BIM在預制裝配式智慧化機房中的應用

彭軍，朱洪濤

（信陽學院，河南 信陽464000）

1 引言

隨著我國城市化進程的加快，對建筑行業提出了更高的要求，在建筑領域首先提出了“智慧建造”生產理念。傳統的建筑行業存在許多不足，比如，工程管理水平有待提高、建筑建設效率較低，建設過程中對周圍生態環境也會產生一定不良影響。而裝配式建筑可以解決這些問題。在智慧化機房建設過程中使用BIM 技術，同時，結合預制裝配式結構，可以解決預制裝配式結構在設計和施工過程中出現的問題。

2 預制裝配式建筑

預制裝配式建筑是指建筑施工前把建筑工程中的主要部分或一部分結構或構件分別進行預制，然后，運送到施工現場進行拼裝。這樣，可以大大縮減建筑工程的工期，提高施工效率，同時，能夠確保工程質量。并且在預制構件建造過程中，使用更加標準化、機械化的生產建造方法，能夠從源頭上保障建筑物的質量[1]。

但是，目前裝配式建筑也存在一些缺點。例如，預制裝配式建筑作為我國出現較晚的一中新型建筑形式，還缺少建筑設計和施工方面的綜合型技術人才；施工進程會受到運輸條件等因素的制約；在項目施工過程中，容易發生構件安裝錯誤、構件缺失、構件實際裝設空間不夠等問題。

3 預制裝配式機房的設計難點

3.1 機房建設受到制約

當機房數量較多，且項目建設工期相對較長時，會導致后期機電安裝項目的時間相對較少，工期安排較為緊密。若全部機房都按傳統方法進行施工，由于其受制約因素眾多，機房建設結束后，會導致設備檢修難、噪聲大、操作管理人員工作環境惡劣（如振動、噪聲、高溫以及高濕環境）等問題出現。

3.2 機房設計不合理

如果在機房設計時過于追求結構線條設計，會導致在機房可用空間小、設備繁雜的狀況下，管道排布鋪設難度增大。因此，進行機房的管線與設備設計時，不但要確保施工時具有足夠的作業空間，還要保障施工建設過程中銜接及整體施工完成后效果。

4 BIM技術在預制裝配式機房中的應用

4.1 BIM技術

運用BIM 技術是我國建筑行業一次巨大的技術變革。該技術將信息與大數據技術應用于建筑工程設計和施工中，可以根據設計方案建立建筑工程項目的仿真模型，將建筑建成后的效果顯示出來，并且在三維立體建筑模型中可以顯示建筑的各項數據，更加有助于對各個不同階段建筑工程項目的優化與管理，同時，也有利于建筑工程各參建方以及相關企業各部門之間進行及時溝通，確保工程項目順利、安全地進行。

4.2 BIM技術的應用

BIM 技術的應用具體包括以下幾個方面：技術管理、進度管理、資源管理和施工成本管理。運用BIM 技術，首先應將相應的建筑數據信息錄入數據庫，建立BIM 建筑模型，結合工程項目的要求，直觀、及時地發現施工圖中存在的問題，并采取合理措施保障建筑施工項目的順利進行；進行進度管理時，利用BIM 技術可以進行項目進度計劃模擬，管理人員可根據模擬情況找出實際進度與進度計劃的差異，并提出優化方案；進行資源管理時，根據設計模型計算可以得出相應的建材采購清單，在減少人工計算量的同時提高了計算精度；進行施工預算控制時，BIM 技術可以根據建筑模型和工程計量計算準則，對當前工程項目的成本進行精確計算。

另外，為了更加合理、有效地利用機房空間，在使用BIM技術進行施工管線綜合設計時，應注意協調各專業、各部門之間的關系，使其能夠進行有效溝通，從而深化設計方案，進行系統優化。利用漫游的方式在BIM 模型中模擬管線排布，有利于精準標記預留或預埋管線的具體方位，最大程度上避免返工情況出現，在施工中遇到問題應采取最行之有效、合理的方案進行系統優化，并事先和設計人員一同確定最終方案，及時解決施工環節中存在的問題，提高設計水平和設計效率[2]。

5 BIM技術在預制裝配式智慧化機房中的具體設計

5.1 應用案例

某工程項目，在國內來說屬于較為大型的城市建設項目，也是某省重點工程項目，是組成該省綠地建設系統的重要部分。作為該城市北部的中心生態規劃區域，該項目建設跨越了該市3 個主要城區，預計該項目南北向長度約6.73 km，東西向寬度約200 m，總占地面積1.36×106m2。該建設項目所需機房數量非常多，僅制冷機房就需要10 余個，各種冷熱源動力站共計12 處。為提高機房建設施工速度及整體質量，提升項目整體智慧化建設效率和品質，該項目在設計時采用預制裝配式技術進行機房施工建設。

