呂 艷

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350001)

BIM技術(shù)在設(shè)備用房的應(yīng)用研究

呂 艷

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350001)

基于Revit的BIM軟件，以某辦公樓的設(shè)備用房(泵房)為例，論述了BIM技術(shù)在設(shè)備用房設(shè)計(jì)、施工、數(shù)字化制造的應(yīng)用。

模型；參數(shù)；項(xiàng)目樣板；精準(zhǔn)設(shè)計(jì)；可視化

0 引言

建筑物的設(shè)備各系統(tǒng)是建筑工程的中樞系統(tǒng)，類似人體的血液傳輸、神經(jīng)等，為居住者提供傳輸、流通、舒適、安全的環(huán)境，賦予建筑工程“生命力”，在建筑工程中扮演著舉足輕重之角色。

機(jī)電系統(tǒng)種類繁多，各種管路、設(shè)備布置方式各有其獨(dú)特性，設(shè)置地點(diǎn)遍及建筑物各處，廣泛而復(fù)雜。設(shè)備機(jī)房作為建筑物的“心臟”，設(shè)計(jì)施工安裝有很大的難度，利用BIM技術(shù)的可視化等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)校驗(yàn)設(shè)計(jì)成果、施工交底可視化以及利用BIM技術(shù)的數(shù)字化制造，既能確保設(shè)計(jì)與安裝的準(zhǔn)確性，提高施工安裝成功率，減少返工、降低損耗，提高項(xiàng)目的建造品質(zhì)，減少工期，又為項(xiàng)目節(jié)約了大量的資源。

本文以某工程的泵房為例，對BIM技術(shù)在設(shè)備用房的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備

在項(xiàng)目開始設(shè)計(jì)前，完善項(xiàng)目所需的族庫和設(shè)定好的樣板文件是必不可少的。它可以提高工作的效率，亦提高出圖的質(zhì)量。

1.1 族庫準(zhǔn)備

Revit中的所有圖元都是基于族的。族包含模型類、基準(zhǔn)類和視圖類。對水專業(yè)來講，模型類的族就包含設(shè)備(泵、衛(wèi)生器具等)、管道、閥門等各類實(shí)體，基準(zhǔn)類的族指軸網(wǎng)、標(biāo)高，參考平面和參考標(biāo)高，用來定位用；視圖類的族包含注釋(文字注釋、尺寸標(biāo)注等)和詳圖(填充區(qū)域、線等二維圖示)，“族”是Revit 中使用的一個(gè)功能強(qiáng)大且重要的概念，有助于更輕松地管理數(shù)據(jù)和模型的修改[1]。

在族庫準(zhǔn)備時(shí)應(yīng)做以下準(zhǔn)備工作:

①建立常用元件需求數(shù)據(jù)庫；

②搜集設(shè)備元件的樣本資料；

③確定文檔存儲(chǔ)規(guī)則，便于團(tuán)隊(duì)的調(diào)用。

在制作模型類族時(shí)，根據(jù)設(shè)備廠家提供的設(shè)備技術(shù)參數(shù)資料，制作設(shè)備、管件等族，使用Revit軟件建立族庫。以臥式給水泵為例，選擇機(jī)械設(shè)備族樣板，塑造設(shè)備的外觀,如圖1所示；對泵族的尺寸、流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、用電功率等進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，如圖2所示。通過參數(shù)化的調(diào)整可自動(dòng)生成不同技術(shù)參數(shù)的泵族，方便工程的使用，添加管道連接件，設(shè)定好流量、系統(tǒng)分類等參數(shù)，在族載入工程項(xiàng)目與管道系統(tǒng)連接。

圖1 臥式給水泵三維視圖

圖2 族類型參數(shù)表

圖3 管道類型尺寸設(shè)定

1.2 項(xiàng)目樣板準(zhǔn)備

項(xiàng)目樣板就是一個(gè)模板，里面預(yù)先制作了一些設(shè)置，樣板里面可以預(yù)先設(shè)置一些視圖屬性，載入一些該工程需要的族、符號(hào)線、標(biāo)注符號(hào)等。不同的專業(yè)、不同類型的建筑甚至不同標(biāo)準(zhǔn)要求都需要制作不同的樣板，保存樣板以后，下次新建的項(xiàng)目，就可以利用此樣板，不需要重復(fù)修改參數(shù)設(shè)置。因此，要做好一個(gè)項(xiàng)目，好的樣板文件是必不可少的。

