基于地下室管線裝配施工的BIM建模優化設計技術

李曉宇

(中國十五冶金建設集團有限公司，湖北 武漢 430075)

0 引 言

黃石科創項目1期地下室總建筑面積約8 217 m2，分3個防火分區。地下室西側為2#科創大廈，東側為3#酒店式公寓，2#樓地下部分為剪力墻結構，3#樓地下為框架結構。

地下室機電主要涉及12個系統：暖通(空調水系統、送風系統、排風系統)，電氣(強電、消防強電、照明、弱電、消防弱電)，給排水(給水系統、排水系統、消防系統、噴淋系統)，以下就BIM模型在項目的主要應用情況進行介紹。見圖1。

A-消防；B-給水；C-送風；D-配電；E-排風圖1 地下室機房泵房分布示意圖Fig.1 Arrangement of computer and pump rooms in the basement

1 利用BIM模型分析機電各系統合理性

1.1 地下室機電各系統分布情況說明

1.1.1 暖通

地下室西側大送風機房(61.23 m2)位于2#樓地下室西側，1#汽車坡道下方，走2#樓北側主管廊，主要為2#樓提供新風。東側送風機房位于3#樓東北側，為3#樓提供新風。

西側排風機房位于2#樓東側，走2#樓東側車道，主要為第一、第二防火分區提供排風和排煙，第一防火分區包括配電房、中心配電房、2#樓北側主管廊，第二防火分區主要為汽車道和停車區東側排風機房位于地下室東側，為第三防火分區提供排風和排煙。

空調水管道從北側預留洞進入地下室，經2#樓北側主管廊進入空調井。

1.1.2 電氣

高壓由地下室南側進戶，高壓橋架走2#樓東側車道進入配電房與中心配電房。

出線強電與消防橋架走2#樓北側主管廊進入2#樓配電間及消防泵房，走2#樓南側車道從地下室西南角出戶進入1#展廳，走2#樓東側車道進入3#樓配電間，零星潛水泵、消防配電箱及充電樁。

弱電從地下室西北角或西南角進戶，弱電及消防弱電橋架沿2#樓電梯廳，2#樓北側主管廊或2#樓南側車道分別進入配電間。

1.1.3 給排水

消防及噴淋系統從消防泵房出發走2#樓北側主管廊，在管廊處進入管井，前往1#展廳的消防管道走2#樓電梯廳，2#樓南側車道出戶，地下室消防管道沿主車道形成環網，前往2#樓3#樓報警閥間的噴淋管道走2#樓電梯廳，2#樓南側車道、2#樓東側車道。

2#樓噴淋報警閥間負責2#樓、地下室2區，3區噴淋，主管走2#樓南側車道，2#樓東側車道。3#樓噴淋報警閥間負責3#樓噴淋。

1.2 管綜排布

管綜疊圖復雜度見圖2。

管綜疊圖區域復雜度：A區域(多)，B區域(中)，C區域(少)圖2 管綜疊圖復雜度示意Fig.2 Diagram of the complex pipelines

2#樓北側主管廊見圖3，該處為地下室管綜的重點，也是難點，管廊寬度2.1 m，高度3.6 m，共有暖通專業5根、電氣專業5根、給排水管道干管10根。具體見表1。

2#樓北側管廊電井入口及電梯廳北側截面圖3 2#樓北側管廊剖面2及電梯廳北側三維視圖Fig.3 Pipe rack section 2 of north building 2# and 3D view of north elevation entrance

表1 潛在滑體力學參數采用值Tab.1 Adopted mechanical parameters of potential landslide

排布原則：

(1)豎直排布：通風管道最優先，貼主梁底，同向同位電專業橋架高于水管道，豎直間距預留水支管上返空間，優先考慮使用綜合支吊架；

(2)水平排布：根據走向順向排布，以最少碰撞決定方案；

(3)凈高要求：所有公共區域(走廊、走道、車道)以不低于2.2 m排布，室內按可能的最高凈空排布；

(4)因支吊架排布設計涉及到分析軟件，不在該文做詳細說明。

1.3 管綜排布統計

凈高分析統計見表2(考慮支吊架后的最低高度向下取整)。

表2 凈高分析統計Tab.2 List of the net heights

管綜的優化結果：

經過管綜排布，大部分的管線走向都得到了優化，各區域均能滿足之前設置的凈高要求，其他存在低于2 m的區域還有可以改善的空間。

主要存在的問題：

(1)2#樓北側管廊管線密集，施工緊密，不利于管道施工，更不利于支吊架的布置，也將會影響抗震設計的施工，影響后期檢修。局部管道凈高要求嚴重不滿足，影響觀感和安全。

(2)供配電室受排風系統布置的影響，電橋架凈高低，存在一定的安全隱患，影響工作人員的安全操作。

1.4 BIM模型漫游視圖

BIM模型漫游見圖4。

2#樓北側管廊(管線多，施工困難)

消防泵房示意圖

2#樓南側車道與電梯廳南側交叉處

2#樓東側車道(存在橋架高度低問題)圖4 BIM模型漫游Fig.4 BIM model roaming

2 應用效果

2.1 地下室結構施工模擬

該工程地下室結構復雜，預留洞口多，施工難度大，同時對質量及預埋精度要求高。BIM團隊對地下室構件進行精準建模，模擬關鍵節點施工工藝，提前發現設計不合理問題。其中，通過對坡道處進行施工模擬，發現2#汽車坡道凈空高度不足，經與設計院協調提前解決了問題，避免了后期返工。

2.2 機電深化設計

機電工程在安裝前充分考慮各專業管道的施工要求、管道分層、凈高控制及支架選型等各種因素，制定適合該項目的“管線布置原則”。在該項目地下室管線密集的車道區域，雖然管綜后可以將凈高控制在合理的2.3 m以上，但管線在通過防火卷簾時發現，卷簾上方空間仍不滿足管線穿越的最小要求，必須要變更路由。為了便于BIM成果落地，項目機電管理部在施工前對各專業隊伍進行集中交底，利用BIM輸出可指導施工的三維圖、剖面圖輸出，確保了現場安裝有據可依，責任清晰可見。

3 結 語

經過綜合分析，對于地下室綜合管線這一較為復雜的子項，BIM技術在應用上比傳統技術更加深入和直觀，優化效果更加明顯，同時也為現場施工以及管理提供依據，提高工程施工質量，減少返工，增加項目效益。