5.2 具體設計中的注意事項

BIM 技術在預制裝配式智慧化機房中的具體設計包括建筑、結構和機電安裝。其中，建筑和結構關系到管道、墻面和地面等部位的設計問題；機電安裝涉及實際需求和使用要求的設計深化問題。在建筑和結構方面，預制裝配式建筑施工使用的作業場地相比傳統施工模式較小，具有施工時噪聲較小、節省材料、節約資源的優點，同時，預制裝配式建筑還具有施工快、強度低、綠色環保等優點。但在進行設計深化時，應充分考慮預制構件的安裝、存放等問題，確保構件在安裝前不會受到任何損害。在機電安裝過程中，應注意從人性化角度著手，確保機電裝置在使用過程中的效率和可操作性。

5.3 預制裝配式機房的具體設計

5.3.1 設計中的考慮因素

當全部預制構件的結構力學數據和各種專業空間滿足其協同需求后，可以對全部預制構件以及用于裝配構件的連接點實施更加深入的設計，這和傳統意義上的深化設計大不相同。采用BIM 技術進行預制裝配式結構深入設計時，必須同時充分考慮預制構件如何進行生產、運輸、存放、安裝等步驟，其中，也包含預制構件的建造模具如何進行協調、運輸條件是否符合構件要求、構件存放問題以及預先準備輔助材料、支撐和吊點預留等內容的深化。

5.3.2 地面設計

設計完畢的智慧化機房在實際施工前，必須要針對建筑地面施工方法進行具體核對，面層可以使用自流平等地面。與此同時，應算建筑地面高度是否能滿足排水及坡度需求。由于設備的電源線路有一部分裸露在地表，所以，在設計地面結構時，應把設備電源線路考慮在內。地面優化設計如圖1 所示。

圖1 地面優化設計圖

5.3.3 墻板設計

進行墻板設計時，應充分考慮墻板尺寸、規范以及定位，銜接點構造的準確性以及合理性，還應考慮墻板安裝時需要留出空位的問題。運用BIM 技術進行設計優化時，應合理、科學地將設備電源線路考慮在內，避免出現不必要的重復設計等問題。

5.3.4 管道支架設計

在進行管道支架、護墩、排水溝、導流槽的深化設計時，具體定位應進行綜合、全面地考慮，通過BIM 技術對這些項目進行綜合優化，將支架和護墩成排排列整齊，避免管道支架不慎掉落到導流槽或排水溝上方，管道支架設計模擬圖如圖2所示。

圖2 管道支架設計模擬圖

5.3.5 加強構件設計的合理性

當裝配式建筑預制構件建造加工完成后，構件外形和尺寸不能再發生變化，而且同一批次生產出的構件數量較多，若在施工過程中發現該構件不能滿足其工藝設計要求，需要將構件進行返工，從而消耗大量人力、物力以及財力，影響建筑工程的施工進程。所以，通過BIM 技術對裝配式機房預制構件進行設計和施工模擬，便于預先對構件尺寸進行精確計算，確保滿足工程要求，避免返工。

5.4 機電安裝的具體設計

5.4.1 設計方案優化

在機電安裝設計過程中，應充分考慮人體工程學的相關原理以及節能減排、降低消耗等方面，運用BIM 技術對機房施工圖進行模擬，及時找出與具體施工會發生沖突的部分，并進行設計圖優化，從而使智慧化機房在裝設完畢后更具美觀性，且兼具效率高、人性化、綠色節能、施工工藝先進等優勢。為了讓設計的產品更加符合客戶要求，機房相關設計人員應進入已經開始運行的機房內進行走訪調查，開展針對相關技術的攻關研究。對用戶反映過的問題進行整理，選擇出現較多的或具有共同點的問題，如消聲、減震、設備的保溫問題、智能化操控、設備相關維護以及運營等問題，進行大量調研并進行相應數據分析及整理，再設置、規定機房預制裝配式施工具體標準[3]。

5.4.2 分模塊進行設計操作

設計團隊需要把整體機房分成多個模塊進行設計。首先，運用BIM 技術對各個模塊進行模擬，當模擬結果滿足智慧化機房建設施工設計要求時，再與預制構件加工企業進行區域模塊相應構件的預制加工，這能夠優化傳統設計和施工模式，通過BIM 技術得出建筑信息各項數據，使施工人員根據不同的區域模塊圖紙通過預制裝配方式完成機房搭建工作。在分模塊進行設計時，應注意設計要符合相關要求且不影響系統使用，保障人性化設計理念的落實，優化設計空間。根據模塊長度進行分段時，也要注意分段是否符合預制加工要求，在便捷安裝、節省材料的基礎上滿足設計相關需求。

6 結語

隨著現代科學技術水平發展，建筑設計領域的科技化程度也日益提升。在智慧化預制裝配式機房建設中應用BIM 技術能夠使諸多傳統設計及施工中無法解決的問題得到妥善解決。BIM 技術的應用能夠使建筑設計方案得到更加深入、合理的優化，并大大降低構件錯誤率，通過設計方案優化以及分模塊設計能夠達到節約時間、節省成本、提高施工效率的目的，在一定程度上提升預制裝配式機房建設質量，促進建筑行業健康可持續發展。