基于BIM技術的機電安裝工程深化設計★

高喜玲 丁運斌

(江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州 221116)

在機電安裝工程設計和施工中，BIM技術的優勢日趨明顯，通過三維可視化的方式，既可以將二維圖紙以三維的形式展現，也可以對機電安裝工程各類管線、設備、附件等連接表現出來，因此，在工程施工前對機電安裝工程進行空間管理，通過管線綜合排布，減少交叉碰撞，對項目進行深化設計，減少工程成本、縮短工期大有益處。

1 機電安裝工程概況

該工程為綜合性辦公樓，建筑層數為架空1層，地上5層，建筑面積20 555 m2，建筑高度22.95 m。給排水工程主要包括室內給水系統、排水系統、消火栓系統、自動噴水滅火系統。通風空調系統采用新風+風機盤管系統，風機盤管安裝于房間的吊頂內，空調冷源采用螺桿式水冷冷水機組，熱源采用熱交換器安裝于機房，冷凍水系統為異程式。建筑電氣系統包括供配電系統、照明系統、插座系統、防雷接地系統、綜合布線系統、門禁系統、安防系統、消防自動報警及聯動控制系統。

2 建筑安裝工程空間管理

機電安裝工程涉及管線和設備較多，首先應明確空間管理基本原則：

1)需滿足業主對設備的搬進、搬出高度要求。

2)需滿足設備運行環境需求，例如：有動力源的管路需繞開有防微震需求的設備。

3)管道布置基本原則：a.電力橋架與輸送液體管道宜分開布置，或電力橋架布置在輸送液體管道上方。b.各種管線需垂直分層布置時，一般是橋架布置在水管上面，熱水管布置在冷水管上面，風管布置在水管上面。c.各類管道沿墻面排列布置時應注意以下問題：需要保溫的管道靠里，不需要保溫管道靠外；金屬管道靠里，非金屬管道靠外；大管靠里，小管靠外；支管少、檢修少的管道靠里，支管多、檢修多的管道靠外。d.立管管道外壁距離柱子表面大于50 mm時，與墻面的凈距離參照表1。e.橫干管與墻的凈距離大于100 mm，與梁、柱的凈距離大于50 mm (在無接頭處)。 f.空間有限且系統較多，可將橋架與消火栓主管設置為同一高度，橋架遇到消火栓主管上翻至梁內安裝。

3 碰撞檢查

通過碰撞檢查可以減少模型沖突、減少工程返工、降低施工成本、縮短項目周期。該項目在深化設計過程中使用了Revit和Navisworks軟件進行碰撞管理，在Revit軟件中主要用來檢查系統內的碰撞，確保每個系統模型完成時沒有自碰撞；在Navisworks軟件中可以進行多個測試條件、不同規則、軟硬碰撞、點線面碰撞等復雜的碰撞。

表1 立管管道外壁與墻面的凈距表

3.1 碰撞檢查修改原則

在碰撞檢查過程中，遇到碰撞問題，可依照管路特性進行修改：

1)先大后小原則：先布置管徑大、造價高的管道，后布置管徑小、造價低的管道。

2)有壓讓無壓的原則：即壓力流管道(給水、消防、空調供水等)讓重力流管道(雨水、廢水、污水、空調冷凝水等)。

3)冷水管道讓熱水管道。熱水管調整標高會造成積氣，導致水流不暢，需加裝排氣閥，導致施工成本增加。

4)電力橋架與輸送液體管道宜分開布置或電力橋架布置在輸送液體管道上方，避免造成管道滲漏導致線纜損壞的事故發生。如果受到空間影響必須布置在一起，應對線纜進行防水保護措施。

