多邦項目實踐中的更多成功突破。

Application of BIM Technology in M&E （Mechanical and Electronical） Installation of Industrialized Real Estate Sales Offi ce

BIM technology， M&E installation， building industrialization， deepen design

圖20　3D局部復雜點模型1

圖21　3D局部復雜點模型2

王維，寶業集團上海建筑工業化研究院BIM工程師；王琳，寶業集團上海建筑工業化研究院BIM信息管理員。

2015-12-23）