基于BIM技術(shù)的管線密集區(qū)域管道綜合排布研究

摘要：為了提高機(jī)電安裝工程管線密集區(qū)域的施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，基于BIM技術(shù)對(duì)管線密集區(qū)域進(jìn)行管道綜合排布技術(shù)進(jìn)行研究。在機(jī)電安裝工程施工前，利用BIM技術(shù)相關(guān)軟件將各專業(yè)圖紙進(jìn)行建模，通過碰撞檢查對(duì)管線密集區(qū)域各專業(yè)管線進(jìn)行二次優(yōu)化排布。對(duì)二次優(yōu)化后模型進(jìn)行凈高分析，在凈高滿足設(shè)計(jì)要求的前提下能夠盡可能提高空間利用率，并且通過軟件對(duì)管道支架進(jìn)行受力驗(yàn)算，確保支架經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。最終確定各專業(yè)管線位置標(biāo)高，導(dǎo)出平面圖及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)剖面圖用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅有利于快速、高效完成管線復(fù)雜部位的施工任務(wù)，同時(shí)有利于節(jié)約資源，提高施工質(zhì)量和觀感質(zhì)量，并可為后期運(yùn)維階段提供可靠保障。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；機(jī)電安裝；模型建立；管線優(yōu)化；碰撞檢查；凈高分析

0 " 引言

目前，建筑工程施工通常是按設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，但由于建筑機(jī)電各專業(yè)圖紙都是由不同人員設(shè)計(jì)的，平面設(shè)計(jì)圖未能規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致在施工過程中各專業(yè)管線交叉作業(yè)多，施工困難。尤其機(jī)電安裝工程，可能各專業(yè)施工隊(duì)伍不是一批人，加上各專業(yè)施工進(jìn)度快慢不同，導(dǎo)致工程進(jìn)度緩慢，材料不能合理利用，成品觀感差，項(xiàng)目人員協(xié)調(diào)管理工作量大。

建筑機(jī)電工程中的地下車庫、公共走廊及設(shè)備機(jī)房等部位，管線密集、空間有限，工程量占全部機(jī)電工程比例大。機(jī)電工程施工過程中，往往因機(jī)電各專業(yè)圖紙分開設(shè)計(jì)，各專業(yè)施工班組不同施工，導(dǎo)致機(jī)電安裝工程各專業(yè)安裝時(shí)交叉作業(yè)多，施工配合困難，尤其在管線復(fù)雜區(qū)域，安裝更為困難。

為了提高機(jī)電安裝工程管線密集區(qū)域的施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，本文基于BIM技術(shù)對(duì)管線密集區(qū)域進(jìn)行管道綜合排布技術(shù)進(jìn)行研究。應(yīng)用BIM技術(shù)不僅有利于快速、高效完成管線復(fù)雜部位的施工任務(wù)，同時(shí)有利于節(jié)約資源，提高施工質(zhì)量和觀感質(zhì)量，并可為后期運(yùn)維階段提供可靠保障。

1 " 工程概況

我單位施工的某學(xué)校項(xiàng)目對(duì)工程質(zhì)量要求高、工期緊，地下一層走廊部位寬度2000mm，凈高4500mm，需要在2800mm的范圍內(nèi)進(jìn)行精裝修吊頂，走廊內(nèi)最大的梁高800mm，如果將其中的燈具安裝空間和龍骨扣除掉，可能導(dǎo)致機(jī)電管線實(shí)際的安裝空間不足。同時(shí)該位置設(shè)計(jì)了150mm的采暖管4根、150mm的噴淋管道2根、100mm的消火栓管道1根，400mm×200mm、300mm×200mm橋架各1組，800mm×400mm的風(fēng)管1組，65mm給水管道1根，施工專業(yè)較多，管線復(fù)雜，空間狹小，各專業(yè)管線的布設(shè)困難。