5)附件、支路少的管道應避讓附件、支路多的管道，有利于施工操作、檢修維護及更換管件。

6)各種管線需垂直分層布置時，一般是橋架布置在水管上面，熱水管布置在冷水管上面，風管布置在水管上面。

7)臨時使用的管道避讓永久使用的管道，新建管道避讓原有管道，低壓管道避讓高壓管道。

8)在不影響使用功能的前提下，可以適當調整管道和橋架規格。

9)管線碰撞進行上下翻時盡量利用梁內空間，避免與下層管道沖突以滿足層高要求。

10)有冷凝排水考慮的排氣管，在考慮上翻還是下翻時要考慮到管路的高度,一般來說確實要上翻時，可以把最低點設在管井里，比較有利于排水。

3.2 Revit的碰撞檢查

Revit的碰撞檢查功能對計算機資源的消耗比較大，速度較慢，還存在一些弊端，只能檢查當前項目與鏈接項目的碰撞，而且碰撞是不分工作集、不分系統的，只能選擇風管、管道進行一些簡單的碰撞，在于確保自己系統內的管線不打架，自己建的模型不交叉，經過Revit的碰撞檢查把內部的模型實時優化完畢，為后面系統整合后進行的深化設計打下基礎。

在Revit軟件中選擇“協作面板—碰撞檢查—運行碰撞檢查”的功能進行碰撞檢查，再選擇需要檢查的管道、風管，點擊確定，生成碰撞沖突報告，如圖1所示。通過碰撞沖突報告的結果，找到每一個碰撞沖突的位置，進行碰撞調整，使自身系統的碰撞沖突完全解決。

3.3 Navisworks的碰撞檢查

利用Navisworks軟件可以添加多個測試條件，選擇風管與水管、某個系統與某個系統、建筑與給水系統等N個測試條件，進行不同的測試。

建立不同的規則，忽略不必要的碰撞，例如，電氣系統中母線位置還沒確定，不想參與到碰撞檢查中,可以把母線和其他所有東西的碰撞進行規避，然后把母線的選擇集和所有的選擇集定義一個規則。

軟硬碰撞，硬碰撞是指直接碰撞，軟碰撞是指有些管道需要保溫，也有些管道可能需要有一定的操作空間，這種情況下就必須要考慮一定的操作空間、保溫等軟碰撞。此時可以界定一個值，例如，在管道的外壁以外100 mm之內,會在管的外面包裹一層保溫層，就應以最外面包裹層去檢查碰撞。

點線面碰撞，點就是一個點，線就是把水管、風管變成一條線進行碰撞，就是沒有寬度、沒有高度、只是碰撞。面就是水管以最外圍面去碰撞，忽略內部，例如一個管道穿過另外一個管道就檢測不出來。

再運行Clash Detective功能進行碰撞檢測，在此時添加多個碰撞檢測，定義檢測規則，選擇軟硬碰撞、選擇點線面碰撞。運行檢測，生成碰撞報告，在碰撞報告中會顯示碰撞點位置、構建ID、圖像、軸網位置等信息，如表2所示為暖通與電氣工程的部分碰撞，表3為電氣與給排水工程的部分碰撞。可以通過這些數據信息在Revit中快速確定碰撞點的位置，并進行調整修改。

3.4 Fuzor漫游碰撞檢查

利用Fuzor的人物控制模式，放置第三人在模型中，如圖2所示，可以像玩游戲一樣控制人物在模型中漫游行走，讓建筑內部實現可視化，同時又可以檢查一些直觀的碰撞及一些不合理的布局，在觀察到錯誤的同時也可以利用Fuzor與Revit的實時雙向同步功能，快速定位錯誤位置，實時進行更改，避免遺忘遺漏，最終形成完美的優化設計方案，指導施工。

表2 暖通VS電氣碰撞報告

表3 電氣VS給排水碰撞報告

4 碰撞檢查遇到的問題

該項目是在CAD圖紙設計繪制完成后，進行了相關專業單獨的BIM建模，未進行套圖處理，導致后期模型繪制完成后，整合模型優化設計檢查碰撞時，碰撞沖突較多，后期更改任務量較大。碰撞更改是一項比較耗時費力的工作，需要耐心仔細的對比碰撞檢測結果，逐一找到碰撞位置，進行深化設計，還需要有良好的軟件操作技術與管線綜合知識，才能做出完美的空間管理、管線綜合優化方案。