BIM技術在建筑機電安裝工程中的應用研究

沈 維 莉

(江蘇信息職業技術學院，江蘇 無錫 214153)

0 引言

建筑信息模型(BIM)技術，是將現代工業化大規模生產中運用的三維數字仿真技術應用于建筑領域的成果。BIM技術在西方已趨于成熟，但我國正處于起步階段，現階段我國各級政府也都在大力推廣和普及這項技術。BIM技術在建筑機電安裝工程領域中具有廣泛的應用，可將原本只能通過CAD進行二維表達的安裝圖紙進行三維可視化仿真模擬，在設計階段、施工實施前利用施工模擬，提前查找發現原來只有在安裝施工過程中才能發現的管線碰撞等問題，進而優化設計、改進施工方案，減少甚至消除機電安裝中出現的“錯、漏、碰、缺”問題，最大限度地突破施工難點。

1 應用優勢

在機電安裝施工前的深化設計階段，將機電專業在三維空間里錯綜復雜的管線、設備等建筑信息直觀、形象、準確地展示出來，從而極大地改善設計，減少錯誤的發生。在機電安裝階段，通過BIM三維仿真模擬，可進行施工工藝的三維可視化技術交底，讓施工人員能清晰直觀地掌握施工工藝，提高建筑機電工程的施工效率。對整個工程來說，BIM技術可優化機電管線布局，減少施工階段不必要的返工，縮短工期，降低成本，提升效益。

2 應用實施的技術路線

2.1 機電建模及管線綜合

BIM模型要能夠指導施工，首先需建立正確的三維BIM模型，目前國內的施工圖紙普遍采用CAD軟件繪制，因此需先根據二維圖紙“翻模”成三維的BIM模型。新實施的工程項目，可以直接用BIM軟件進行三維可視化協同設計。現以最常見的Revit軟件為例，簡要介紹BIM技術應用于機電設備安裝工程中的具體技術路線：

1)由BIM團隊負責人負責收集整理建筑、結構和機電等專業的圖紙。傳統的建筑機電設計大多數是由CAD軟件來繪制，土建、安裝專業圖紙分開設計，沒有完全融合到一起。因此在土建施工前，BIM建模人員就必須先深入研究施工圖紙，了解給排水、暖通和電氣等具體的細部要求，審閱機電設備安裝等圖紙的正確性，再開展BIM建模工作。對于新建項目，就可以直接在土建BIM模型中進行機電安裝工程的BIM建模。團隊負責人要分析建模的體量，對體量較小的項目采用單人負責整套全專業模型的方式，對于體量較大、單人完成整套模型有困難的項目，可以采用分專業協同建模的方式完成。

2)BIM建模前，需先BIM規定建模標準，對小組內成員進行分工，對項目階段成果要實行檢查驗收制度，項目組內要定期會審，保證圖紙要能達到指導施工的要求。

3)嚴格按照施工圖紙建立好土建和機電三維實體模型后，在后續優化設計之前，先基于模型進行管線綜合，將二維設計圖中不易發現、不能反映的管線碰撞、設備干擾等問題，進行調整糾正。實際操作中，可以將模型從Revit軟件中傳遞到Navisworks中進行碰撞檢測。

2.2 設計優化、輔助管理及指導施工

利用建好的BIM模型，全面梳理優化原始設計中存在的各種問題，完善BIM模型各主要構配件的信息，為工程項目的招標、施工管理提供指導，整個項目的三維可視化BIM模型，也可為工程項目的后期運營維護提供三維可視化的數據資源。

3 具體應用點分析

BIM技術在機電安裝工程中主要應用在碰撞檢測、設計優化(機電布置的優化、凈空優化設計)、輔助工程管理、指導施工安裝等方面。

3.1 碰撞檢測

空間上錯綜復雜的管網，完全突破了二維圖紙的空間概念，必須借助BIM三維模型來進行優化，才能更加準確地驗證施工圖紙的正確性。在機電安裝工程中，碰撞檢測主要是為了發現并糾正施工圖中存在的各類管線、設備之間的相互干擾和“打架”的空間位置沖突問題。碰撞檢測根據發生錯誤的類型，可以分為硬碰撞、軟碰撞(間隙碰撞)和構件重復等三類。

