機(jī)場航站樓弱電消防BIM正向設(shè)計實(shí)踐

摘要：機(jī)場航站樓作為典型的大型公共建筑，其建筑空間關(guān)系復(fù)雜，功能分區(qū)多樣性高，對設(shè)計工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。其中弱電消防專業(yè)因自身設(shè)備數(shù)量種類多，與其他專業(yè)聯(lián)系緊密，BIM正向設(shè)計推進(jìn)阻力較大。本文結(jié)合某大型4F機(jī)場航站樓的全正向設(shè)計經(jīng)驗，分析了機(jī)場航站樓弱電消防設(shè)計的難點(diǎn)，梳理了弱電消防與各專業(yè)間的配合流程，挖掘與其他機(jī)電專業(yè)間的信息交互方式，基于自研的二次開發(fā)插件實(shí)現(xiàn)高效的BIM正向設(shè)計。

關(guān)鍵詞：正向BIM設(shè)計；機(jī)場航站樓；弱電消防；二次開發(fā)插件

隨著項目對于設(shè)計交付的精細(xì)程度要求越來越高，同時國家大力推進(jìn)建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）的交付，正向BIM設(shè)計已成為未來設(shè)計的發(fā)展趨勢。

而隨著BIM技術(shù)在設(shè)計中的大范圍應(yīng)用，軟件適用性不強(qiáng)、設(shè)計配合流程的不完善、生產(chǎn)效率退步等問題也逐漸暴露，并嚴(yán)重影響了項目推進(jìn)及成果交付，其中尤以機(jī)電設(shè)計為甚。因此，為了滿足項目交付需求，迎合未來精細(xì)設(shè)計、智慧設(shè)計的發(fā)展趨勢，各設(shè)計專業(yè)亟須定制化、高效率的設(shè)計輔助插件，完善的BIM配合提資流程，讓設(shè)計師能更為高效地完成設(shè)計工作［1］。

此外，精細(xì)、準(zhǔn)確的BIM模型還可助力機(jī)電設(shè)備信息統(tǒng)計、投資控制、項目審計等工作。結(jié)合設(shè)備的運(yùn)維管理平臺，可更直觀地實(shí)現(xiàn)全生命周期的運(yùn)維管理。

目前三維設(shè)計中雖有部分插件可以支撐設(shè)計［2］，但是針對具體項目級別的設(shè)計仍顯得不夠便捷，且大型項目存在經(jīng)常修改的情況時，問題尤為突出，而目前以及以后的項目都是功能多變且越來越復(fù)雜，數(shù)字化靈動地應(yīng)對這些復(fù)雜多變的場景成為以后三維數(shù)字化設(shè)計的發(fā)展方向和趨勢。

1機(jī)場航站樓弱電消防設(shè)計特點(diǎn)

1.1自身建筑特點(diǎn)

機(jī)場航站樓作為典型的大型公共建筑，其建筑體量根據(jù)機(jī)場旅客吞吐量而定。國內(nèi)4F級機(jī)場航站樓，建筑面積一般不小于30萬平方米；4E級機(jī)場航站樓，建筑面積一般不小于10萬平方米。考慮到旅客視覺觀感及復(fù)雜的行李運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)，其建筑形式多呈現(xiàn)出大空間錯落復(fù)雜的形式。

1.2火災(zāi)自動報警系統(tǒng)特點(diǎn)

正因為空間關(guān)系上的錯綜復(fù)雜，為機(jī)電專業(yè)的管線敷設(shè)及設(shè)備布放帶來了一定的挑戰(zhàn)。其防火分區(qū)也并非類似傳統(tǒng)建筑，引入了防火控制區(qū)、防火隔離帶、防火倉、獨(dú)立防火單元等概念措施，以解決大空間的火災(zāi)撲救及疏散不能滿足建筑防火規(guī)范［3］及火警規(guī)范［4］的問題。因此火災(zāi)探測器的設(shè)置需充分了解建筑的空間關(guān)系，對于高大空間及管廊等特殊區(qū)域還需采用圖像型火焰探測器、吸氣式感煙火災(zāi)探測器、線型光束感煙探測器、分布式光纖感溫火災(zāi)探測器等多種特殊火災(zāi)探測手段；對于機(jī)場航站樓這種重要公共建筑，一般還要求采用環(huán)形總線回路形式以增加系統(tǒng)的可靠性。

1.3消防聯(lián)動控制系統(tǒng)特點(diǎn)

