BIM技術在機電安裝工程中的應用

摘要：介紹了BIM技術的應用優勢及特點，闡述了BIM技術在機電安裝工程中的具體應用情況，BIM技術對于提高機電安裝工程的施工質量具有重要意義。

關鍵詞：BIM技術;機電安裝工程;BIM模型

1 BIM技術的應用優勢

BIM是一種以三維數字設計和工程軟件作為基礎的常用可視化建筑信息模型，在機電安裝過程中可以用其搭建一個科學高效的施工建設工作平臺，是建筑機電安裝工程實現信息化管理和精細化管理的重要工具。隨著建筑功能分類的不斷細化以及建筑工程施工體系的不斷完善，由消防控制、樓宇自動控制等多個子系統組成的建筑機電系統日漸復雜，對機電安裝工程的設計與施工提出了更高的要求。受到現場施工環境、人為因素等影響，機電安裝施工過程中常出現設備管線碰撞、施工圖紙與現場實際情況不符等問題。BIM技術可以在一定程度上提高機電安裝工程的施工、設計與管理水平，從根源上解決絕大多數工程施工問題，真正意義上做到了對機電安裝工程從設計到竣工的全面優化。

BIM技術的應用優勢包括：（1）提高設計水平。設計人員利用BIM和構建三維可視化機電模型，可全方位展示工程信息，消除人為因素對工程設計質量造成的影響。例如，運用BIM技術開展規劃方案模擬、協同設計、性能分析、設計成果審核等工作。（2）提高施工水平。運用BIM開展施工模擬試驗，提前發現并更正所存在的工程設計、技術等方面問題，防止出現各類施工問題，減小返工概率。（3）規范工程管理。BIM可以在無人工干預的情況下，自動完成各項基礎性管理工作，如施工信息采集、工程成本預算審核等，為后續工程管理工作的開展打下堅實基礎，提供信息支持。同時，BIM還可以開展工程跟蹤管理工作，如跟蹤檢測施工材料的使用情況等。（4）規范物資采購標準。BIM可以在所構的建模型中明確展示不同類型材料以及設備的種類、數量、性能等參數，以提供標準化的物資采購依據。項目不同階段的BIM應用要點如圖1所示。

2 BIM技術特點

為了充分發揮BIM技術的作用，保證技術體系與工程體系之間的高度匹配，施工單位必須全面掌握BIM技術特點，明確技術應用方向。根據目前BIM技術的實際運用情況來看，BIM技術特點主要包括：（1）可視化。用戶可以在已知工程信息、設計方案的基礎上，構建三維可視化建筑信息模型，直觀展示建筑情況，如空間構造、各類設備管線安裝位置等，確保設計人員可以直觀了解整體建筑設計效果。（2）一致性。工程設計方、施工方、建設方可以同時觀察所構建的三維可視化模型，獲取相關工程信息，相互之間通過BIM平臺實時溝通交流意見，編輯修正數據，有效解決了傳統施工模式中存在的信息不暢、協調困難等問題。同時，為多專業系統設計、施工活動的開展提供基礎條件。（3）模擬性。BIM軟件具有模擬試驗功能，可以根據導入的設計方案來模擬工程施工過程，顯示可能會存在的施工問題。（4）優化性。從本質上來講，機電安裝工程是一個不斷優化的過程，需要持續解決各項設計、施工問題。BIM技術可以向工作人員展示工程實際信息，消除時間、復雜信息對工程優化造成的制約，幫助工作人員掌握更全面的信息數據。同時，BIM技術還具有項目自動優化功能，節省了項目優化時間，簡化了優化過程，提高了項目經濟效益。

3 BIM技術在機電安裝工程中的具體運用

3.1 ? ?構建機電專業BIM模型

在機電安裝工程的施工準備階段，技術人員要對相關工程信息進行采集和整理，在其基礎上構建可視化三維信息模型，為后續項目設計、施工及管理活動的開展提供信息支持。設計人員在構建BIM模型時，要根據工程所處階段來構建特定類型的三維模型。例如，在初步設計階段，需要構建建筑機電系統的細部模型、近似設備模型，持續向模型中導入相關構建信息，如設備安裝位置、數量、材質屬性等。在施工圖設計階段，則構建詳細的施工模型，繪制各專業施工圖，便于后續工程量計算、造價預算、系統仿真分析等工作的開展。同時，要求設計人員掌握各類三維模型的建模要點。在構建暖通模型時，工作人員可選擇使用Revit軟件進行操作，創建二維施工圖紙，將圖紙與土建參照模型導入Revit軟件，使用鏈接功能定位源點，確保各項鏈接導入文件的一致性。在開展管線碰撞調節工作時，需更換特定類型的三通、彎頭構件，對部分構件參數加以修正，在必要情況下改變管線連接方式。在構建建筑結構模型時，應以建筑結構圖紙為主要參照，向Revit軟件中導入建筑土建模型與CAD文件鏈接。隨后，將CAD二維圖紙轉換為三維模型，在模型中做好各項精確標注，如樓板、墻體等構件的相對位置與規格尺寸。