載入各類設(shè)備、管道、管件、管箍、支吊架等模型類族、視圖類族進(jìn)入項(xiàng)目樣板，在項(xiàng)目樣板內(nèi)設(shè)定各類管道系統(tǒng)，根據(jù)管材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定工程管道(如鍍鋅鋼管、無縫鋼管等)的公稱直徑、內(nèi)徑和外徑等參數(shù)，調(diào)用所需的管材，設(shè)定管道類型，如圖3所示。設(shè)定滿足工程使用的項(xiàng)目參數(shù)、共享參數(shù)、視圖樣板等，完成項(xiàng)目樣板的制作。

2 精準(zhǔn)建模，協(xié)同設(shè)計(jì)

新建項(xiàng)目，選取設(shè)定好的項(xiàng)目樣板進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程可實(shí)時(shí)生成三維視圖校驗(yàn)設(shè)計(jì)成果，確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。建筑工程包含建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電等多個(gè)工種，設(shè)備管道多而復(fù)雜，傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)模式，各專業(yè)各自設(shè)計(jì)，協(xié)同合作困難，在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)備與建筑、結(jié)構(gòu)，設(shè)備與設(shè)備各系統(tǒng)間經(jīng)常碰撞交叉，傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)模式各專業(yè)很難配合到位，出現(xiàn)的問題較多。運(yùn)用BIM技術(shù)，各專業(yè)的圖紙可鏈接在一個(gè)平臺(tái)上協(xié)同設(shè)計(jì)，運(yùn)用三維碰撞檢測功能，生成碰撞報(bào)告，根據(jù)碰撞報(bào)告的ID檢索工程的碰撞點(diǎn)，進(jìn)行管道空間布局優(yōu)化[2]，如圖4所示。

圖4 三維碰撞檢測后，空間布局優(yōu)化

圖5 管道協(xié)同開洞，穿墻套管三維示意圖

在與墻體或樓板等交叉的地方，利用BIM技術(shù)在墻體或樓板內(nèi)精確預(yù)留孔洞，設(shè)置預(yù)埋套管，如圖5所示。

3 出圖指導(dǎo)施工

經(jīng)過三維碰撞檢查、凈高優(yōu)化、三維實(shí)時(shí)漫游檢查后，確定設(shè)備、管道的標(biāo)高、位置，設(shè)置支吊架、管箍等，進(jìn)行施工圖的深化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)平面、立面、剖面等通過畫不同的視圖來表達(dá)。水專業(yè)設(shè)計(jì)人員有個(gè)“平面到立體”閱讀和還原過程，同時(shí)還需要整合結(jié)構(gòu)梁高和位置的信息，在遇到項(xiàng)目復(fù)雜、工期緊的情況下很容易造成三維信息的割裂與失真。基于Revit的BIM技術(shù)，通過視圖過濾器對各系統(tǒng)的可見性進(jìn)行控制，從BIM模型導(dǎo)出各專業(yè)(給水、噴淋、風(fēng)管等)平面圖指導(dǎo)施工，不同的視圖從同一個(gè)模型中得到，按專業(yè)導(dǎo)出給水、噴淋、風(fēng)管等平面圖，對施工難度大的部位導(dǎo)出剖面圖、三維詳圖、局部大樣圖，如圖6～圖7所示，對設(shè)備及管道等進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

圖6 泵房剖面2-2

圖7 泵房局部三維視圖

4 施工模擬、可視化施工技術(shù)交底

不同于傳統(tǒng)的成百上千張的藍(lán)圖圖紙施工技術(shù)交底，BIM模型可以生成可視性強(qiáng)的實(shí)時(shí)漫游模型，在虛擬建筑場景中，無死角的核查圖紙，在施工中，做到“所見即所得”，真實(shí)地感知設(shè)計(jì)成果。

設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)意味著施工的精準(zhǔn)，減少安裝錯(cuò)誤及返工，運(yùn)用BIM可根據(jù)需要生成各施工難點(diǎn)的平、立、剖面及局部三維視圖，有利于施工人員理解設(shè)計(jì)師的意圖、“按圖施工”，提高工程安裝質(zhì)量。

因BIM模型的參數(shù)信息化特點(diǎn)，在三維模型中，不僅可以檢查設(shè)備、管道的空間關(guān)系，選中每個(gè)設(shè)備、管道還可查閱其技術(shù)參數(shù)。對有碰撞或不合理的地方進(jìn)行注釋，并顯示提交設(shè)計(jì)合理性修改，如圖8～圖9所示。