消防聯(lián)動主要關(guān)聯(lián)其他機(jī)電專業(yè)的設(shè)備需求。暖通專業(yè)涉及補(bǔ)風(fēng)、送風(fēng)、排煙系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)及末端風(fēng)閥的聯(lián)動控制；消防水專業(yè)涉及消火栓、噴淋、水炮系統(tǒng)的水泵即末端設(shè)備的聯(lián)動控制，還包括氣體滅火、穩(wěn)壓系統(tǒng)的聯(lián)動控制；強(qiáng)弱電專業(yè)包括切非消防負(fù)荷、防火卷簾、門禁釋放、廣播強(qiáng)啟等系統(tǒng)的聯(lián)動控制。由于弱電消防專業(yè)需接收以上各系統(tǒng)的聯(lián)動提資需求，在設(shè)計過程中也需要不斷接收提資，導(dǎo)致整個弱電消防系統(tǒng)設(shè)計呈現(xiàn)不斷調(diào)整、難以閉合的狀態(tài)。

2輔助工具開發(fā)與應(yīng)用

2.1開發(fā)平臺

本次BIM正向設(shè)計采用Revit2019作為基礎(chǔ)平臺軟件，Revit是Autodesk公司一套系列軟件的名稱。Revit系列軟件是專為建筑信息模型（BIM）構(gòu)建的，可幫助建筑設(shè)計師設(shè)計、建造和維護(hù)質(zhì)量更好、能效更高的建筑。

二次開發(fā)集成開發(fā)環(huán)境采用Visualstudio2022。該軟件并不是單個的開發(fā)軟件，而是一套開發(fā)工具集，它能為用戶提供UML工具、代碼管控工具、集成開發(fā)環(huán)境（IDE）等，其包含重構(gòu)、導(dǎo)航、Debug調(diào)試基本功能，擁有更快的加載編譯，更多協(xié)作和智能功能也是該軟件和同類型軟件相比的優(yōu)勢所在，一款程序的所有生命周期幾乎都能通過這個軟件來完成。

2.2輔助工具功能

2.2.1消火栓按鈕自動布置

該功能為在模型中自動讀取選中區(qū)域的消火栓位置，并在對應(yīng)的位置生成消火栓按鈕。其不僅是單純在二維視圖中替換，消火栓按鈕相對樓層標(biāo)高也是根據(jù)消防栓標(biāo)高進(jìn)行換算的。

2.2.2模塊箱聯(lián)動點(diǎn)位統(tǒng)計

基于各機(jī)電專業(yè)采用定制族庫，機(jī)電提資設(shè)備可自帶提資聯(lián)動交互信息。該功能定制模塊箱圖元已實(shí)現(xiàn)將聯(lián)動交互信息條目寫入屬性中。在平面視圖中框選接入該模塊箱的聯(lián)動設(shè)備，程序?qū)⒆詣佑嬎悴⒓涌偹枰腎/O模塊數(shù)量，并將計算結(jié)果賦值到對應(yīng)的模塊箱，使之能統(tǒng)計出相應(yīng)的模塊箱中的I/O模塊數(shù)量。

2.2.3消防端子箱系統(tǒng)圖生成

消防端子箱的生成由兩個部分組成，消防回路參數(shù)化族和消防端子箱參數(shù)化族。

消防回路參數(shù)化族對消防回路中所連接的感煙探測器、短路隔離器、I/O模塊及所聯(lián)動的設(shè)備進(jìn)行了預(yù)設(shè)。

消防端子箱參數(shù)化族則對端子箱回路數(shù)量、消防泵、消防風(fēng)機(jī)、區(qū)域顯示器等多線設(shè)備的類型進(jìn)行了預(yù)設(shè)。

在設(shè)計過程中，在平面視圖中依次框選消防回路所對應(yīng)的設(shè)備，程序可以對應(yīng)計算統(tǒng)計每個回路所涉及的設(shè)備數(shù)量，并生成多個對應(yīng)的消防回路系統(tǒng)。在對應(yīng)的回路系統(tǒng)生成后，程序?qū)⒒芈废到y(tǒng)按所選次序組裝到消防端子箱系統(tǒng)，即可生成整個消防端子箱系統(tǒng)。

3弱電消防BIM正向設(shè)計實(shí)踐

3.1BIM正向設(shè)計現(xiàn)狀

我院作為國內(nèi)大型民用建筑設(shè)計單位承接了多個國內(nèi)大型機(jī)場航站樓的設(shè)計工作。

項目1為較早設(shè)計的項目，全專業(yè)均為二維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計。專業(yè)間配合難度較大，尤其是涉及機(jī)電專業(yè)間的信息交換，后續(xù)修改檢查帶來了較大工作量。

