BIM技術在裝配式建筑電氣系統中的應用

■ 宋 浩 Song Hao 樊 驊 Fan Hua 惲燕春 Yun Yanchun

“十三五”規劃為我國未來建筑產業化的快速發展起到了極大的指導作用，節能、高效的新型建筑工業化生產方式將是我國建筑業的發展方向。積極應用BIM等新興技術，使用信息化手段，促進我國新型建筑工業化的發展，是我國建筑業走可持續發展道路的必然選擇[1]。

BIM技術通過整合建筑工程項目有關的信息數據，借助數字化技術建立三維建筑模型，仿真模擬建筑物所具有的真實信息。寶業·愛多邦項目是由寶業集團打造的預制混凝土裝配式建筑示范項目，其BIM技術的應用，以“集成”的概念為主線，串聯設計、生產、施工和管理的全過程，服務于建筑工業化的全生命周期。

1 項目概況

寶業·愛多邦項目（圖1）位于上海市青浦區趙巷鎮新城一站大型社區規劃范圍。本項目用地面積為27 938.2m2，總建筑面積83 218.35 m2，其中地上建筑面積56 917.49 m2，地下建筑面積26 300.86m2。地塊內高層住宅和商業全部采用預制裝配式結構，其余設備用房全部為現澆鋼筋混凝土結構。為提高工程質量，打造優質項目，采用BIM技術輔助裝配式建筑運行建設。因為對構件深化設計、加工生產、現場裝配施工等擁有豐富的經驗，本項目以信息化平臺為主線，不僅囊括深化設計、工廠生產、現場施工，在監控管理、運維管理等方面的BIM技術應用上，也有所突破。特別是在電氣安裝方面，充分利用BIM技術的可視化、參數化、協調性等特點，提高電氣安裝的施工質量和整體品質。

愛多邦項目作為寶業集團上海公司開發建設的大型全裝配式建筑社區，榮獲上海市裝配式建筑示范項目、全國建筑業綠色施工示范工程、住房和城鄉建設部建筑產業現代化示范項目、2015年上海市建筑信息模型（BIM）技術應用試點項目等多個獎項。

2 預制構件深化設計

標準化的住宅設計是建筑工業化的前提，不僅可以有效降低產品的損壞率，還能夠增強構件的通用性，加快生產速度，提高生產利潤。建筑工業化發展的過程中，大家普遍關心標準化的模式會忽略建筑的多樣化和個性化，從而影響人們對戶型選擇、外觀效果和舒適程度等方面需求。寶業集團上海建筑工業化研究院通過BIM信息化平臺的應用，實現了大空間可變戶型的設計（圖2）。

圖1 寶業·愛多邦項目效果圖

根據工業化住宅的設計要求、預埋件信息、鋼筋信息、常用節點、構件參數、運輸及施工工法，通過在信息化軟件Allplan 中設定企業內部構件拆分數據，對工業化住宅結構進行自動拆分，若出現極少量不規范構件，設計師可人為進行二次調整。通過該軟件，可生成生產圖紙（圖3）、生產數據、物料清單、3D PDF（圖4）等內容。其中，3D PDF文件讓沒有安裝相關三維工程軟件的第三方也能清楚直觀地查看三維模型及其附帶的參數信息，確保了構件深化設計的高效性和準確性[2]。

3 電氣系統建模和深化

3.1 電氣系統專業協同建模

由Revit軟件創建電氣系統及機電其他專業信息模型，輔助Allplan軟件應用。BIM團隊負責人根據項目信息制作項目樣板（圖5），包含項目基點、高程、標高、軸網等信息。項目樣板制作完成后，在服務器上建立中心模型，并將任務下發給參與項目的BIM工程師。各參與人員完成屬于自己部分的電氣系統深化設計后，只需點擊同步按鈕即可將工作內容同步至中心文件中。團隊負責人通過電氣系統建模內容（表1）及權限管理，對信息模型進行把控，保證模型精度符合要求。

圖2 可變戶型圖

圖3 構件生產圖

圖4 3D PDF模型

在建模過程中，需要將電氣專業的CAD圖紙處理后導入到Revit軟件中進行建模，將二維圖紙轉化為參數化、信息化、可視化的三維模型（圖6～8）。為避免預制構件與現澆部分電氣系統預埋、預留管線施工時精度難以把控、現澆層厚度不滿足布線要求等問題，在建模初期就要考慮各專業內部自身的碰撞，這樣可以有效規避強弱電橋架及樓宇智能化控制系統、火災報警系統等系統間產生的管線碰撞[3]。

電氣線管及相關配件在建模時要特別注意高度變化，充分理解絕對標高、相對標高、凈空高度等詞的意思，因為標高計算的誤差將直接影響到后期裝配式機電管線安裝的有效性。在利用Navisworks軟件進行管線碰撞時，越是高精度的模型，越是有助于解決關鍵節點的布線問題，提供合理的解決方案，甚至有助于減少工廠構件生產時的操作流程或模具的使用，從而降低生產成本。所以，模型在三維空間的轉換過程中，精度尤為重要。