某層暖通水管的BIM模型如圖2所示。

3.2 ? ?開展機電深化設計

在機電安裝工程初步設計階段，受到人為因素影響，設計方案中往往存在諸多問題，設計效果與工程建設要求存在一定差距。因此，可運用BIM技術開展機電深化設計工作，具體運用包括管線碰撞檢測、管線綜合布置。其中，在開展管線碰撞檢測時，設計人員可選擇使用Revit軟件的碰撞檢查功能，鎖定各處管線設備的碰撞點位，自動生成檢測報告，并直接在三維信息模型中對光纖設備位置進行移動。但是，碰撞檢測所產生的數據運算量較大，且檢查方式較為單一，無法開展跨專業碰撞檢測。因此，在必要情況下，應配合使用Navisworks軟件，在該軟件中導入所構建的各專業模型，如電氣模型、暖通模型、管道模型等。隨后，使用該軟件開展跨專業碰撞檢測試驗，并將檢測結果導入Revit軟件，對碰撞點位進行修正處理。

在管線綜合布置環節，傳統設計方式是設計人員對CAD圖紙進行疊加處理，以此反映設備管線分布情況。但是，在圖紙疊加數量過多時，極易出現圖形混亂、管線設備具體位置模糊等問題，也無法直觀、清晰顯示不同設備管線的關系。BIM技術可以將二維平面圖紙轉換為三維立體施工圖紙，清晰、直觀地顯示不同設備管線的相對位置。同時，在設計人員對部分機電設備、管線安裝位置與方向進行調整時，BIM軟件將自動對相對應的預留孔洞位置尺寸進行修正。

3.3 ? ?施工過程模擬

在機電安裝工程施工階段，可運用BIM技術開展施工模擬試驗，根據設計方案模擬工程施工過程，虛擬建造建筑物。施工模擬試驗操作如下：向BIM軟件中導入設計圖紙，使用軟件自帶的Timeliner功能，向軟件中依次導入施工組織計劃、各類管線與機電設備的文件鏈接。BIM軟件即可以三維動畫形式來顯示機電安裝工程的模擬施工過程，包括可能出現的施工問題、人工材料資源需求量、施工進度等。施工過程中，可能會出現不可控因素導致的各類施工問題，例如，在長春明宇廣場項目中，施工人員對機電安裝順序不熟悉，導致施工順序倒置，先安裝下層管線，后安裝上層管線。對此，企業可以選擇使用Navisworks軟件事先進行區域施工模擬，根據施工計劃劃定工期節點，使用BIM軟件模擬機電安裝過程，生成可視化文件，對視頻文件進行渲染處理，協同開展技術交底工作。

機電安裝工程的施工模擬效果如圖3所示。

3.4 ? ?三維可視化技術交底

在傳統的機電安裝工程施工中，由于現場環境復雜、管線與機電設備種類繁多、施工流程煩瑣，在技術交底環節，部分施工人員無法正確了解施工意圖、明確各類管線與機電設備的安裝要點，這主要是由于施工人員通過二維CAD圖紙來了解施工情況具有局限性。而運用BIM技術可以根據構建的可視化三維模型來開展技術交底工作，直觀、立體地呈現機電安裝工程的設計效果，幫助施工人員正確、全面地了解施工意圖，掌握各項操作要點，減少人為因素對機電安裝質量造成的影響。

3.5 ? ?工程量統計

工作人員僅需在BIM軟件中設置若干分區，導入材料、種類等工程信息，設定各項操作指令。隨后，軟件將基于程序運行準則，自動開展分區、分類、分段統計工作，對各區段內的機電設備與配套管線安裝工程量、材料用量進行統計計算。而在傳統工程施工模式下，往往采取人工統計方式，不但需要企業投入大量人力資源用于重復性、基礎性的數據采集運算工作，而且受到人為因素影響，最終統計結果的準確性難以得到保障，不利于工程造價管理、工期管理等工作的進一步有效開展。

4 結語

根據上述內容可知，BIM技術在機電安裝工程中有著顯著的應用價值，用于深化設計、技術交底、施工過程模擬、工程量統計等諸多方面，可有效防止出現設計方案變更、返工等問題，提升機電安裝工程的施工效率與施工質量，提高工程建設企業的經濟效益。

[參考文獻]

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[3] 姜曉龍.BIM技術在機電安裝工程中的應用研究[D].長春：吉林建筑大學，2017.

收稿日期：2020-09-04

作者簡介：李曉蘭（1986—），女，吉林人，工程師，研究方向：道路橋梁。