項目2為近年設(shè)計的項目，土建專業(yè)相關(guān)軟件及插件較為成熟，具備全正向設(shè)計的條件。然而機(jī)電專業(yè)正處于摸索階段，部分主要管線、橋架、風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備實(shí)現(xiàn)了BIM正向設(shè)計。由于弱電消防涉及的末端點(diǎn)位數(shù)量巨大，相關(guān)的輔助插件及專業(yè)間的信息交換流程亦不成熟，并未采用全系統(tǒng)正向設(shè)計，僅實(shí)現(xiàn)了橋架的碰撞調(diào)整配合工作。在設(shè)計后期出現(xiàn)了機(jī)電專業(yè)的交互提資反復(fù)在二維CAD和三維BIM切換，嚴(yán)重影響了設(shè)計效率。弱電消防的聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計效率甚至劣于傳統(tǒng)二維設(shè)計。

項目3為近期完成設(shè)計的項目，設(shè)計流程及插件工具均趨于成熟，全專業(yè)均實(shí)現(xiàn)了BIM正向設(shè)計，其中機(jī)電專業(yè)共用同一個中心文件，實(shí)現(xiàn)了信息流的暢通交互。

所列的三個項目僅代表我院近年來BIM正向設(shè)計工作開展上所經(jīng)歷的幾個階段。

3.2項目概況

以項目3為例，對弱電消防BIM正向設(shè)計中的工作進(jìn)行介紹。

項目3為建筑面積50萬平方米的新建機(jī)場航站樓，近機(jī)位登機(jī)口95個，遠(yuǎn)機(jī)位登機(jī)口16個；目標(biāo)年2030年，旅客設(shè)計吞吐量4000萬/年人次，其中含國內(nèi)旅客3100萬/年人次，國際旅客900萬/年人次。

整個建筑由A～E五個指廊及F區(qū)大廳構(gòu)成，自B1F至L3夾層合計7層，總建筑高度44.65米。

3.3專業(yè)間信息交互

由于機(jī)場航站樓項目的體量巨大，在專業(yè)間采用了相對的分離模式，即建筑單專業(yè)模型、結(jié)構(gòu)單專業(yè)模型，給排水、暖通、電氣三個專業(yè)合用一個MEP模型。其次，拆分成3個專業(yè)模型后還需要根據(jù)每個專業(yè)的項目規(guī)模進(jìn)一步拆分。根據(jù)實(shí)際情況，拆分成了A、B、C、D、E5個指廊和F大廳區(qū)共計6個MEP模型。

MEP與建筑和結(jié)構(gòu)之間采用鏈接的方式進(jìn)行信息交互配合，MEP之間采用共中心文件同步的模式進(jìn)行信息交互配合。

3.3.1與建筑專業(yè)的交互配合

在鏈接建筑的模型后，需要建筑給出對應(yīng)的提資視圖。建筑需要向弱電消防專業(yè)提供的提資視圖有提資設(shè)備—平面圖和提資設(shè)備—吊頂圖。

3.3.1.1提資設(shè)備—平面圖

在提資設(shè)備—平面圖中需要注意的提資要點(diǎn)為：閉合的房間及房間名稱標(biāo)注；防火門、防火卷簾；樓梯的方向；非結(jié)構(gòu)墻采用細(xì)線無填充。

3.3.1.2提資設(shè)備—吊頂圖

在提資設(shè)備—吊頂圖中需要注意的提資要點(diǎn)為：對應(yīng)的吊頂區(qū)域邊界；非實(shí)吊頂?shù)溺U空率。

弱電消防專業(yè)需要向建筑專業(yè)提出的視圖為：提資建筑—機(jī)房及留洞圖。

3.3.2與結(jié)構(gòu)專業(yè)的交互配合

與結(jié)構(gòu)專業(yè)的配合主要是接收與結(jié)構(gòu)相關(guān)的豎向構(gòu)件和梁圖。火警探測器的布置需要依據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB5011620136.2.3）規(guī)定，探測器的布置需要結(jié)合梁的關(guān)系進(jìn)行布置。

梁圖的提資視圖可通過過濾器來進(jìn)行顏色的區(qū)分，使得設(shè)計師能快速根據(jù)情況進(jìn)行布置。以梁突出頂板的凈高進(jìn)行分界，0～200mm、200～600mm、600mm以上分別以不同顏色區(qū)分，便于弱電消防專業(yè)核對。

