BIM 在機電施工現場中的應用

孫東旭 袁 東

(北京城鄉建設集團有限責任公司工程承包總部,北京 100079)

0 引言

隨著科技的進步,傳統建筑行業也隨之不斷地發展,建筑數據信息化已經成為加速建筑生產的必要條件,BIM (Building Information Modeling,建筑信息模型) 可對施工現場進行精確建模,設計團隊、施工單位、設施運營部門和業主等各方人員可以基于BIM 進行協同工作,從而有效提高工作效率、節省資源、降低成本、以實現可持續發展。

1 BIM 在機電工程中的特點及作用

1.1 BIM 的特點分析

1.1.1 可視化

可視化的實際應用在建筑行業中起著非常重要的作用。BIM 所提及的可視化是一種可視化圖形,可以形成人與人之間的互動和反饋,因為整個過程是可視化的,視覺效果不僅可以通過效果圖顯示和報告,更重要的是,在項目設計、施工和運營過程中的溝通、討論和決策都是以視覺狀態進行的。

1.1.2 協調性

協調是建筑行業的重點內容,建設單位、業主、設計單位都在做協調配合的工作。一旦企業項目的實施發展過程中遇到了問題,就要將各有關人士召集起來開協調會,尋找各個施工安全問題可能發生的原因及解決辦法。然后作出變更,采取相應補救措施來解決這些問題。

1.1.3 模擬性

模擬性不僅是一個可以設計操作的建筑模型的構建,更是對現實世界的真實場景的模擬。在設計發展階段,BIM 可以對設計上需要施工部位進行模擬實驗。比如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱傳導模擬等。4D 模擬(三維模型加項目開發時間) 可在招投標和施工階段進行,即根據施工組織設計進行模擬實際施工,從而確定合理的施工方案,指導施工。同時,可以進行5D 模擬(基于4D 模型加成本控制),實現成本控制。

1.1.4 優化性

事實上整個系統設計、施工、運營的過程就是一個企業不斷進行優化的過程。當然優化和BIM 也不存在實質性的必然聯系,但在BIM 的基礎上可以做更好的優化。優化受3 個因素的制約：信息、復雜性和時間。復雜程度較高時,參與管理的工作人員本身的能力無法掌握所有的信息,必須借助相關的科學研究技術和設備的幫助。

1.1.5 可出圖性

BIM 模型不僅可以繪制常規的建筑設計圖和構件工藝圖,而且可以直觀地顯示、協調、模擬和優化建筑,并發布專業圖紙和深化圖紙,使工程表達更加詳細直觀。

1.2 BIM 的作用

BIM 技術對業主企業而言,因可明確自己預先通過了解并檢視工作成果,是一個有吸引力的工具,因為它的潛力超出了以舊技術研究工具可以進行發展規劃和設計時的窠臼。如果實施有效,BIM 可以在整個建筑生命周期內節省大量成本。通過促進運營商之間的合作和知識共享,它可以在施工開始前生成更準確的成本估計。在施工期間,透過3D 模型分析及其相關信息技術確實、隨時進行溝通,可以通過模型最大限度地減少返工及資源浪費。

2 BIM 在機電工程中的應用

2.1 BIM 建模的前期準備

打造一支專業的BIM 建模團隊,應充分考慮團隊成員之間的協調性和專業性,組長需要有豐富的施工經驗和軟件運營能力,協調完成BIM 建模。針對不同專業成立小組,對建模任務進行分配,責任到個人,以BIM 項目管理為核心,依據項目決策,制定BIM 工作計劃。

2.2 BIM 建模

2.2.1 繪制模型

(1) 收集資料。在BIM 模型的建設中,首先必須了解系統的所有項目要求和圖紙,以避免操作錯誤,造成施工成本的浪費,要構建一套工作流程圖,對資料進行系統的收集。

(2) 制定建模標準。根據企業項目對建模的基點、方位,單位可以制定管理規定,同時對模型通過命名規則,模型設色,建模管控要點,管綜優化設計原則,新建族等細節問題進行相關規定。

