BIM技術在高層建筑機電管線綜合設計中的應用

廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司 廣西 柳州 545001

正文：

1.前言

BIM( Building Information Modeling)即建筑信息模型，是以建筑工程項目的相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，建立的三維模型，是一種數(shù)字信息的應用，利用信息模型對建筑物在設計、施工及后期運營維護管理各個階段全壽命周期的科學管理。在設計和施工階段，可以先對建筑物進行虛擬建造，對虛擬建造的過程中發(fā)現(xiàn)的各種問題進行優(yōu)化并解決，再建造真實建筑物，從而降低建造過程中產(chǎn)生的錯誤，減少不必要的返工，提高工作效率，節(jié)約工期。

2.工程概況

本項目為柳州市民服務中心項目，本項目規(guī)劃總用地面積98154.19㎡，用地分為A、B兩部分；A地塊規(guī)劃凈用地面積為39597.06㎡，用地性質(zhì)為公共管理與公共服務用地(辦公)；為市民服務中心建筑的建設用地；B地塊規(guī)劃用地面積為47907.35㎡，用地性質(zhì)為地上公園綠地、地下公共停車場用地；為公園建設用地。項目總建筑面積為194025.69㎡，其中地上建筑面積為77035.10㎡，地下建筑面積為116990.59㎡；地上9層，建筑高度 43.35m，1層層高6m，2至7層層高4.8m，8層、9層層高4.2m，屬A級高度高層建筑。A地塊設有兩層地下室，B地塊為一層地下室，AB地塊地下一層形成了整體地下空間，長約402m，寬約 210m; A地塊地下二層長178m，寬約 208m。地下室基本柱網(wǎng)為 8.4mx8.4m，為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，塔樓范圍外的純地下室頂板采用無梁樓蓋?；局W(wǎng)為8.4mx8.4m，主體結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(含部分屈曲約束支撐)。上部結(jié)構(gòu)平面在五層、七層局部退臺，結(jié)構(gòu)高寬比較小，有利于抗震抗風。西北角八層～屋面層設有兩層挑空連廊，采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，桁架高度4.2m，X向桁架跨度33.6m；1軸、2軸、3軸及8軸的Y向懸挑桁架既作為X向邊桁架的支座，也可作為 X向桁架的平面外支撐。東南角局部室外平臺為混凝土單層框架結(jié)構(gòu)，與塔樓主體結(jié)構(gòu)間設結(jié)構(gòu)縫脫開。該項目機電工程部分包括暖通設計、給排水工程設計、電氣工程，涉及到通風、消防、排煙系統(tǒng)、生活給水、熱水及污水系統(tǒng)、消火栓給水和自動噴水滅火系統(tǒng)、變(配)電、照明、動力設備配電及控制、電話及網(wǎng)通信、火災報警及聯(lián)動控制、安全防范系統(tǒng)等。機電專業(yè)系統(tǒng)多，管線錯綜復雜，交叉作業(yè)多，管線碰撞問題嚴重。

圖一 效果圖

3.BIM在地下室機電管線綜合設計中的應用

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代建筑物不僅規(guī)模大，而且功能越來越復雜，導致建筑物內(nèi)設備設施種類繁多，在有限的空間里，各專業(yè)管線越來越多，施工難度也日益增加。傳統(tǒng)的項目建設過程中，由于僅依靠各專業(yè)平面圖、立面圖、剖面圖、節(jié)點大樣圖等，難以精確表述各專業(yè)管線在空間內(nèi)的聯(lián)系，不能直觀反映各專業(yè)管線的空間關系，施工過程中必然會出現(xiàn)各種問題，導致大量變更，必然會造成返工，不僅增加了成本還延誤工期。

3.1 BIM模型的構(gòu)建

由于本項目具有機電管線系統(tǒng)繁多、設備機房多、設備先進、管線錯綜復雜、智能化程度高等特點。為防止施工過程中因為設計圖紙問題及變更而造成的管線安裝混亂出現(xiàn)返工，增加成本及延誤工期等問題，項目施工前，利用 Revit2014系列軟件，建立了建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)的BIM三維模型，通過BIM技術對管線進行綜合排布，對設計圖紙進行深化。地下室機電管線綜合模型如圖2所示。

圖2 地下室機電管線綜合模型

3.2 管線綜合原則

根據(jù)原設計圖紙，了解各專業(yè)管線在平面位置及標高，充分理解原設計圖紙的意圖，滿足原設計圖紙的功能要求、施工安裝要求及運營維護要求，同時結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設計的限制條件進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，采用BIM技術對機電管線進行綜合排布。當管道發(fā)生碰撞沖突時，在滿足規(guī)范要求的前提下，對各專業(yè)管線進行優(yōu)化及合理布置，布置原則如下：

（1）電器管避讓水管、水管避讓風管、壓力管避讓無壓管、小管徑避讓大管徑、方便的管線避讓不方便的管線。

（2）管線宜靠近墻、梁進行集中合理布置，在大梁位置處應避免設備管線的接頭。

（3）橋架與水管多層水平布置時，橋架應位于水管上方，橋架鋪設應考慮后期電纜鋪設。

（4）管線外壁距墻面或側(cè)邊的距離不宜小于150mm，距梁、柱之間的距離宜為50mm,各種管道外壁之間的距離宜為100～150mm。圖3所示為優(yōu)化前與優(yōu)化后的對比。

圖3 地下室機電管線綜合模型對比

3.3 管線綜合碰撞檢查與調(diào)整

采用 Revit和Navisworks軟件對專業(yè)間和專業(yè)內(nèi)部的管線進行碰撞檢查，生成碰撞檢查模型文件，再結(jié)合各專業(yè)要求對分析結(jié)果進行調(diào)整。本工程項目建筑體量大，地下室的機電系統(tǒng)多，機電設備先進，管線密集，進行碰撞檢查時以樓層為單位先進行機電各專業(yè)之間的碰撞檢查，再進行機電各專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)之間的碰撞檢查，重點檢查以下幾點：（1）各專業(yè)管線位置是否協(xié)調(diào)；（2）各專業(yè)管線與機房、設備間等間距是滿足規(guī)范要求；（3）各機電管線和設備安裝是否與建筑、結(jié)構(gòu)相匹配：（4）回風口與排風口位置是否滿足規(guī)范要求；（5）是否存在管線穿梁柱的情況；（6）管線走向、凈空是否可優(yōu)化等。

4.結(jié)束語

柳州市民服務中心項目利用BIM技術可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性的特點，運用三維手段建立建筑及管線設備模型，對機電各專業(yè)管線進行綜合排布和優(yōu)化，并指導現(xiàn)場施工，取得了巨大的成果，提高了機電專業(yè)的施工質(zhì)量和工作效率，避免了不必要的返工，縮短了工期，節(jié)約了成本。同時為公司在其他項目上實施推廣BIM技術提供了可參考的經(jīng)驗，為其他工程項目能夠更好的運用BIM技術打下了良好的基礎。