圖8 泵房上空管道局部渲染

圖9 泵房設(shè)備管道精準(zhǔn)布置

5 數(shù)字加工制造

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，精細(xì)的管道模型應(yīng)用在工廠化預(yù)制，精準(zhǔn)化的模型轉(zhuǎn)換為預(yù)制加工模型，運(yùn)用預(yù)制加工軟件自動(dòng)分段設(shè)置綜合支吊架，導(dǎo)出預(yù)制加工數(shù)據(jù)，生成含二維碼的材料清單、導(dǎo)出支吊架放樣點(diǎn)、生成三維安裝示意圖等，將材料清單輸入到管道自動(dòng)化生產(chǎn)線自動(dòng)化生產(chǎn)，進(jìn)行二次加工后，生產(chǎn)出與BIM模型高度契合的管道、管件成品；質(zhì)量驗(yàn)收后，粘貼二維碼運(yùn)至施工現(xiàn)場；運(yùn)輸至現(xiàn)場后，掃描驗(yàn)收錄入物資管理系統(tǒng)，根據(jù)二維編碼運(yùn)至模型指定的位置。在施工安裝現(xiàn)場，采用測量機(jī)器人放樣定位，實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的安裝。

管道系統(tǒng)的加工與現(xiàn)場安裝工作的分開，意味著更加合理的工作界面的劃分、人員機(jī)具配置合理分配，更高質(zhì)量的預(yù)制件產(chǎn)品和更大的經(jīng)濟(jì)效益的安裝模式的形成，而這一模式符合當(dāng)前綠色節(jié)能、低碳環(huán)保的發(fā)展需求，未來也將成為建設(shè)行業(yè)發(fā)展的主要模式。從某種意義上講，BIM技術(shù)就是建筑工業(yè)4.0。

6 造價(jià)管理

BIM模型具有參數(shù)化和信息化的特點(diǎn)，模型中每個(gè)設(shè)備、管道、管件、支吊架等都具有其準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，通過明細(xì)表材料表可分樓層、分系統(tǒng)或全工程精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)工程量清單，與傳統(tǒng)的工程量計(jì)算相比，具有高效、準(zhǔn)確等優(yōu)勢，特別是在二維圖紙很難表示彎頭、三通、支吊架等配件上能做精確統(tǒng)計(jì)，對工程造價(jià)管理做到準(zhǔn)確把控。

7 運(yùn)行維護(hù)管理

項(xiàng)目施工完成后，根據(jù)項(xiàng)目安裝施工及設(shè)備的使用情況，在BIM模型的每個(gè)設(shè)備族錄入設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，生成竣工模型， 用于工程后期的運(yùn)行維護(hù)管理。項(xiàng)目的運(yùn)維管理人員可對項(xiàng)目中的任何構(gòu)件實(shí)時(shí)查詢，在BIM技術(shù)的開發(fā)運(yùn)用中，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，項(xiàng)目設(shè)備中的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)將于BIM模型對接，比如運(yùn)維管理人員可在管理中心通過BIM模型可查詢壓力表的讀數(shù)，對閥門啟閉進(jìn)行控制等。

8 結(jié)語

綜上，BIM技術(shù)在設(shè)備泵房的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中專業(yè)協(xié)作難，管道布置碰撞造成施工難度大、管道彎頭眾多工程量清單計(jì)算不準(zhǔn)確、傳統(tǒng)二維圖紙可視化性差等難題。

社會(huì)在進(jìn)步，科技在發(fā)展，粗放式的設(shè)計(jì)施工必將被集約化、流水線化的設(shè)計(jì)施工所取代，BIM技術(shù)在精確設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確施工、提高效益等方面發(fā)揮了巨大作用，設(shè)備用房的設(shè)備、管道交叉多而復(fù)雜，BIM技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為意義重大。

[1] Autodesk Asia Pte Led.Autodesk Revit 2015機(jī)電設(shè)計(jì)應(yīng)用寶典[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015.

[2] 李云貴.建筑工程設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用指南(第二版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

Application of BIM technology in equipment room

LVYan

(Fujian provincial architectural design and research institute,Fuzhou 350001)

Based on the Revit software of BIM, the application of BIM technology in the design, construction and digital manufacture of the equipment room is described with an example of the equipment room (pumping station) of an office building.

Model；Parameter；Model；Precise design；Visualization

呂艷(1984.10- ),女，工程師。

E-mail:757550122@qq.com

2017-04-25

TU731.5

A

1004-6135(2017)07-0143-04