李驥(洛陽有色金屬加工設計研究院，河南洛陽　471039)

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BIM設計中電氣信息模型標準化的探討

李驥
(洛陽有色金屬加工設計研究院，河南洛陽471039)

李驥(1983—)，男，工程師，從事工業(yè)建筑電氣設計工作。

摘要:介紹了《建筑工程設計信息模型交付標準》(征求意見稿)(簡稱《標準》)對建筑工程電氣信息模型的要求，從工業(yè)建筑角度分析了《標準》的適用性，并修改了模型精細度對應的建筑工程階段、模型信息種類、模型分類，明確了不同信息精細度下應包含的模型類別和模型信息種類，探討了建筑信息模型(BIM)設計中電氣信息模型的標準化，以供電氣設計人員參考。

關鍵詞:建筑信息模型;電氣信息模型;精細度;信息粒度;建模精度

0　引言

2014年，北京市出臺了地方標準《民用建筑信息模型(BIM)設計基礎標準》，住建部也發(fā)布了《建筑工程設計信息模型交付標準》(征求意見稿)(簡稱《標準》)。信息模型的統(tǒng)一基準即將制定，只存在于電子設備中的BIM也會參與項目的計劃、決策、設計、建造等過程，然后作為設計成果交付于業(yè)主，并應用于運營、維護、拆除等環(huán)節(jié)，貫穿于建筑物的全生命周期。

相對于施工方和業(yè)主，設計者擔負著建立模型、輸入信息、專業(yè)協(xié)同、碰撞檢查和導出基于模型形成的視圖、表格、文檔、多媒體等設計資料的重任，在不同的設計階段對模型包含的信息的全面性、細致程度及準確性有不同的要求。本文結合RevitMEP軟件在工業(yè)建筑電氣設計中的應用，探討《標準》的適用性及各階段電氣信息模型標準化應具備的層次和可實現(xiàn)的功能。

1　《標準》對建筑工程電氣信息模型的要求

根據(jù)《標準》，模型精細度表示模型包含信息的全面性、細致程度及準確性的指標，由信息粒度和建模精度組成。信息粒度是指在不同的模型精細度下，建筑工程信息模型所容納的幾何信息和非幾何信息的單元大小和健全程度。建模精度是指信息模型幾何信息的全面性、細致程度及準確性指標。幾何精度采用兩種方式來衡量，一種是反映對象真實幾何外形、內(nèi)部構造及空間定位的精確程度;另一種是采用簡化或符號化方式表達其設計含義的準確性。低于建模幾何精度的幾何變化，不影響使用需求時可不必可視化表達。

《標準》參照《美國國家BIM標準》，將建筑工程信息模型精細度分為五個等級，如表1所示。

表1　建筑工程信息模型精細度表

對于一些常規(guī)的建筑工程階段和使用需求，其對應的模型精細度如表2所示。

對于模型信息粒度，《標準》規(guī)定如表3所示。

表2　與建筑工程階段對應的模型精細度

表3　電氣基本信息系統(tǒng)信息粒度

2　工業(yè)建筑電氣信息模型的《標準》適用性探討

《標準》總則第1.0.3條定義其適用的建筑工程范圍是各類民用建/構筑物，包括住宅建筑、公共建筑、地下空間等，以及普通工業(yè)類和基礎設施建/構筑物，包括倉儲建筑、地下交通設施中的民用建筑物。這說明《標準》并不適用于工業(yè)建筑，本文認為可以針對其局限性作些修改。

(1)施工圖設計和初步設計兩個階段需要的模型信息精度是不一樣的，評審報批、評估、造價估算在LOD200精細度下即可滿足要求，因此可將LOD200精細度對應的階段修改為施工圖方案設計/初步設計，階段用途對應增加專項評審報批、節(jié)能初步評估、建筑造價估算，而LOD300精細度對應的階段修改為施工圖設計，用途相應減少為建筑工程施工許可、施工準備、施工招投標計劃、施工圖招標控制價。

(2)對于模型所包含的信息，《標準》中定義了幾何信息和非幾何信息。幾何信息是表示建筑物和構件的空間位置及自身形狀的一組參數(shù)，通常還包含構件之間的空間約束關系。非幾何信息是表示除幾何信息以外的其他信息，如材料信息、價格信息及各種專業(yè)參數(shù)信息等。該分類過于簡單，可詳細劃分為幾何信息、定位、荷載信息、名稱、類型信息(規(guī)格、型號、材質(zhì))或材料信息、安裝信息(安裝或敷設方式)、工程量信息、價格信息等。

