大型公共建筑機(jī)電安裝工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

莊超

所謂BIM技術(shù)，指的是建筑信息模型。該技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，可以整合建筑工程中的所有信息，并構(gòu)建出工程數(shù)據(jù)模型。而城市設(shè)施的建設(shè)是城市經(jīng)濟(jì)增長、影響人類生活的重要成分,也是控制城市美好生存環(huán)境的重要所在,所以城市的公共建筑中的機(jī)電安裝，已經(jīng)有效結(jié)合了BIM三維仿真技術(shù)。并在技術(shù)完善的基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行完善和更新。建設(shè)中的三維仿真技術(shù)專業(yè)人員對建筑進(jìn)行規(guī)劃和實施設(shè)計，設(shè)計和實施要結(jié)合當(dāng)下的實際環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。

一、BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的重要性

1. 顯著提升大型公共建筑機(jī)電安裝工程質(zhì)量和效率

高速的信息科技發(fā)展給BIM技術(shù)帶來了肥沃的應(yīng)用土壤，在機(jī)電設(shè)備安裝工程中，BIM技術(shù)發(fā)揮出它的可視性、模擬性以及協(xié)調(diào)性等優(yōu)勢對工程中存在的管線相互交叉、空間布局效用低等問題進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，提高機(jī)電安裝的質(zhì)量和效率。但是，因為建筑機(jī)電施工時需要較大的平臺和施工面。對此，安裝人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇合適的施工技術(shù)，保證工程整體的質(zhì)量和效率。

2. 減少建筑材料浪費(fèi)

合理應(yīng)用BIM技術(shù)，可以提升大型公共建筑機(jī)電安裝工程中的施工材料使用率，從而減少成本，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。在實際應(yīng)用BIM技術(shù)過程中，工作人員應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計圖紙來操作，如果遇到施工結(jié)果與圖紙不符的問題，必須及時和設(shè)計人員溝通，然后討論出合理的解決方案，盡量避免浪費(fèi)人力、物力與財力，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

二、公共建筑機(jī)電設(shè)備安裝工程概述

1. 公共建筑的劃分及特征

目前，國內(nèi)的公共建筑工程涵蓋農(nóng)用建筑和工業(yè)建筑兩大類，前者又可細(xì)分為可供居民居住的基礎(chǔ)建筑和生活公用的公共建筑2種。農(nóng)用建筑的作用主要體現(xiàn)在與農(nóng)業(yè)活動相關(guān)的工程方面，而工業(yè)建筑則主要體現(xiàn)在與生產(chǎn)制造業(yè)相關(guān)的工程項目方面。諸如大型的商超、醫(yī)院、車站等公共性建筑，建造的出發(fā)點(diǎn)都是為了滿足居民對公共生活的基本需求，具備一定的公開性、服務(wù)性和流動性。

2. 公共建筑機(jī)電設(shè)備安裝工程概述

介于公共建筑類型多樣、形式不統(tǒng)一的綜合特點(diǎn)，其在機(jī)電設(shè)備安裝方面需要更為細(xì)致的劃分，涉及到的專業(yè)知識和內(nèi)容往往要難于基礎(chǔ)的住宅工程，通風(fēng)設(shè)計、給水排水、空調(diào)工程等具體的分項作業(yè)，具有一定的操作難度。就通風(fēng)工程作業(yè)而言，室內(nèi)空氣的正常排送需結(jié)合外面的實際環(huán)境，以對流的方式進(jìn)行互動與流通，操作重點(diǎn)涵蓋油煙機(jī)系統(tǒng)及單獨(dú)的排風(fēng)系統(tǒng)；空調(diào)工程則更多的是加熱、除濕等功能的安裝和實現(xiàn)，由此滿足不同用戶的生活需求。在設(shè)計方面，通風(fēng)和空調(diào)的管道系統(tǒng)較為復(fù)雜，加之穿孔、預(yù)埋等技術(shù)操作，需在樓梯的樁基工程結(jié)束后方可開展，管線則通常在施工后期進(jìn)行安裝，量大且完成時間緊，凸顯出工程的整體難度。