2 " 基于BIM的管線復(fù)雜區(qū)域綜合排布流程

BIM技術(shù)簡(jiǎn)單來說，就是利用軟件將建筑物以模型的形式展現(xiàn)出來，并且對(duì)這個(gè)模型賦予自身的信息數(shù)據(jù)。人們利用模型信息數(shù)據(jù)完善建筑，可為建造出更為舒適合理美觀的建筑物打好基礎(chǔ)，從而提高居住、生活的舒適度。

基于BIM的管線復(fù)雜區(qū)域綜合排布流程見圖1。其具體流程如下：施工準(zhǔn)備→熟悉各專業(yè)圖紙→分專業(yè)建模→全專業(yè)模型整合→模型一次優(yōu)化→模型碰撞檢查→模型二次優(yōu)化→模型凈高分析→綜合支架運(yùn)算→分專業(yè)模型標(biāo)注→分專業(yè)出圖→技術(shù)交底→現(xiàn)場(chǎng)管段加工→現(xiàn)場(chǎng)安裝→安裝效果檢查。

3 " 管線復(fù)雜區(qū)域綜合排布施工要點(diǎn)

3.1 " 各專業(yè)建模

據(jù)公司建模標(biāo)準(zhǔn)，利用revit建模軟件對(duì)地下一層進(jìn)行全專業(yè)模擬建模，根據(jù)各專業(yè)圖紙，按照設(shè)計(jì)將各專業(yè)管線敷設(shè)在項(xiàng)目模型中，形成初步機(jī)電各專業(yè)模型。機(jī)電各專業(yè)管線局部模型如圖2所示。

3.2 " 對(duì)綜合管線進(jìn)行一次優(yōu)化

通過初步模型與結(jié)構(gòu)模型的三維查看發(fā)現(xiàn)各專業(yè)管線排布混亂，交叉點(diǎn)較多，不利于后期運(yùn)行維修，且管道支架最低部分超出了吊頂安裝高度，滿足不了凈高要求。利用模型的可視化及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，遵循管道排布原則，將各專業(yè)管道的走向，標(biāo)高、位置重新進(jìn)行了優(yōu)化排布。利用綜合支架將管道排布了上下兩層，減少了不必要的支架浪費(fèi)，如圖3所示。從圖3可以看出，優(yōu)化后的模型交叉部位明顯減少，空間也得到了有效的利用，觀感良好。

3.3 " 對(duì)綜合排布的管線進(jìn)行碰撞檢查

將一次優(yōu)化后的模型進(jìn)行碰撞檢查，通過魯班軟件自動(dòng)查找二維設(shè)計(jì)圖紙中存在的碰撞問題，并對(duì)每個(gè)碰撞點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)部位查看，分析和篩選相應(yīng)碰撞問題。對(duì)發(fā)現(xiàn)的各種必須碰撞與非必須碰撞進(jìn)行歸納整理，形成碰撞檢測(cè)報(bào)告。機(jī)電各專業(yè)管線碰撞檢測(cè)分析報(bào)告如圖4所示。對(duì)照碰撞檢測(cè)報(bào)告，逐個(gè)調(diào)整管道位置與標(biāo)高，解決部分非必須碰撞管道的碰撞問題。單個(gè)碰撞點(diǎn)查看調(diào)整如圖5所示。機(jī)電各專業(yè)管線二次優(yōu)化排布圖如圖6所示。在實(shí)際施工前預(yù)先解決問題，有利于減少施工時(shí)不必要的浪費(fèi)。

3.4 " 對(duì)綜合排布的管線進(jìn)行凈高分析

管線綜合布置既要避開管線間的碰撞問題，又要保證足夠的高度。管線互相避讓，容易引起高度空間凈高不足。此類問題肉眼難以識(shí)別，通過軟件設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)高度后，軟件自動(dòng)計(jì)算后并以軟件系統(tǒng)設(shè)置中不同顏色予以顯示，可以直觀查看每層凈空情況。機(jī)電各專業(yè)管線凈高分析如圖7所示。確定最低管道的標(biāo)高，形成凈高分析報(bào)告，對(duì)于凈高不符合要求的管道進(jìn)行局部調(diào)整，最終使凈高滿足設(shè)計(jì)要求。然后進(jìn)行動(dòng)畫漫游查看，確定最終模型。機(jī)電各專業(yè)管線凈高分析報(bào)告如圖8所示。