為了方便定義，本文把模型細分為三類:第一類是主要電氣設備，包括重要且?guī)缀纬叽巛^大的電氣設備，如柴油發(fā)電機、變壓器、高低壓配電柜箱屏、控制柜箱臺(不包括工藝設備電機)、消弧線圈、高壓戶外配電裝置等，以及代替表達電纜敷設路徑的占位實體，如母線(母線槽、封閉母線)和電纜橋架;第二類是用電終端，如燈具、動力插座、空調(diào)開關箱、天車滑觸線、開關、大部分弱電設備或其他幾何尺寸較小、工程量估算較易、安裝要求簡單的設備;第三類是純機械結構件，如變壓器安裝電纜支架、母線夾具、絕緣子、母線支架、落地柜底座、橋架配件、接地裝置等，統(tǒng)稱為安裝輔助材料或配件。

工業(yè)建筑與民用建筑的電氣設計有很大的不同，具體體現(xiàn)在以下三個方面。

(1)用電終端性質(zhì)不同，民用建筑電氣負荷主要是空調(diào)和照明，初步設計階段設計者能較精確地估計總體負荷，從而規(guī)劃電氣用站房大小和電纜路徑;而工業(yè)建筑電氣負荷來源多種多樣，設計者不能完全了解各用電終端，負荷參數(shù)主要取決于各工藝和公輔設備，設備變化引起負荷變化，電氣設備數(shù)量和占用空間隨之變化。

(2)設計流程不同，民用建筑設計中各分區(qū)功能由建筑專業(yè)確定后基本變化不大，而工業(yè)建筑電氣用房較分散，且與各設備密切相關，需首先由工藝專業(yè)確定工藝設備布置，然后與公輔專業(yè)和建筑結構專業(yè)協(xié)調(diào)其他專業(yè)用地，故在初步設計階段只能大致確定電氣變配電站房位置，電纜敷設路徑需在施工圖階段與設備施工圖資料結合才可確定。

(3)設計對象不同，民用建筑設計中設計范圍為自低壓配電柜沿豎井電纜橋架至樓層配電箱，再由樓層配電箱敷管至入戶配電箱，不考慮入戶配電箱下級房間內(nèi)部用電，相對而言設計對象連貫為一個整體系統(tǒng);而工業(yè)建筑需考慮工業(yè)設備基礎，并在基礎內(nèi)外部設計電纜溝或采用吊裝、壁裝等方式安裝電纜橋架或暗敷電纜保護管，而電纜這一重要的模型環(huán)節(jié)在軟件中缺乏表現(xiàn)，以至于低壓配電系統(tǒng)到設備用電點之間、末端配電系統(tǒng)到燈具或插座等用電設備之間無法有效進行信息對接，模型的整體表現(xiàn)力較弱。

3　項目分析

由以上分析可知，在初步設計階段，工業(yè)建筑電氣設計的深度達不到民用建筑電氣設計的深度。本文結合某鋁加工項目，說明BIM工業(yè)建筑設計各階段電氣信息模型標準化應具備的層次和可以實現(xiàn)的功能。

(1)初步設計階段，對應LOD200精細度，電氣專業(yè)設計者根據(jù)建筑專業(yè)廠房建筑平面圖和工藝、水道、通風、熱工等專業(yè)用電條件，進行負荷計算、配電系統(tǒng)圖繪制，得出高低壓設備外形及電氣站房占地大小。該階段由于工業(yè)廠房內(nèi)設備并未訂貨，設備土建基礎及其管道信息未確定，相應公輔管道也未確定，電氣站房大小基本確定，位置將在施工圖階段調(diào)整，電纜路徑不能規(guī)劃。因此，工業(yè)建筑電氣BIM初步設計的主要對象是上述第一類電氣設備(不包含電纜橋架)，如變壓器、高低壓配電柜箱屏等，信息需求主要是外形空間尺寸，即幾何信息、定位、名稱等以及類型信息、荷載信息，安裝信息(安裝或敷設方式)在本階段可不體現(xiàn)，這已達到工業(yè)建筑項目規(guī)劃報批、建筑方案規(guī)劃報批、設計概算等階段的要求。

