BIM技術在機電工程施工階段的應用研究

丁柯

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

作為一種新型建筑生產力工具，BIM技術主要在企業經營管理、項目設計、施工等方面進行信息數據的處理和分析，然后將這些數據進行可視化展示。與傳統施工方法相比，BIM 技術具有可出圖、可協同、可視性和可模擬性等眾多優點。它改變了原有的施工方式，應用在設計、施工、運維等建筑全生命周期階段。用BIM技術合理指導現場施工，強化進度、成本、質量、安全等管理，可使施工管理更有序、更有效。

2 機電工程施工的特點

機電工程是建筑工程施工的重要組成部分，了解機電設備安裝項目的特點，有利于工程的順利進行，以及科學合理地使用施工技術。

2.1 涉及面廣

機電工程施工涉及專業和分項眾多，主要包含電氣系統、給排水系統、通風系統和消防系統等，且機電工程項目貫穿在設備的購置、安裝與調試等過程中，參與單位多、專業多，對協同工作能力要求較高。

2.2 項目體量大，新技術要求高

機電工程施工環節需及時引入新材料、新工藝、新設備，以提高安裝技術的質量。與土建工程相比，機電設備安裝工作最明顯的差別體現在質量評價方法、工程驗收方法和運營維護方法上。由于機電設備安裝材料種類繁多，施工方法繁瑣，所以，在機電設備安裝環節上，要投入大量的人力、物力，同時要求技術人員具備豐富的實踐經驗[1]。

3 BIM 技術在機電工程施工中的具體應用

3.1 建立組織機構

BIM技術不單單是一種設計工具，還被廣泛應用在工程管理中。應用BIM 技術需要建立完善的組織架構，關鍵要明確責任和合理分工。BIM 技術運行組織架構見圖1。

圖1 BIM 應用組織架構

①項目施工前，BIM主管和BIM經理要統籌安排BIM應用介入的階段節點、分項工程和各小組的任務分工，并對實際應用結果進行監督檢查。

②在項目實施過程中，建模組主要根據不同施工階段，進行模型搭建，輸出碰撞檢測報告，根據現場反饋調整模型。

③應用組根據三維模型及施工組織計劃，基于BIM 數據調整現場施工，協調工程進度，控制工程造價，定期對各方施工生產數據進行比對，及時修復偏差[2]。

3.2 機電工程BIM模型的搭建及調整

在機電建模之前，需要組織專業人員對各專業施工圖紙進行會審，及時發現圖紙中的丟項、落項問題，提前將圖紙中出現的錯項問題反饋給設計院。

3.2.1 搭建模型

在模型建立前，首先根據工程的復雜程度估算建模工作量，對復雜度不高的項目，各專業技術員在完成圖紙會審工作之后，便可以開始按照各自的圖紙進行建模工作，各專業建模完成后，就要對各專業模型進行合成，并對每層管線的縱向碰撞進行調整、避讓；對非同層管道，基本不用考慮交叉碰撞問題。但是面對較為復雜工程時，直接翻模合模后進行碰撞檢測通常會發現大量碰撞點，模型調整會耗費大量人力，針對這類情況，需要技術人員在建模前對圖紙進行理解分析，對各專業管線制定大致布置方案，再進行模型搭建，可節省后期人工模型調整的時間[3]。

技術人員在建立模型時，不僅要繪制各種管線的規格、位置和高度，還需在模型中加入價格、型號、供應商名稱等數據。為精細的成本管理奠定了良好基礎。

3.2.2 碰撞統計

建立模型后，可以利用輕量化BIM漫游軟件，統計出各專業管線的碰撞情況，找出碰撞點，并逐個加以解決，重點整理管線之間的硬碰撞問題，并進行調整。

3.2.3 管線綜合調整方法

①管線綜合時，遇到局部不能滿足標高要求的情況，首先考慮部分管線是否可以移位，選擇最有效的調整方法。

②當管線無法移位時，要考慮風管是否可以變截面，原則是不改變風管的截面積。

③前兩個方法調整后還無法避免碰撞，就要與結構工程師進行跨專業的溝通，看是否可以安排部分管線穿梁安裝。安排管線穿梁的原則是盡量安排有壓管、小管道穿梁，一是有壓管穿梁套管預留無需考慮管道坡度，二是小管道穿梁不會破壞梁的主筋，確保結構的安全。

④遇到穿梁情況，首先要與設計師進行溝通，看是否存在設計余量，可否更改設計、將管線的規格適當縮小，縮小的程度必須確保系統的安全運行。

⑤上述的方法都無法解決，需要與業主方協商，適當降低標高、犧牲一定的使用空間滿足管線綜合的需要。

3.3 BIM5D施工過程管理

BIM5D 是基于BIM 的施工過程管理工具，可以通過BIM模型集成進度、預算、材料、施工組織等關鍵信息，對施工過程進行模擬。在空間三維上再加上進度和成本兩個維度，重新拓展了認識BIM的視角，并將為BIM貫穿整個建筑生命周期的其他方向，拓展更多維度。

BIM5D 模型包含最基本的3D 模型，除此之外還包括了4D 維度，BIM 的第五維度與3D和4D（時間）相關聯，允許參與者隨著時間的推移可視化其活動和相關成本的進展情況?；贐IM5D，成本管理將變得更有價值。BIM5D 也與現場項目交付階段相關，使用可靠的4D 程序數據，可以跟蹤項目實際過程中的預測和實際花費，對每月的成本報告和預算很有幫助[4]。

4 BIM 技術在機電工程施工階段的應用價值

1）有利于加快施工進度

①通過構建三維模型，直觀展示建筑物的結構、各設備的安裝狀況和管線排布，可以降低錯誤率，加快施工進度。

②基于BIM的施工管理系統，可以合理安排每位施工人員每天的施工任務和機械使用，降低人員的窩工率和機械的閑置率，提高施工效率。

③基于BIM的裝配化施工，尤其通過產品預制，在保證進度、美觀的同時，減少現場制作的施工時間，加快施工進度[5]。

2）有助于節省造價

第一，通過BIM 算量軟件，可直接統計出模型中各種材料的工程量，通過碰撞檢驗和模型深化，可降低返工率，也可減少各種建材的浪費，在保證安全和使用要求的前提下，可直接降低成本。

3）有利于保證施工質量

通過BIM模型進行交底，并在施工現場明顯位置張貼工法二維碼，以及施工管理系統中技術、質量的相關要求，可以讓所有施工人員隨時隨地了解正確的施工方法，提高工作質量[6]。

5 結語

BIM 技術在機電工程中的應用越來越廣泛，不僅能在設計上提高效率，還能在工程現場對材料進行精細管理，對進度進行可視化管理，還能解決機電工程預留問題等。這些問題的解決，使BIM技術在現代建筑工程中的應用勢不可擋，成為機電安裝工程的重要輔助手段。