BIM技術(shù)在機(jī)電工程中的應(yīng)用

建筑中機(jī)電專業(yè)的管線布置設(shè)計(jì)比起建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說要復(fù)雜得多，尤其是各種碰撞問題的解決，始終是一大難點(diǎn)。傳統(tǒng)二維機(jī)電設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谛畔⒈磉_(dá)、可讀性、修改、更新、交互性和可視化等方面存在不足之處，在協(xié)調(diào)溝通中易存在問題而引發(fā)碰撞，從而導(dǎo)致在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)返工而增加成本。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，是建筑業(yè)的一次全新的革命。BIM技術(shù)在機(jī)電建模中的應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)和施工的重要組成部分[1]。利用BIM建模軟件和建筑信息構(gòu)建起三維的模型，模擬建筑物的真實(shí)信息。這種建模方式不僅可以提供更直觀的設(shè)計(jì)效果，減少設(shè)計(jì)沖突和錯(cuò)誤，并提高設(shè)計(jì)的靈活性和效率[2]。

一、工程概況

本工程以某科技館為例，科技館的機(jī)電管線包括給水、排水、噴淋和消防管道、空調(diào)風(fēng)和空調(diào)水系統(tǒng)管道、強(qiáng)電和弱電橋架?？萍拣^項(xiàng)目總建筑面積13254 平方米，建筑高度 36.9米。為一類中高層公共建筑，項(xiàng)目抗震設(shè)防烈度設(shè)計(jì)為 7 度。項(xiàng)目地下1 層地上7層，結(jié)構(gòu)形式主要是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。

二、BIM技術(shù)應(yīng)用

（一）BIM 建模軟件

在眾多BIM建模軟件中，本研究選擇由Revit和MagiCAD構(gòu)建建筑模型和機(jī)電模型，進(jìn)行管網(wǎng)綜合優(yōu)化、碰撞檢查、空洞預(yù)留、設(shè)置支吊架。之所以選擇這兩款軟件是因?yàn)?，Revit是我國(guó)建筑業(yè)中常用的軟件之一，而MagiCAD是在 Revit基礎(chǔ)上安裝的插件，兩者自成一體，減少了軟件間不兼容而出現(xiàn)的一系列麻煩。且二者容易上手操作方便省時(shí)省力，能解決多專業(yè)合作的問題，多專業(yè)交叉兼容性好、不存在專業(yè)壁壘、多專業(yè)合作可以實(shí)時(shí)修改；同時(shí)具有強(qiáng)大的聯(lián)動(dòng)功能，平、立、剖面、明細(xì)表雙向關(guān)聯(lián)，一處修改，處處更新，自動(dòng)避免重復(fù)勞動(dòng)，減輕了審圖的工作量；節(jié)約成本，減少設(shè)計(jì)變更，加快工期，提高工作效率。

（二）模型創(chuàng)建

需要把各專業(yè)的二維設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)換為BIM模型稱為“翻?！薄＝?jīng)過翻模將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維的BIM模型，由于科技館項(xiàng)目規(guī)模大、機(jī)電管線復(fù)雜密集，需要不斷調(diào)整和改動(dòng)，才能保證構(gòu)建模型的準(zhǔn)確性。首先使用revit軟件創(chuàng)建科技館的柱、梁、板、墻、樓梯、門、窗等建筑模型，在使用revit和MgiCAD軟件創(chuàng)建水系統(tǒng)模型，包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)模型；電系統(tǒng)模型包括強(qiáng)電橋架、弱電橋架的建模；空調(diào)系統(tǒng)模型包括空調(diào)水系統(tǒng)和空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)。在機(jī)電管線模型繪制過程中，先分專業(yè)分系統(tǒng)進(jìn)行繪制模型。初步排布方案確定后，各專業(yè)就可以協(xié)同建模了，建模在同一個(gè)樣板文件中建模，保證建模標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、成果的一致性。在建模過程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和施工要求，來設(shè)置管道的起止點(diǎn)、管徑、材質(zhì)、連接方式等參數(shù)，并確保管道與設(shè)備的連接正確。

機(jī)電模型的繪制的基本要求，首先機(jī)電管線進(jìn)行最優(yōu)排位，最大程度減少管道所占凈空高度，滿足建筑使用對(duì)凈空高度的要求。計(jì)算機(jī)電凈高時(shí)，尤其注意對(duì)標(biāo)高嚴(yán)格要求而且管線較多區(qū)域的機(jī)電凈標(biāo)高，更加需要重視。通常梁下500-700mm左右空間作為機(jī)電管線布置空間，具體可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。繪制過程要兼顧安裝美觀性，從整體考慮，遵循平衡、避免管線過分集中，分散原則，節(jié)省空間[3]。