(3) 網格建置。網格分為平面網網格線與樓層線2 種,在建筑師設計圖時會以網格為其重要之依據,讓現場施作人員能找到基地上的正確位置。樓層線則為表達樓層高度之依據,同時也描述了梁位置、墻高度以及樓版位置,其最重要之目的為讓CAD 圖能放置到正確位置,以便于建造精確模型位置。

2.2.2 碰撞檢查和布局設計

完成專業的BIM 建模后,結合土木工程模型,合并成一個完整的項目,結合碰撞軟件的碰撞檢查和布局設計。管道碰撞檢查的主要目的是找出施工中遇到的問題,找出水暖、機電、建筑等不同行業在施工和安裝工程中的矛盾。硬碰撞的發生是工程建設中的一個關鍵問題。因此在實際施工時,就需要針對一些結構之間的硬碰撞開展相關專業技術檢測,這里需要開展的檢測主要是各專業管線交點和橋架同結構物的交叉點,而且管道和設備的碰撞需要一定強度的檢測。

2.2.3 對圖紙進行審核和問題反饋

檢查完成的BIM 模型是否符合規格,模型是否與圖紙一致,以及是否輸入了模型中的各種信息。由于BIM 模型是隨著社會各個發展階段進行不斷替換更新的,所以模型可以將審核管理工作內容貫穿于整個項目中,每一階段的模型都需各個參建方審核通過后,方可進入一個項目的下一階段應用。將建模過程中存在的問題整理出來反饋給設計,設計研究出新的圖紙,避免施工中可能出現的隱患,降低施工和后期拆除修改的難度,避免不必要的經濟損失。

2.3 BIM 在施工中的應用

2.3.1 對施工進度及流程進行模擬

根據項目實際情況對水電進行進度計劃的制定,通過BIM 對施工進度進行模擬,研究計劃進度的可行性,通過一次次仿真模擬實現進度計劃既合理又高效。

2.3.2 對工程量進行統計

BIM 模型作為數據的載體,承載著幾乎所有的建筑信息,通過BIM 可以對水電專業元器件進行統計,生成安裝工程量,BIM 信息模型可以系統性地提取給排水工程、防排煙工程、建筑電氣橋架的指導性工程量,明細包含管道長度、管件數量。

2.3.3 指導工人施工

利用BIM 已完成的模型,對重要施工節點進行分割導出,下發至分包單位,對現場的管線走向,管綜分配進行指導施工,避免施工中管線的“打架”行為,大大減少人工成本的浪費。現場施工中存在的變化應及時在模型中進行更新和反饋,避免后期存在模型與現場存在不一致的情況發生。

2.3.4 后期運行與維護

將建筑項目中所有關于設施設備的信息,利用統一的數據格式存儲起來,包括建筑項目的空間信息、材料、數量等等。利用此數據標準,在建筑項目的設計階段,使用BIM 進行設計,建設中如有變更設計也可以及時反應在此檔案中,維護階段則能得到最完整、最詳細的建筑項目信息。

BIM 技術在運維階段的應用主要體現在：①有利于建筑的經營管理,增加商業價值;②前期的集成化信息為后期的運維階段的物業管理、設備管理提供數據保障和支持;③提供與互聯網相聯系的接口;④運營階段可以通過BIM 數據庫獲得故障的發生地點,更快更有效地解決問題。

3 結語

隨著城鄉建設的不斷發展,居民對建設的使用性能和施工現場的把控需求越來越高,促使BIM 技術的優勢不斷凸顯,尤其對于水電系統等復雜專業,因此,新形勢下的建筑機電安裝工程要求施工單位不斷提升自身的技術實力,將BIM技術的應用優勢最大程度發揮出來,從而不斷提高施工質量。