BIM技術在建筑設備及管道設計中的應用研究

嚴傳虎

（河南四建股份有限公司）

1 引言

隨著我國經濟的快速發展和科技的不斷創新，BIM技術在不同領域都得到了很好的應用，革新了傳統的工作模式，提高了工作效率。BIM技術將計算機仿真技術、計算機輔助設計、計算機科學技術、計算機圖形學及虛擬現實技術等內容相結合，從根本上改變了傳統建筑行業的工作模式，可以更加直觀且全面地表達建筑工程的施工狀態。

2 BIM技術概述

2.1 BIM技術的概念

建筑信息化模型的英文全稱是Building Information Modeling，是一個完備的信息模型，可以將工程項目在全生命周期中各階段的工程信息、過程和資源集成在一個模型中，便于工程各參與方使用[1]。通過多維度數字技術模擬建筑物的真實信息，為工程設計和施工提供相互協調且內部一致的信息模型，使該模型達到設計施工一體化，使各專業協同工作，從而降低工程成本，保障工程按時按質完成。

2.2 BIM技術的特點

BIM技術作為一種全新且成熟的工程理念和行業信息技術，正被應用于建筑領域的規劃、設計、施工、協同、運營和維護等一系列程序中。BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性以及一體化性等重要特點。

2.3 BIM節能技術的優勢

建筑設備利用BIM技術進行節能設計的優勢主要體現在以下幾個方面：

1）直觀設計意圖，利用建筑信息化模型技術創建虛擬設備模型，通過二維視圖、3D視圖和全方位立體視圖等形式表達，在設計過程中可從多方位角度修改設計選項；

2）自動生成各類圖表，通過建立建筑信息模型，BIM可以精確地繪制設備的施工圖、文件和圖表，并生成相應的圖紙，BIM不僅可以生成靜態的圖紙，還可以生成動態和多維度的建筑虛擬模型；

3）數據同步，BIM的數據會在數據庫中自動更新，是因為BIM平臺建立在數據庫建設的基礎模型之上，所有的變化和編輯都基于同一個服務對象，數據和圖紙會根據修改的地方做出相應的調整，進而達到數據同步的效果；

4）協同能力高效，BIM云平臺針對業主、設計院和施工方設計了不同的登入端口，有利于不同主體之間的信息共享和各專業的協同，減少各主體之間的信息矛盾，縮短建筑工期，加強建筑質量，通過BIM云平臺，將施工現場任務發送至相關工作人員，所有的主體單位都可以實時了解現場的施工情況，提高了施工的安全性；

5）多元化的模擬分析，BIM技術變革了傳統的二維圖紙形式，通過建立BIM模型直接提取施工單位需要的各項數據，導入仿真分析軟件進行全方位的分析，利用BIM的多維度施工模擬功能，施工方可以按照施工計劃進行模擬，進而發現問題，解決問題，完善施工計劃。

3 BIM技術在建筑設備及管道設計中的應用

3.1 碰撞檢查的應用

傳統的建筑設備工程設計中，只能利用CAD二維圖紙中的簡單圖元表達建筑構件的信息，而實際的構件信息和各構件之間的空間聯系只能由建筑設計人員自行想象。但在實際施工過程中，利用傳統設計模式進行管道布置時，設計部門多，管道類型多，極易出現管道碰撞、工期沖突和部門協調不到位等問題，進而嚴重影響建筑施工的進程。利用BIM直觀設計圖的特點，減少因碰撞產生的材料損失。BIM直觀設計圖主要應用在大型公共建筑中，將復雜的管道設備通過BIM技術直觀地體現出來，導入模擬軟件進行碰撞檢查，減少在施工階段可能存在的錯誤，優化管道排布路線，完善施工計劃。

3.2 施工過程中的應用

BIM技術在工程施工過程中有以下幾點應用：

1）利用BIM技術創立各部門需要的模型，通過碰撞檢查后，根據具體情況調整機電安裝三維模型，使其生成二維和三維圖形，并應用于實際現場施工中；

2）設計管線通過BIM技術進行排布計劃后，通過BIM模型使用軟件導出具體的預留洞口報告，現場施工人員結合報告，核對模型的預留洞口，從而調整實際施工的流程，與此同時，利用BIM技術排查超出限定高度范圍的構件，及時發現結構高度過低或過高的方位[2]；

3）利用專業設計軟件，使其根據管道的走向自動排布符合安裝要求的支吊架，并自動生成詳細的安全檢驗書；

4）利用BIM技術可進行直觀的技術交底，項目參與方在三維設計模型中，可以及時提出并解決問題，設計單位也可以形象地展示施工過程中需要注意的技術難點，這種全方位的技術交底更為直觀；

5）建造虛擬模型，利用BIM多維度可視化的特點，按照重要的施工方案建造虛擬模型，通過召開技術會議，項目參與方對虛擬模型進行討論，優化方案，另外，利用BIM技術可以將施工過程以動畫的形式展示出來，從而盡早發現施工方案中存在的問題。

3.3 高效協同中的應用

在傳統建筑建造過程中，通常是在結束現階段施工后，才著手準備下一階段的工作，這種現象在當前的建筑設備工程管理中越來越突出。例如，項目建設周期長，項目各參與方難以協調，導致施工進度緩慢，從而造成資源與時間的浪費。項目參與方可以通過BIM云平臺及時發現問題，并與設計部門及時交流溝通，從而使項目參與方與設計部門形成一個科學合理的協作模式，進而提高項目的協同合作能力，解決信息共享緩慢的問題，避免施工過程中因各種矛盾造成的工期緩慢問題。

3.4 預留孔洞中的應用

在傳統建筑建造過程中，需要預留孔洞以保障后續的建筑施工的便捷性和有序性。現階段，建筑孔洞預留離不開技術與設備的支持，不僅需要科學的設備，還需要利用BIM技術對管道穿墻板洞口和風井開口等孔洞的具體施工情況進行規劃設計。BIM技術可以在極大程度上避免預留洞口錯位和缺失情況，還可以及時處理和避免孔洞連接不暢的問題，進而保障實際預留孔洞的質量與效果，提高施工效率。同時，在建筑工程施工過程中，剪力墻在后期開孔難度較高，并且存在一定的開孔計算錯誤和重新定位開孔的情況。因此，剪力墻在后期開孔施工時，需要計算好開孔位置和開孔尺寸，以免造成實際施工工期需求時間過長，最終影響后續建筑施工和施工質量效果。可見，在剪力墻的后期開孔施工中也應合理應用BIM技術，通過三維模型的方式不斷調整管線定位，進而確定正確的管線位置。

4 結語

BIM技術在建筑設備及管道設計中的應用是推動建筑節能的需要，同時也是促進我國建筑全面發展的需要。本文主要圍繞BIM技術的特點，注重對BIM節能技術優勢的應用，進而更好地提升建筑施工質量，這對BIM技術在建筑設備及管道設計中的應用改革和創新具有重要意義。