給排水專業(yè)建模時(shí)各系統(tǒng)命名要與圖紙保持一致，按圖紙要求設(shè)置管線坡度，各類閥門按圖紙中的位置設(shè)置。暖通專業(yè)建模除包括風(fēng)管和水管還有與管線連接的各種設(shè)備，如：風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)口、散流器等。電氣專業(yè)建模要求要建出強(qiáng)電橋架和弱電橋架的模型，同時(shí)注意強(qiáng)弱電橋架的連接位置的處理。科技館的綜合管線包括給水、排水、噴淋、消防管道、通風(fēng)管道、強(qiáng)電和弱電橋架，在盡可能滿足上述要求的前提下創(chuàng)建建筑模型和水、暖、電的模型.建筑模型如圖 1 所示。

（三）管綜優(yōu)化

機(jī)電管線的布置原則：大管優(yōu)先，小管讓大管；有壓管讓無壓管；電氣管線避熱避水，水管的垂直下方不宜布置電氣線路；水管和橋架布置在上層，風(fēng)管布置在下層；如果同時(shí)有重力水管道，則風(fēng)管布置在最上層，水管和橋架布置在下層[4]。

建筑、水、暖、電建模完成后，各專業(yè)模型進(jìn)行合成也就是合模。將機(jī)電系統(tǒng)中的各個(gè)管線進(jìn)行合模，即將不同的管道連接起來形成一個(gè)完整的管線系統(tǒng)。在合模過程中，需要注意管道的連接方式、角度、高度等，確保管道之間的連接緊密、無縫。在完成管線合模后，需要進(jìn)行管線的調(diào)整。調(diào)整的目的是為了優(yōu)化管線的布置，確保管道的通暢、安全和美觀。

合模是管綜非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，科技館實(shí)際項(xiàng)目中，留給機(jī)電設(shè)備管線的安裝空間一般在500mm~1000mm之間，由于管線復(fù)雜，空間也十分受限。合模后遵照管線布置的原則，在滿足凈空高度的要求下，應(yīng)充分考慮各個(gè)管線之間的空間和交叉情況，避免出現(xiàn)碰撞。合理布置管線的路徑和高度，確保它們不會(huì)相互干擾?？萍拣^的機(jī)電管線布置是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的任務(wù)，不同功能的空間對(duì)凈空高度的要求不同，同時(shí)需考慮安全性、可維護(hù)性和美觀性等因素。根據(jù)科技館的特點(diǎn)和功能，合理布置管線，確保其正常運(yùn)行和展示效果。機(jī)電管線的布置應(yīng)考慮安全和可維護(hù)性。另外，應(yīng)留有足夠的空間和通道，方便維修和更換管線[5]。本項(xiàng)目管綜后模型間圖 2。

管線綜合時(shí)，凈高不滿足要求，可以移動(dòng)部分管線的位置，當(dāng)無法移位時(shí)，可以考慮風(fēng)管是否可以變截面，原則是不改變風(fēng)管的截面積，本工程也用到了這種方法，是很有效的管綜調(diào)整辦法之一。

（四）碰撞檢查

MagiCAD具有強(qiáng)大的三維協(xié)同設(shè)計(jì)功能，可以將機(jī)電管線的模型與其他相關(guān)模型進(jìn)行檢測(cè)，可以自動(dòng)檢測(cè)機(jī)電管線之間的碰撞。對(duì)專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間的碰撞問題進(jìn)行檢查復(fù)核并形成詳細(xì)的碰撞檢查報(bào)告，可以根據(jù)軟件提供的沖突報(bào)告，快速定位和解決碰撞問題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。將繪制完成的科技館的三維模型使用MagiCAD進(jìn)行各專業(yè)之間的碰撞檢查,生成沖突報(bào)告。MagiCAD可以生成直觀的可視化展示和報(bào)告，幫助更好地理解和分析機(jī)電管線的布置情況，通過可視化展示和報(bào)告，直觀地了解管線的碰撞情況，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化管線的布置。并對(duì)每層管線的縱向碰撞進(jìn)行翻彎調(diào)整、避讓，也就是解決同層管線的碰撞，如圖3。