3. 公共建筑機(jī)電設(shè)備安裝工程的特點(diǎn)

研判一個工程項目的質(zhì)量是否優(yōu)良，需從其功能性、完整性著手進(jìn)行判斷，尤其針對機(jī)電設(shè)備的安裝作業(yè)，要進(jìn)行科學(xué)的效果評估。就公共建筑項目中，機(jī)電設(shè)備安裝作業(yè)涵蓋以下幾個特點(diǎn)：（1）各專業(yè)間的相互配合程度；（2）作業(yè)范圍廣；（3）操作技術(shù)要求高；（4）施工時間持續(xù)長。

三、BIM技術(shù)的應(yīng)用

1. 布局設(shè)計和碰撞檢測中的應(yīng)用

三維技術(shù)的使用為機(jī)電安裝效率提升做出了貢獻(xiàn)，但是，還需要對設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行驗證和模擬，這主要體現(xiàn)在電機(jī)的檢測方面，檢測時，需要專業(yè)人員對標(biāo)準(zhǔn)的高度和標(biāo)準(zhǔn)的角度提前進(jìn)行確定，標(biāo)準(zhǔn)高度和角度線路薄弱環(huán)節(jié)的測量為準(zhǔn)，根據(jù)現(xiàn)場的實際環(huán)境，以及安裝位置情況，最后將安裝后的狀態(tài)進(jìn)行繪制，形成現(xiàn)場模型。其也對復(fù)雜的管網(wǎng)進(jìn)行了更為科學(xué)和高效的處理。所謂碰撞檢測，首先是對機(jī)電安裝過程中，機(jī)電與機(jī)電、機(jī)電與管線、機(jī)電與空間之間存在相互干擾的狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，因此，在設(shè)計中，將管線類的干涉碰撞視為硬碰撞，也包括機(jī)電與機(jī)電之間的構(gòu)件發(fā)生干涉、包含的狀況。但是在機(jī)電構(gòu)件之間沒有發(fā)生干涉，但是相對位置之間的距離小于設(shè)定的安全距離，其稱為軟碰撞。需要注意的是，軟碰撞也需要進(jìn)行完善，因為足夠的機(jī)電間距能夠保證機(jī)電能夠正常安裝，也方便日后的維修、檢查。其次，還有構(gòu)件的重復(fù)，三維模型中，可能會對同一構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)件或者支架的安裝給予統(tǒng)一的名稱，但實在是實際的模擬系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)件支架或者同類型同名稱構(gòu)件，規(guī)格大小都不同，因此，在模擬中，就會發(fā)生沖突，給安裝模擬帶來困難。例如：電纜橋架的安裝，一般情況下，機(jī)電均會涉及電纜架橋的安裝，但是，在圖紙中，對每一種電纜橋架的命名都一樣，最后，對各零部件進(jìn)行組合仿真模擬時，就會出現(xiàn)重復(fù)的情況。此種情況下，在后期的模型的計算時，會給結(jié)果帶來影響。

2. 模型建立

建筑機(jī)電安裝中的BIM模擬仿真，一般分為兩種形式。第一是直接建模法。此種方法就是在設(shè)計的初期就開始建模，在設(shè)計時，根據(jù)建筑的構(gòu)造以及空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，建筑在開始施工后，直接根據(jù)模型進(jìn)行，省去重復(fù)建模的步驟，但是，此種方法涉及軟件之間的相互配合和交接分析，使工作難度加大。第二種方式是重復(fù)建模法。重復(fù)建模法，主要以設(shè)計的二維圖紙為依據(jù)，在二維圖的基礎(chǔ)上，建立三維模型圖。此種方式在我國的相關(guān)企業(yè)的使用中更加廣泛。但是，在實行方面較為復(fù)雜。無論在建筑中采取以上哪一種形式，都需要將BIM信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，因此，在安裝中的數(shù)據(jù)更新和模型的更新都要保證數(shù)據(jù)庫的完整性。圖1為機(jī)電管道模型。

