BIM技術在某辦公建筑機電工程深化設計中的應用

摘要：近幾年BIM技術憑借其先進的設計理念，信息化、參數化的建筑設計模型，更加適應當前現代建筑的設計要求。文章以某辦公建筑為例，基于BIM技術對其機電工程進行深化設計，對該辦公建筑管道設備模型的仿真建立，將管線設備的二維圖紙進行集成和可視化，進行管線碰撞檢查，減少在建筑施工階段可避免的損失和返工的概率。

關鍵詞：辦公建筑；建筑信息模型；機電工程；深化設計；BIM技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU745 文章編號：1009-2374（2016）35-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.026

1 概述

BIM即建筑信息模型，指的是運用建筑三維設計軟件與一系列工程設計軟件所建立的“可視化”的數字三維模型，該模型可以為建筑全生命周期中的開發商、設計方、施工方乃至最終的業主等各環節的用戶提供“模擬和分析”的一個虛擬建筑。運用該模型，可以對項目進行建筑設計、建筑施工以及建筑運營管理，最終使該項目實現節約成本和提高效率。

在建筑設計的過程中，主要包括了建筑、結構、機電等專業。本文研究的機電專業中包括了暖通空調系統、給排水系統、強電弱電電氣系統。而這些系統在傳統的設計中，是分開設計的，各專業的設計師缺乏有效溝通，更不用說協調合作。加之機電專業中各個系統的管線特別復雜，各管線走向密集交錯，如在施工中發現各專業管路發生碰撞，則會出現大面積拆除返工，甚至會導致整個方案的重新修改，不但會浪費材料，還會大大地延誤工期。

通過BIM技術深化設計，可以將各專業管線的位置、標高、連接方式及施工工藝先后進行三維模擬，按照現場可能發生的工作面和碰撞點進行方案的調整，既達到合理施工，又可節省工程造價，同時將完成后的方案通過三維剖面圖及動態漫游等方式展示給施工工人，使工人更好地理解施工方案，保證施工質量的同時更能很好地縮短工期。

2 工程概況

本案例為西安市某辦公建筑，多層公共建筑，框架式結構，總建筑面積7565.3m2（其中，地下：1120.3m2，地上：6445m2），建筑地下一層，地上六層，地下一層為人防，地上為辦公，建筑總體高度23.8m，地下埋深5.3m。在建筑工程施工中，機電工程設備與管線錯綜復雜，常出現管線之間或者是管線和結構構件之間的碰撞，同時在設備安裝的過程中，容易考慮不到建筑的室內凈高問題，就會造成施工的返工情況，甚至存在安全隱患。傳統的建筑施工過程中，進行機電深化設計的時候，是通過二維管線綜合設計來協調機電各專業的管線布置。但是，二維管線綜合設計只是將暖通、給排水、電氣專業的平面管線布置圖進行了簡單的疊加，并且依照相應的規則確定了各系統管線的相對位置，然后確定各專業管線的標高，最后再對關鍵部位繪制局部剖面圖。這樣的設計方式有以下不足：（1）機電專業管線交叉處只能靠人的眼睛觀察，難以進行全面的分析。在一些建筑中，存在著梁高變化比較大的區域，常常是管線之間的碰撞問題解決了，但是忽略了管線與梁之間的碰撞；（2）在二維管線綜合設計中，管線碰撞處的處理均是局部處理，容易出現在此處不存在碰撞，但是又帶來了別處的碰撞；（3）在二維管線綜合設計中管線的標高問題，只有在繪制剖面圖的位置時候有準確定位，而其余的管線并沒有確定標高，這個問題會直接導致管線碰撞；（4）暖通空調、給排水、電氣等多專業的二維CAD平面圖紙多而繁亂，而且只是通過“平面+局部剖面”的方式，對于管線交叉復雜位置的二維CAD圖紙表達是不夠充分的；（5）在二維管線綜合設計上，暖通空調、給排水、電氣各專業的工藝布置要求是按照指導原則進行布置，但是沒有考慮空間結構比較復雜或者是凈高要求比較高的情況下，就存在了局限性。

