BIM技術在工程項目電氣設計中的應用探討

王向明

(福建省建筑設計研究院　福建福州　350001)

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BIM技術在工程項目電氣設計中的應用探討

王向明

(福建省建筑設計研究院福建福州350001)

結合具體工作實踐，詳細介紹了BIM技術在工程建設項目電氣專業設計中的應用，并基此，引入VR技術對電氣設備的運行管理——全新的三維運營管理模式。

可行性研究；電氣設計；三維建模；可視化；三維運營管理

0　引言

隨著國家經濟的飛速發展，越來越多的大型工程項目投入到建設中，這些工程項目從前期立項到竣工驗收投入使用，過程階段多(包含前期方案、工程咨詢、初步設計、施工圖設計、施工建設管理、造價管理、運營維護等)，各單位部門的參與方多(包含建設單位、設計單位、工程咨詢、施工單位、造價管理、物業管理等)，涉及的專業多。每個階段、部門之間、專業之間圖紙交付、信息交流的工程量大，僅憑傳統的“二維圖紙模式”已經滿足不了大型工程建設的需求。BIM(建筑信息模型)是把建筑里的每個“零件”信息化、參數化，關聯化，采用“搭積木”的方式，把各階段、各專業結合在一起，協同管理，貫穿工程項目的全生命周期。傳統的二維圖紙可能需要成百上千張圖紙來表達的，運用BIM技術，一個BIM模型可以說明。使用管理簡單、準確度高、三維模型可視性強。近年BIM技術越來越成熟，在工程項目建設的各個階段的運用有很多成功的案例，在力求精細化作業的裝配式建筑中起著舉足輕重的作用。

1　項目可行性研究、方案階段

項目前期是項目最重要的階段，通過可行性研究的規劃分析決定項目的功能、規模、投資等各項性能指標，建筑師通過方案文本、效果圖等形式向建設單位表達設計意圖，業主對建筑的成果的理解較多的還是靠“想象”。利用3DMAX等軟件的三維建模也只適應在方案階段，施工圖的表達又是另外一回事。在前期方案階段引入BIM技術，結合地理信息系統(GIS)，獲取項目用地的日照信息、地形信息以及對項目地塊進行豎向分析、風向分析等，在場地內構建建筑模型，復雜地形的建筑物利用BIM模型進行參數模擬，進行合理的總平規劃、人流流線、交通流線等。運用BIM三維可視化的特點，生成三維模型(見圖1)或者三維動畫，“所見即所得”生動地向建設單位展示設計意圖，對功能布局、日照分析、能耗控制等亦有準確的定位。以電氣設備房間功能分區布局為例，選用房間標志的命令，可自動讀取房間面積，對平面圖中的房間功能分色塊顯示，見圖2。

2　設計階段

傳統的CAD二維制圖設計，經常出現以下問題：

(1)由于工程的復雜性、工期緊等原因，容易出現專業之間配合不到位的修改圖甚至返工，規模大的工程由于圖紙量多，同專業的圖紙不一致的情況亦不在少數，比如平面、立面、剖面不一致，強電平面和弱電平面不一致等。

(2)工作效率低下，簡單重復的勞動過多。

(3)二維的圖紙的可視性差，造成工程設計的失誤不易被察覺 。

采用BIM技術進行設計，對于傳統設計遇到的問題迎刃而解：

①是可沿用原有方案階段的BIM模型進行深化設計，各專業協同作業，配合度高，專業之間鏈接提資專業的文件，一個專業的設計調整上傳，其他專業會收到調整部位的監視信息，提醒做相應修改；同專業之間的調整亦會關聯，比如在強電平面圖上某配電箱調整了位置，在弱電平面圖上會自動修改，避免出現同專業圖紙矛盾的情況。

②采用BIM技術進行設計，設計完成平面，對應的平面、剖面、大樣圖自動生成，“智能化”程度高，設計變得簡單。基于revit的軟件，建筑物的每個“零件”在BIM都定義為族，每個族的參數信息量大，比如電纜橋架的規格、安裝高度、敷設電纜的類別等，在設計人員根據自己的設計意圖把族設置在相應的位置后，其關聯性就形成了，以電纜橋架為例，設置相關參數，布置好電纜橋架后，若修改其中一段電纜橋架的位置，相連接的彎通、其他相鄰段的電纜橋架會自動調整，對橋架的注釋，只需一個命令，會自動注釋電纜橋架的規格、安裝高度、類別等參數(圖3)。