圖1 機(jī)電管道模型

3. 預(yù)留預(yù)埋

在大型公共建筑安裝工程中，必須注重預(yù)留預(yù)埋工作，這關(guān)系著后續(xù)的管件和設(shè)計安裝工作是否可以有序開展。若預(yù)留的孔洞和設(shè)計要求不符，或者預(yù)埋管的位置存在偏差，應(yīng)返工重做，但這時會對施工進(jìn)度產(chǎn)生不利影響，也不利于保證整體結(jié)構(gòu)的受力性能。而BIM技術(shù)具有可視化的特征，在安裝之前，科學(xué)設(shè)計預(yù)留預(yù)埋操作，在同個模型中體現(xiàn)不同專業(yè)，讓人更加直觀地觀察。要想保證建筑結(jié)構(gòu)中預(yù)留預(yù)埋工作的質(zhì)量，可以利用BIM技術(shù)建立三維模型，從不同的角度展示相關(guān)隱藏結(jié)構(gòu)及其信息，幫助工作人員精準(zhǔn)定位預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)，保證孔洞的位置、大小等符合安裝要求，然后統(tǒng)計好預(yù)留孔洞相關(guān)信息并制成表格，便于后續(xù)查找。

4. 漫游檢查

對設(shè)備機(jī)房進(jìn)行漫游，科學(xué)布置循環(huán)水泵、管道、冷熱源等設(shè)備，從而為后續(xù)的安裝作業(yè)提供方便，同時便于施工結(jié)束后的運(yùn)營管理；此外，認(rèn)真檢查管線密集的區(qū)域，調(diào)節(jié)其位置和間距，以滿足標(biāo)準(zhǔn)高度為前提，合理壓縮吊頂空間。

5. 管件預(yù)制

把安裝工程施工過程輸入BIM模型時，應(yīng)積極調(diào)整管件的管材、壁厚等信息，直到符合現(xiàn)場具體情況；從BIM模型中導(dǎo)出管道相關(guān)信息，包括類型、長度、壁厚等，然后設(shè)計管道預(yù)制加工圖，再利用數(shù)字化自動控制機(jī)床按照圖紙實施加工，該機(jī)床可自動識別，操作便捷，加工好后則送到現(xiàn)場開始安裝。

在大型公共建筑安裝工程中，應(yīng)做好以下幾方面工作來保證施工質(zhì)量和進(jìn)度：在現(xiàn)場安裝預(yù)制管件時，利用三維信息模型進(jìn)行可視化指導(dǎo)；必須在工廠嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制管道，加工后，將預(yù)制管段運(yùn)送至現(xiàn)場直接拼裝和焊接，從而加快施工進(jìn)度；預(yù)制管道時，將管段的壁厚、長度、管材等信息傳到三維模型中，并進(jìn)行深入分析，盡量有效利用建筑材料，節(jié)約工程成本。

6. 材料統(tǒng)計

材料管理作為BIM管理不可或缺的組成部分，在模板建設(shè)階段，BIM負(fù)責(zé)人應(yīng)基于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對各類構(gòu)件屬性進(jìn)行定義，以限制參數(shù)的方式使其具備更多有信息。科學(xué)使用軟件配置的材料報表功能將特定材料的規(guī)格、長度及數(shù)目進(jìn)行精準(zhǔn)統(tǒng)計，對立管管道系統(tǒng)進(jìn)行定義，完善各構(gòu)件樓層等參數(shù)，以確保材料統(tǒng)計分層、分系統(tǒng)。對設(shè)備及管配件之外的管道管線長度增加3%的補(bǔ)償系數(shù)，可在各項指標(biāo)合格基礎(chǔ)下，有效降低施工人員材料統(tǒng)計耗時。