3.5 " 綜合支架承重驗(yàn)算

對(duì)優(yōu)化后的管道進(jìn)行綜合排布，形成綜合支架，通過建模大師（機(jī)電）“支吊架驗(yàn)算”功能，先對(duì)綜合支架上所承載的水管荷載、風(fēng)管荷載、橋架荷載等進(jìn)行受力驗(yàn)算，之后再對(duì)支架焊縫、膨脹螺栓進(jìn)行受力驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果滿足安全及使用功能要求，形成受力驗(yàn)算書。

3.6 " 出各專業(yè)CAD圖紙

根據(jù)最終模型在revit中分專業(yè)進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，出各專業(yè)CAD圖紙，對(duì)于復(fù)雜部位、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)出剖面圖或部位詳圖。剖面節(jié)點(diǎn)圖如圖9所示。施工前管理人員根據(jù)三維模型對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行交底，對(duì)于復(fù)雜部位做三維交底視頻。三維交底視頻可讓作業(yè)人員更直觀的看到施工順序、管道走向等。

4 " 應(yīng)用效果分析

該學(xué)校項(xiàng)目是多棟公用建筑，地下一層走廊管道復(fù)雜，局部空間狹小，管道布置困難。鑒于此，項(xiàng)目部通過應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)管道進(jìn)行綜合優(yōu)化排布，盡可能采用綜合支架。通過BIM技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)測(cè)算，預(yù)估節(jié)約人工費(fèi)約2萬元，材料費(fèi)約3萬元，工期約20天。應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)地下一層走廊綜合管線及狹小部位優(yōu)化排布，完美解決了空間不足，管道綜合排布的問題，節(jié)約了材料，提高了空間利用率。

該項(xiàng)目地下二層的消防泵房及制冷換熱機(jī)房設(shè)備多，且尺寸大，管線錯(cuò)綜復(fù)雜。利用BIM技術(shù)提前規(guī)劃設(shè)備吊裝路線，對(duì)管道設(shè)備進(jìn)行合理規(guī)劃排布，最終設(shè)備間管道排布整齊，設(shè)備放置合理。以三維視頻形式對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底，作業(yè)人員能夠清楚直觀的看到管線的走向位置，提高了安裝質(zhì)量和安裝效率。

5 " 結(jié)束語

為了提高機(jī)電安裝工程管線密集區(qū)域的施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，本文基于BIM技術(shù)對(duì)管線密集區(qū)域進(jìn)行管道綜合排布技術(shù)進(jìn)行研究。

在機(jī)電安裝工程施工前，利用BIM技術(shù)相關(guān)軟件將各專業(yè)圖紙進(jìn)行建模，通過碰撞檢查對(duì)管線密集區(qū)域各專業(yè)管線進(jìn)行二次優(yōu)化排布。對(duì)二次優(yōu)化后模型進(jìn)行凈高分析，在凈高滿足設(shè)計(jì)要求的前提下能夠盡可能提高空間利用率，并且通過軟件對(duì)管道支架進(jìn)行受力驗(yàn)算，確保支架經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。最終確定各專業(yè)管線位置標(biāo)高，導(dǎo)出平面圖及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)剖面圖用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。在實(shí)際施工當(dāng)中充分利用BIM技術(shù)，全面、多角度提高建筑工程的適用性、合理性、美觀性，可為我國(guó)工程施工建設(shè)行業(yè)的發(fā)展提供更多長(zhǎng)效的動(dòng)力。

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