(2)施工圖設計階段，對應LOD300精細度，工業(yè)廠房內(nèi)設備已訂貨，并有詳細施工圖設計資料，設備土建基礎及其管道信息、相應公輔管道已確定，電氣站房及電纜敷設路徑能完全確定。因此，主要電氣設備，如變壓器、高低壓配電柜箱屏、電纜橋架、母線(母線槽、封閉母線)和主廠房燈具，應為必須具備的模型，建模精度包含幾何信息、定位、名稱、類型信息、安裝信息等，大型設備(如柴油發(fā)電機、變壓器、配電柜、開關柜、控制柜)還應具有相應的荷載信息。該設計階段，設計者可采用生產(chǎn)商提供的成品信息模型(應為通用型產(chǎn)品尺寸)。高低壓配電柜箱屏內(nèi)部信息由配電系統(tǒng)圖表現(xiàn)，信息錄入時可輸入系統(tǒng)圖圖號;電纜橋架信息應包含橋架形式、寬度、高度;燈具信息應包含燈具型號、電壓等級、光源類型、功率大小、控制方式、防護等級、鎮(zhèn)流器或補償附件說明、安裝方式等;影響結構構件承載力或鋼筋配置的孔洞和穿結構承重梁的管線等應具有幾何信息。用電終端和安裝輔助材料(如電纜橋架托臂、立柱等)應根據(jù)實際情況，在有條件的情況下盡量建立模型并輸入信息，這樣基于模型導出的各平面、剖面、三維視圖會更詳細，更貼近施工圖深度要求。若受條件限制，無法在三維模型中體現(xiàn)附件或輔助材料，需在總設備及材料表中表示。

(3)采購和施工造價控制階段，對應LOD400精細度，主要電氣設備和主廠房燈具須滿足LOD300精細度要求，還應包括工程量信息和價格信息。用電終端為必須具備的模型，應包含幾何信息、定位、類型信息，安裝信息不必在每個族內(nèi)包含;安裝輔助材料為必須具備的模型，應包含幾何信息、定位、類型信息或材料信息、安裝信息和工程量信息。

考慮到目前BIM的發(fā)展水平和工程實踐情況，《標準》允許有不同種類的交付物作為工程交付成果，甚至包括傳統(tǒng)的二維圖紙。另外，《標準》規(guī)定低于建模幾何精度的幾何變化，當不影響使用需求時可不必可視化表達。因此在施工圖階段，考慮到軟件發(fā)展的現(xiàn)狀，可以使用基于模型導出的視圖在二維平臺上深化，補充信息模型中未體現(xiàn)的細節(jié)。

4　結語

基于BIM的數(shù)據(jù)建立、傳遞和解讀，對于設計方各專業(yè)之間的協(xié)同，工程設計參與各方的協(xié)作，以及質(zhì)量管理體系中的管控、交付等過程都具有極為重要的意義。目前，BIM電氣信息模型的標準化需要設計方與業(yè)主、電氣設備供貨商、施工方共同協(xié)商，將BIM應用從三維向多維推進，在施工管理、成本核算、綠色建筑設計、復雜建筑設計、歷史信息模型等領域創(chuàng)造更多的價值。

參考文獻

［1］歐特克軟件(中國)有限公司構件開發(fā)組.Autodesk.Revit 2012族達人速成［M］.上海:同濟大學出版社，2012.

［2］建筑工程設計信息模型交付標準(征求意見稿): GB 50XXX—20XX［G］.

Discussion About Standardization of Electrical Information Model in BIM Design

LI Ji
(Luoyang Nonferrous Metals Processing Design and Research Institute，Luoyang 471039，China)

Abstract:This paper introduced the requirement of building electric information model in Deliver Standard of Building Design-Information Modeling(exposure draft).The applications of the above standard were analyzed from the perspective of industrial buildings.By making modifications on the corresponding relation between the level of details of modeling and the construction engineering phase，model information type and model classification，the types of model and model information should be defined under the different level of details.The standardization of electrical information model was further discussed in BIM design.It could provide references for electric designers.

Key words:building information modeling (BIM); electrical information model; level of details; information granularity;modeling accuracy

收稿日期:2015-05-14

DOI:10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.03.012

中圖分類號:TU 201.5

文獻標志碼:A

文章編號:1674-8417(2016)03-0051-04