7. 信息交互及存儲安全

BIM管理相較于傳統(tǒng)工程管理，更加依靠電子媒介，一般可創(chuàng)建以BIM管理為核心的QQ通知群，將相關(guān)BIM小組、設(shè)計人員、業(yè)主及專業(yè)分包添加至群內(nèi)，便于相關(guān)信息能夠快速傳達(dá)到所有人手上。BIM原始模型與后續(xù)模型都應(yīng)儲存在公司對應(yīng)BIM中心服務(wù)器內(nèi)，BIM負(fù)責(zé)人要及時將變更副本傳輸至群中，并通告其所有變動。除此外，若非出現(xiàn)急需由上級協(xié)調(diào)才能解決的問題，BIM項目管理人員無需碰頭進(jìn)行線下會議。

8. 現(xiàn)場應(yīng)用管理

（1）變更BIM。任何階段的施工都存在工程變更情況，對于預(yù)埋到調(diào)試過程中工程系統(tǒng)出現(xiàn)的所有變動，不論其程度大小，都會對最終材料統(tǒng)計及工程圖紙造成影響。BIM項目負(fù)責(zé)人需要依據(jù)變動進(jìn)行模型的維護(hù)變更，并將原始模型及文本進(jìn)行額外存儲，便于結(jié)賬核查。對變更后的模型應(yīng)當(dāng)通過事先配置的信息交流平臺傳遞給每個成員，并儲存至服務(wù)器中，以便回溯查閱。

（2）生成圖紙及施工交底。所有專業(yè)所需的施工平面圖應(yīng)當(dāng)確保在施工開始前生成，并進(jìn)行審核校驗，在諸如公共走廊與機(jī)房等機(jī)電管道繁多的地帶，需要另外生成剖面圖、立面圖與3D詳圖。施工人員可通過專項方案及BIM圖紙對作業(yè)班底進(jìn)行施工交底。為有效組織各專業(yè)施工人員合作，避免糾紛返工、工時與材料浪費(fèi)等現(xiàn)象出現(xiàn)，要求每位工人都應(yīng)詳細(xì)了解施工所需的3D詳圖。

（3）模擬施工。考慮到機(jī)房等區(qū)域存在大型管道及層次施工，在此區(qū)域工程可使用4D進(jìn)度及VDCI藝方案進(jìn)行模擬，將大型設(shè)備與管道作業(yè)工序進(jìn)行直觀反映，從而科學(xué)安排各專業(yè)施工先后次序。

四、機(jī)電安裝工程中的機(jī)電管理

設(shè)備的安全安裝以及正常運(yùn)行，需要結(jié)合前期的安裝過程，對每一個安裝步驟進(jìn)行了解和掌握，對所涉及的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有目的、有規(guī)劃地點(diǎn)檢，并形成點(diǎn)檢記錄。點(diǎn)檢記錄中應(yīng)該體現(xiàn)機(jī)電的通電是否正常、系統(tǒng)的運(yùn)行是否正常，視屏顯示器能否準(zhǔn)確顯示、各操作按鈕是否正常。

機(jī)電的點(diǎn)檢記錄還應(yīng)該參考機(jī)電安全操作規(guī)程，機(jī)電操作人員應(yīng)該定期對機(jī)器進(jìn)行保養(yǎng)，對經(jīng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄和存檔，并以書面的形式形成故障處理方案。在機(jī)電運(yùn)行時，每出現(xiàn)一次故障，就應(yīng)該立即停止設(shè)備運(yùn)行。由機(jī)電維修人員對故障維修，輸出維修報告和故障處理方案報告。故障解除后，對其他的同類型的機(jī)電進(jìn)行排查，以確保整體的合格性。

五、結(jié)語

綜上所述，本文在對BIM技術(shù)研究時，對BIM技術(shù)的使用過程以及使用方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述。本文認(rèn)為，在結(jié)合實際環(huán)境的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)不斷完善技術(shù)過程，不斷對工藝過程和技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)和完善，有目的性地對系統(tǒng)的碰撞試驗、控制和解決風(fēng)險、BIM技術(shù)中的成本管理、機(jī)電安裝工程中的機(jī)電管理進(jìn)行探討，望其能對相關(guān)技術(shù)的完善和使用做出貢獻(xiàn)。