3.2 電氣系統管線碰撞

將電氣系統Revit模型（圖9）導入到Navisworks軟件中進行碰撞檢測，可以根據該軟件導出的碰撞報告（圖10）對Revit模型進行調整，亦或是同時打開Revit、Navisworks兩款軟件，通過插件的應用在Revit軟件中實時顯示各碰撞點位置，進行同步更改。在對模型進行深化調整時，要提前拿出能同時滿足設計和現場施工要求的解決方案，避免后期出現返工。

圖5 Revit項目樣板圖

4 構件生產

表1 電氣系統建模內容

工廠生產的裝配式構件包含產品編碼、型號規格、功能用途等信息，預制構件的加工圖紙由Allplan創建的BIM模型直接生成，該軟件能夠清晰地表達構配件間復雜的空間關系，同時將含有物料清單、工藝尺寸等信息的BIM模型轉化為工廠生產設備能夠識別的Unitechnik數據格式，通過寶業BIM信息化管理平臺，從設計端傳輸至工廠的生產系統，實現自動化的機械生產（圖11）。工廠的自動化生產系統可以協調設計、制造、生產、運輸之間的關系，更有效地對生產進程進行整體把控。

圖6 電氣三維模型

圖8 地暖控制線管模型

圖7 電氣線管立面圖

圖10 Navisworks碰撞報告

工廠生產的預制構件主要由鋼筋、混凝土、線管、預留洞及輔助施工用的零配件等材料組成，而線管（圖12）是除鋼筋、混凝土外工程量較多的一環。通過BIM技術的應用，不僅優化了預制構件中線管的布置，減少了生產的操作環節，還降低了25%線管使用量。

5 BIM在電氣系統施工中的應用

圖11 構件生產

工廠生產管理人員根據BIM信息化管理平臺上提供的項目總體進度和現場施工條件安排發貨時間。運送至現場的每一個預制構件都有唯一的標簽代碼，通過對構件的追蹤控制，及時將信息反饋到信息化管理平臺中,不僅能夠及時反饋構件狀態，還能夠與ERP系統進行聯動。

5.1 現澆部分電氣線管施工

圖12 構件線管布置

本項目屬于普通商品房項目，預制樓板厚度為6cm，現澆部分厚度大部分為9cm，局部厚度有所增加。因此，為滿足線管疊合厚度的需要，通過BIM技術對電氣專業的不同系統進行匯總、優化，盡量避免各類線管兩層、三層交叉的情況出現；實在無法避免的，也可以通過三維模型的施工模擬使其滿足施工、驗收等規范要求。

傳統的施工管理中，電氣線管這類在施工現場可操控性比較大的施工內容極易被忽略。在寶業·愛多邦項目中，通過BIM技術固化施工現場和預制構件中的線管布置，不僅減少了地上建筑線管的實際使用量，同時使得工人的工作效率大大提高，具有布置美觀、操作標準等特點（圖13）。

5.2 線管連接處施工

預制構件的預埋線管與施工現場現澆部分線管搭接是本項目BIM技術在電氣系統中應用的一大特點。BIM機電工程師在三維模型中對機電管線的精準定位，避免了施工現場線管接頭定位不準、錯位搭接等情況的出現，為預制構件的結構設計師和現場施工人員提供了極大的便利（圖14）。

愛多邦項目各專業信息模型的精細化程度高、包含信息全面、直觀易懂，其三維信息模型和平面彩圖的使用比傳統的施工藍圖更具優勢，在項目進展過程中發揮了相當大的作用。在結構深化設計方面，精細化的機電模型也讓設計師不必再去反復查閱機電施工圖紙，大大提高了工作效率。通過施工藍圖建立、深化的機電三維模型，不僅能夠校核圖紙中存在的各類問題，通過在BIM信息化管理平臺中的流轉，為建筑工業化全生命周期中的各個環節服務，起到了相當大的幫助作用。

6 結語

圖13 現場線管布置

圖14 現場線管搭接

電氣系統BIM技術的應用在愛多邦項目的建設過程中發揮到了極致，體現了寶業集團上海公司對高品質的追求。新型建筑工業化因BIM技術供給的信息化管理平臺實現了施工操作的裝配化、構件生產的工業化和建筑設計的標準化[4]。BIM技術的運用，有效地將預制構件的生產與現場裝配施工合二為一，解決了裝配式建筑施工過程中存在的部分技術問題。

如今，BIM技術在機電系統中的應用已經較為成熟，但真正能夠細化到施工細節應用的，少之又少。只有善于總結新技術的應用經驗，在縮短施工周期、節約施工成本等方面苦下功夫，不斷促進預制裝配式建筑產業鏈中各部門的信息共享及交互，逐步實現設計、生產、施工的全過程項目流程，才能真正為產業化的發展推波助瀾。

參考文獻：

[1]紀穎波．BIM技術在新型建筑工業化中的應用[J]．建筑經濟 ,2013(8)：14-16．

[2]駱念親,夏鋒,樊驊．BIM在工業化住宅項目中的應用[J]．住宅科技 ,2015(10)：14-17．

[3]沈維龍,宣超．BIM技術在建筑產業現代化電氣設計中的運用 [J]．技術與應用 ,2016(12)：58-60．

[4]吳利松．BIM技術在新型建筑工業化中的運用[J]．中國高新技術企業 ,2016(20)：117-118．