兩個及以上的機電構件在空間位置上出現了相交、包含的情況被稱為硬碰撞，如圖1所示，風管道與橋架在空間位置上發生了碰撞。

兩個及以上的機電構件在空間上未發生相交、包含關系，但是相互之間的間距小于某一預設值的時候，這種情況被稱為軟碰撞(間隙碰撞)。機電設備及管道間按照規定都必須預留足夠的空間用于安裝及日后檢修更換，間隙碰撞檢測的作用就是確保各類構件都能留出足夠的空間。如圖2所示，風管道與空調的冷淋水管道間距過小，不符合安裝要求，發生了軟碰撞。

機電構件在三維模型建立過程中發生多次繪制，導致構件在空間上完全重疊的情況被稱為構件重復。構件重復在專業內和專業間建模時都會出現，例如電纜橋架在多個電氣專業圖紙中都有顯示，工作人員可能會在每個電氣專業圖紙中均繪制一遍電纜橋架，在最后模型整合時就會出現構件重復情況的發生。構件重復會影響后期模型算量結果的準確性。

3.2 設計優化

3.2.1凈高優化設計

水電安裝的各類管線除了空間上不能發生碰撞外，還必須滿足凈高標準。當各類管線布置地過低時，雖然不會發生與結構梁及其他管線的碰撞問題，但是可能會影響建筑物內部的凈高，導致空間利用嚴重不合理，甚至會導致發生返工現象。為了合理優化建筑物內部的凈空，還必須進行凈高優化分析，將各類管線、設施在豎向空間上進行合理優化排布，盡量不影響建筑的功能性，建筑內部走廊部位及地下車庫層的凈高分析尤其重要。

3.2.2機電設備及管網的優化

1)對安裝部位進行優化分析。

對于管道密集的空間區域和機電設備較多的重難點部位，例如各類機房、泵房等，需要綜合考慮的因數很多，借助BIM技術可以很好的優化各種機組、閥門、管道、管路附件設備的空間布局，接口方向等，使空間得到最大化利用。

2)對管線經過的路徑進行優化分析。

機電專業間的各類管線在敷設時，都需遵循“小管讓大管、有壓讓無壓、低壓讓高壓”的原則，BIM三維模型能夠幫助對管線的空間路徑進行優化分析。

3)對墻體、地面等部位的預埋件進行優化分析。

機電安裝工程中有很多需要穿越墻、樓板、梁的預埋件，這些預埋件的位置是否合適、預埋件的尺寸材質是否符合要求，是否有保溫、防水、高出地面、后期封堵等要求。借助三維可視化BIM仿真模型可詳細地推敲計算出每個細部信息。

4)對支、吊架進行優化排布。

支、吊架的安裝是機電安裝工程中非常重要的一環，它的布置是否合理，不僅影響到管線的布置是否穩固，還能影響到凈高的控制及成本的控制。對支、吊架的優化設計，能夠很好地兼顧到成本、效率和質量。

3.3 輔助工程管理

BIM技術除了可對機電安裝工程進行優化完善，還可輔助工程管理。借助BIM技術的強大功能，對施工過程中的質量、進度、安全、成本控制等方面進行全過程管理，BIM模型也可用于后期的運營維護與物業管理工作。

3.4 指導施工安裝

在機電安裝現場施工前，利用BIM技術輔助技術交底，利用三維仿真模型，解決平面圖紙表達不清或者不夠直觀的問題，讓工人直觀、準確的理解施工重難點，并且可以借助手機端BIM應用程序，將施工模型發布到云端，讓工人通過手機就能方便的用好BIM技術。

4 結語

為了提高建筑機電安裝工作的效率和精度，破解機電安裝設計困難的難題，本文對BIM技術在建筑機電安裝工程中的應用做了相關闡述，BIM技術本質上是三維仿真技術在建筑行業的應用，它能夠整合建筑專業的各類工程信息數據，并加以分析、模擬、優化。建筑機電安裝作為建筑領域空間關系最為復雜的一個專業，傳統二維圖紙無法表述清楚，借助于BIM這個高效的技術手段，可提高質量、節約成本、減少返工、節省工期，提升企業的競爭力。BIM技術在不久的將來必將會成為建筑機電安裝領域不可或缺的重要技術手段。