3.3.3與給排水專業(yè)的交互配合

使用提資視圖樣板——水專業(yè)需要聯(lián)動的設(shè)備全部在視圖中顯示，用于弱電消防專業(yè)核對相關(guān)資料，弱電消防專業(yè)內(nèi)部使用視圖樣板直接過濾接受相關(guān)的閥門、管道附件，使用前文的插件輔助功能實(shí)現(xiàn)消火栓按鈕追蹤定位消火栓并一鍵同位置布放。

此外應(yīng)注意與給排水專業(yè)協(xié)同商討水炮的安裝位置和方式，便于規(guī)劃水炮控制和供電線纜的敷設(shè)方式。

3.3.4與暖通專業(yè)的交互配合

使用提資視圖樣板——暖通需要聯(lián)動的設(shè)備全部在視圖中顯示，用于弱電消防專業(yè)核對相關(guān)資料，弱電消防專業(yè)內(nèi)部使用視圖樣板直接過濾接收相關(guān)的閥門、管道附件。

暖通專業(yè)因末端風(fēng)閥種類及數(shù)量眾多，本次項目與暖通專業(yè)共合計創(chuàng)建參數(shù)風(fēng)閥16種，全項目累積提資風(fēng)閥3452個。正因為使用同一中心文件協(xié)調(diào)設(shè)計，風(fēng)閥的變化可實(shí)時反饋，弱電消防布線可自動追隨風(fēng)閥移動，實(shí)現(xiàn)正式出圖時風(fēng)閥零誤差。

3.3.5與強(qiáng)電專業(yè)的交互配合

使用提資視圖樣板——強(qiáng)電需要聯(lián)動的設(shè)備全部在視圖中顯示，并填寫相關(guān)參數(shù)，用于強(qiáng)電專業(yè)核對相關(guān)資料，消防聯(lián)動平面使用視圖樣板直接過濾接收相關(guān)的配電箱。

因風(fēng)機(jī)設(shè)備的消防聯(lián)動控制是通過配電箱實(shí)現(xiàn)的，需要強(qiáng)電專業(yè)手動填寫配電箱數(shù)據(jù)，這勢必會增加強(qiáng)電專業(yè)的工作量。但對于強(qiáng)電專業(yè)來說，設(shè)備信息完善有利于其自身后續(xù)功能插件的開發(fā)，基于設(shè)備信息我院同樣開發(fā)了配電系統(tǒng)圖快速生成的工具以提供設(shè)計效率。

3.4成果交付

本項目弱電消防圖紙共交付283張，其中所有平面圖及回路系統(tǒng)圖均采用REVIT直出，部分系統(tǒng)架構(gòu)圖及安裝大樣圖采用CAD出圖，BIM實(shí)際直出率達(dá)到77%。此外應(yīng)用REVIT的明細(xì)表二次開發(fā)，對模型中的主要設(shè)備進(jìn)行了數(shù)量復(fù)核，極大地減小了設(shè)備統(tǒng)計的工作量。

作為BIM設(shè)計的傳統(tǒng)優(yōu)勢，在管綜優(yōu)化上也完成了相應(yīng)的工作，實(shí)現(xiàn)弱電消防設(shè)備橋架0碰撞，為后續(xù)施工排產(chǎn)節(jié)約了時間。

結(jié)語

本文以某大型4F機(jī)場航站樓的全正向設(shè)計為例，分析了機(jī)場航站樓弱電消防設(shè)計的難點(diǎn)，梳理了弱電消防與各專業(yè)間的配合流程，挖掘與其他機(jī)電專業(yè)間的信息交互方式。基于自研的二次開發(fā)插件實(shí)現(xiàn)高效的BIM正向設(shè)計，為后續(xù)其他項目的全正向設(shè)計提供了技術(shù)參考。此外我院也正在開發(fā)自研三維設(shè)計平臺，文中所提及的功能也正在進(jìn)行適配移植工作，相信未來的正向設(shè)計將越來越智能。

參考文獻(xiàn)：

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［2］張健，魏志剛.高大空間消防參數(shù)化設(shè)計方法研究［J］.建筑電氣，2022，41（01）：1620.

［3］公安部天津消防研究所，公安部四川消防研究所.GB500162014建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018年版）［S］.北京：中國計劃出版社，2018.

［4］公安部沈陽消防研究所.GB501162013火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2014.

項目基金：中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司青年科技研發(fā)計劃課題，課題名稱：基于BIM的大型機(jī)場弱電消防系統(tǒng)正向設(shè)計及應(yīng)用研究，課題編號：R202266EY2023

作者簡介：陸家明（1993—），男，漢族，黑龍江牡丹江人，碩士，中級職稱，研究方向：建筑電氣與智能化設(shè)計。