由上可知，傳統的CAD機電深化設計存在著大量的不足，因此本項目運用BIM技術進行機電深化設計，能解決上述傳統的CAD機電深化設計出現的問題。

3 BIM技術在辦公建筑機電工程深化設計中的應用

針對本項目辦公建筑機電工程深化設計，過去的項目中采用傳統的CAD設計方式，在建筑機電工程施工的過程中，經常會出現管線碰撞的情況，因此，此次該項目運用BIM技術對機電工程建立信息模型，該模型是對整個機電工程的一次虛擬設計建造的過程，在設計建造的過程中，可以發現很多在設計中及單專業校審過程中很難發現的隱藏問題，是一次全面的機電專業設計與建造的檢查過程。

3.1 構建BIM模型

該項目組建了BIM工作組，設計人員在各專業圖紙的基礎上，利用Revit系列軟件創建BIM三維模型，在搭建建筑信息模型的時候，工作組分為建筑組、結構組、機電組，最終構建的模型中覆蓋了建筑、結構、暖通空調、給排水、電氣等專業的模型，在Revit軟件搭建的時候，同時給各個構件填寫了參數，具體參數包括了如構件的尺寸、構件的規格、設備的型號、構件的材料等具體信息。

創建流程是先建立建筑模型和結構模型，然后在建筑、結構模型的基礎上進行暖通空調、給排水、電氣模型的搭建，最后根據各專業的要求，對各專業的管線進行合理的調整，最后出一份管線綜合與碰撞檢測的報告文檔，然后按照做過管線綜合與碰撞檢測后的圖紙出圖。機電專業管線的過程是，建立暖通、給排水、電氣模型的過程中調整管線的位置，遇到管線碰撞的情況，及時地調整。傳統的CAD圖紙并不直觀，等到工程完工后才能看到實際的管線綜合布置效果，在施工中經常發現碰撞的情況，因此采用BIM技術進行管線綜合碰撞檢查，可以在工程施工前就可以看到真實尺寸的管線。如圖1所示，為該辦公建筑負一層管線綜合三維模型與實物對照圖。

3.2 管線碰撞檢查

在保證機電專業的系統要求上，結合建筑設計時的吊頂高度，對暖通、給排水、電氣等專業的模型進行深化設計，在深化設計中要遵照一些基本的原則，比如有壓的管道避讓無壓的管道等原則，進行機電管線的綜合檢查。綜合檢查完成過后，再運用Revit進行碰撞點檢測，生成管線碰撞報告。對于一些簡單的碰撞，我們項目內部進行溝通調整，協商解決方案，然后再調整模型，直至綜合模型在布局合理的情況下實現零碰撞。

該項目負一層的橋架與水管碰撞如圖2所示，可以看出橋架與消防水管發生了碰撞，屬于機電專業碰撞，在這里橋架雖然已經進行翻轉，但是仍然無法避讓開與消防水管的碰撞。屬于設計錯誤，最后通過分析，應該是改變橋架進入電井的位置。

傳統的CAD圖紙不能體現暖通、給排水、電氣系統之間的碰撞情況，設計師易忽略一些管線碰撞的問題，因此在該辦公建筑管道設備模型的仿真建立過程中，本文將管線設備的二維圖紙進行集成和可視化，然后進行管線碰撞檢查，減少了在建筑施工階段可避免的損失和返工的概率，更加方便進行技術交底，從而實現了管線綜合優化布置，節約施工成本，合理配置資源的目的。

4 結語

本次以某辦公樓建筑項目為例，展示了BIM技術的優勢與特點。通過本次項目，從中得出了以下結論：BIM技術在建筑設計中比CAD更具優勢，特別是在大型公共建筑、市政工程、地下空間等的設計當中發揮著巨大作用，BIM技術將會極大地推動建筑行業的發展。通過BIM機電模型與建筑模型的碰撞檢查，優化設計與管道布置的原則，可提高圖紙的設計質量，節約施工成本，合理配置資源。

參考文獻

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作者簡介：汪洋文杰（1981-），男，陜西西安人，北京中外建建筑設計有限公司西北分公司總經理助理，國家注冊電氣工程師，中級工程師，西安建筑科技大學信息與控制工程學院在讀碩士研究生，研究方向：基于BIM技術的機電設計與優化。

（責任編輯：蔣建華）