③BIM的三維建模設計可視度高，準確地表達設計師的意圖，減少工程設計中的失誤，BIM的三維碰撞檢測在現有工程項目中應用最廣，對減少工程返工，節省造價，起到重要的作用。

在電氣專項設計的變電所專項設計中，基于revit的三維設計已較多地應用于施工圖設計。變電所內高度、面積有限，電氣設備體積較大(比如變壓器柜、高壓中置柜等)，電氣設備有規定的操作距離，各類電氣設備多，電纜橋架多。以往的二維設計中，照明平面、接地平面、設置布置平面圖、剖面、大樣圖等繪制圖紙多，較容易出現設計失誤。在某10kv高低壓配電室的專項設計中，采用REVIT進行三維設計，鏈接建筑RVT文件，復制監視標高、軸網，在對應樓層的平面視圖中，按規范要求布置好高低壓配電柜、電纜橋架、照明燈具等，合理布線，繪制供電系統圖，確定配電回路，檢測三維碰撞，自動生成剖面和大樣圖，自動進行電氣注釋，通過BIM技術使復雜的設備用房設計變得清晰簡單，出圖圖紙更為準確(圖4)。

在裝配式建筑設計中，精準定位設計施工尤為重要，失誤返工會嚴重影響工程造價，傳統的二維設計不能達到設計要求，需采用BIM技術，全方位考慮，精準設計，達到環保、降低造價等效果。

3　造價控制

傳統的依賴人力統計的工程量清單，工作繁瑣，容易出錯。BIM族參數化的特點，對工程量清單的統計是個突破性的發展，建筑物的每個“零件”都準確地包含各自的信息，在材料表清單統計中，幾個命令就可以把建筑物BIM模型內所有材料統計出來，包含面積、體積、長度等各種參數。比如暖通的風管、電氣專業的橋架、管線等復雜的工程量的統計變得簡單。

4　BIM施工模擬階段

傳統的二維圖紙因其可視化程度差，施工技術人員需要根據其自身的“經驗”才能準確地理解設計師的意圖，利用BIM技術的設計模型，建筑物的每個細節準確地表示，施工人員根據BIM模型準確施工。利用施工模擬軟件導入設計師的BIM模型，在建筑物的模擬場景進行施工前檢查(圖5)，對有問題的部位提前交底；建立5D模型，增加時間和施工進度的控制，可以完善施工管理，節省材料和工期。

5　全新的三維運營管理模式

在項目交付使用后，運營維護是建設單位關心的問題。傳統的施工圖竣工圖是繁重的二維圖紙，難以管理，易丟失，可利用率不高。BIM結合VR技術帶來全新的三維運營管理形式，項目交付使用后，建設單位收獲的是準確的BIM三維文件。這個BIM三維文件，簡單易操作，對電腦要求不高，無需安裝任何軟件即可應用，而且伴隨建筑物后續的生命周期。打開此三維文件，利用導航地圖(圖6)，管理人員可到達建筑物的任何部位，對建筑物的任一構件進行查看，比如點開頭頂的燈具，即可查閱該燈具的瓦數、光通量、回路編號等各種重要參數(圖7)。建筑物的任一部件有故障等問題，可在模型中對其標示具體故障，故障構件會自動顯示紅色警告，待故障排查后，刪除故障，紅色警告消除。

6　結語

BIM技術在項目建設各個階段的應用很廣，將很快成為項目建設中必不可缺的技術。BIM技術是個開放式平臺，國內越來越多的公司投入到BIM技術的研發中來，針對BIM的設計、施工、運維、造價等都有較好的軟件開發，但是BIM技術還是個新興的技術，雖然好用，卻因為設備族庫不完善、revit二次開發欠缺、軟件亦存在不完善的地方等原因，實用度還不夠廣，需要廣大從業人員共同努力。

[1]Autodesk Asia Pte Led. Autodesk Revit 2015機電設計應用寶典[M].上海：同濟大學出版社，2015:7.

[2]陸璐，李譽惠.淺談BIM技術在現階段電氣設計中的應用[J].智能建筑電氣技術，2015:2.

The application of BIM technology in the electrical design of construction project

WANGXiangming

(Fujian Provincial Institute Of Architectural Design And Research, Fuzhou 350001)

This paper presents a summary of practical work experience, detailed the application of BIM technology in electrical engineering design of construction projects, and introduced the brand new VR technology in the operation management of electric equipments, which is called the 3D operation and management mode.

Feasibility study; Electrical design; 3D modeling; visualization; 3D operation management

王向明(1961.06-)，男，工程師。

E-mail:1647311760@qq.com

2016-06-12

TU855

A

1004-6135(2016)07-0102-03