（五）支吊架與孔洞預(yù)留

管綜優(yōu)化完成后根據(jù)管道的布置要求，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和各個(gè)系統(tǒng)布置支吊架的標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定范圍，結(jié)合建筑和結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行支吊架的布置和孔洞預(yù)留，利用MagiCAD的支吊架功能,在管綜模型的基礎(chǔ)上安裝合理的支吊架。

孔洞套管設(shè)置，進(jìn)行管道各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置，先把管道套管的數(shù)值設(shè)置到本項(xiàng)目允許的范圍內(nèi)，再依次設(shè)置風(fēng)管和電纜橋架的數(shù)值，這樣就完成了孔洞預(yù)留的前期設(shè)置，首先選中范圍，選擇機(jī)電管線的管道，可以一個(gè)一個(gè)創(chuàng)建套管，也可以批量的進(jìn)行創(chuàng)建，最后把每個(gè)管道、風(fēng)管和電纜橋架都進(jìn)行空洞管件的創(chuàng)建，完成了空洞套管的創(chuàng)建。        

（六）工程量統(tǒng)計(jì)與建筑效果

Revit是功能強(qiáng)大,將最終完成的模型生成并導(dǎo)出導(dǎo)出材料表，可以進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)，對(duì)項(xiàng)目預(yù)算和成本控制起到重要的作用，Revit軟件內(nèi)置的明細(xì)表包括管道、管件和附件等，可以為施工備料提供依據(jù)。同時(shí) Revit模型可以導(dǎo)出gfc文件,gfc文件導(dǎo)入到廣聯(lián)達(dá)GTJ、GQI中進(jìn)行土建和安裝工程量的計(jì)算，為項(xiàng)目管理單位提供了機(jī)電工程的材料量統(tǒng)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了工程量與施工進(jìn)度協(xié)同關(guān)聯(lián)，使管理方可以做到精細(xì)化管理，同時(shí)revit也可導(dǎo)出FBX格式文件，可以使用Lumion或DMAX對(duì)模型進(jìn)行渲染，更真實(shí)的還原完工場(chǎng)景，給人以更直觀的體驗(yàn)。

三、結(jié)語 

本文以某科技館工程項(xiàng)目為例，應(yīng)用BIM軟件對(duì)機(jī)電管線建模，同時(shí)進(jìn)行管綜優(yōu)化、碰撞檢查、孔洞預(yù)留和設(shè)置支吊架應(yīng)用?？梢詾闄C(jī)電工程設(shè)計(jì)和施工提供很好的參考價(jià)值，得到以下結(jié)論：

ＢＩＭ技術(shù)的引入機(jī)電設(shè)計(jì)，可以完成整個(gè)模型的構(gòu)建，用三維模型展示機(jī)電管線布置，使得設(shè)計(jì)師和施工人員能夠直觀地查看管線的布局關(guān)系，發(fā)現(xiàn)沖突、重疊和干擾等問題更加容易。同時(shí)為各專業(yè)設(shè)計(jì)師和不同工種的溝通建立了良好的平臺(tái)，可以在同一模型上共同工作，機(jī)電、結(jié)構(gòu)、建筑等各專業(yè)的設(shè)計(jì)信息可以即時(shí)交流和協(xié)調(diào)，能夠直觀反饋設(shè)計(jì)問題，減少了大量修改設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)間；同時(shí)三維模型反映了建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備之間的空間布置情況，為施工提供了參考模型，備料數(shù)據(jù)；同時(shí)為建筑終身管理、維護(hù)、維修提供了最細(xì)致的參考與定位。解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的各種隱患，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)間的協(xié)同，減少了后期的返工以及設(shè)計(jì)方案變更。通過碰撞檢查、管綜優(yōu)化，支吊架設(shè)置和空洞余留能夠有效地解決實(shí)際施工過程中出現(xiàn)的大部分問題，為水、暖、電協(xié)同設(shè)計(jì)提供便捷的途徑，對(duì)后期項(xiàng)目施工有巨大的指導(dǎo)作用，有助于減少施工過程中的困難和問題，提高施工效率，可以保證高質(zhì)量完成項(xiàng)目，同時(shí)也降低項(xiàng)目的施工成本和未來維護(hù)的費(fèi)用。

revit軟件功能強(qiáng)大，revit模型可以導(dǎo)入GTJ、GQI、Lumion、3DMAX等其他建模軟件，為建筑計(jì)量計(jì)價(jià)、建筑表現(xiàn)等其他功能提供模型支持。

本文來源：《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》http://12-baidu.cn/w/kj/32519.html