徐天芳，梁 珂，胡 偉

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 引言

BIM也就是建筑信息模型，主要是利用建筑三維設(shè)計(jì)軟件以及工程設(shè)計(jì)軟件，從而建立出“可視化”的數(shù)字三維模型，這一個(gè)模型能夠?yàn)樯芷谥械拈_(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)方、施工方提供一個(gè)虛擬的建筑。通過(guò)這一個(gè)模型，就可以針對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，做好建筑施工，并且開(kāi)展建筑的運(yùn)營(yíng)管理，進(jìn)而滿足項(xiàng)目成本的節(jié)約，同時(shí)也能夠提高效率。

1 建筑工程中機(jī)電系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)收集

按業(yè)主提供的技術(shù)標(biāo)書(shū)和設(shè)計(jì)變更指令，根據(jù)國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合建筑物中的各區(qū)域功能要求，確定建筑物各區(qū)域的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，收集各系統(tǒng)國(guó)家相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范和已獲業(yè)主批準(zhǔn)的設(shè)備制造廠家的設(shè)備性能參數(shù)。

1.2 確定各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)方案

各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人在項(xiàng)目總工程師的組織下，建立專(zhuān)業(yè)之間配合、協(xié)商、會(huì)商制度，在符合國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，明確設(shè)計(jì)深化的原則、范圍、要求，確定各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案中既要保證業(yè)主提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都能得到滿足，又要在保證工程質(zhì)量的前提下降低安裝工程造價(jià)，同時(shí)設(shè)備參數(shù)表和計(jì)算書(shū)要單獨(dú)列出。

1.3 繪制機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備布置及各種管線的綜合布置圖

各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)深化后的施工圖完成后，同時(shí)還應(yīng)繪制各管線的平、剖面綜合布置圖，用不同的顏色標(biāo)注各種管線，如吊頂內(nèi)、管廊、管井、機(jī)房等部位各種交叉管線，平、剖面綜合布置大樣詳圖。做到既能合理充分利用空間和支、吊架布置各種管線，又能避免各施工專(zhuān)業(yè)各干各的，造成不必要的工程返工。

2 公共建筑機(jī)電設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及流程

2.1 優(yōu)勢(shì)

一般來(lái)說(shuō)，公共建筑屬于采用中央空調(diào)的，集商業(yè)、辦公、旅游、通信、科教等于一體的公共建筑。但是，公共建筑本身的結(jié)構(gòu)以及管線的排布相對(duì)復(fù)雜，利用CAD的設(shè)計(jì)無(wú)法滿足建筑工程設(shè)計(jì)的具體要求，而復(fù)雜的空間關(guān)系以及建筑構(gòu)件，就會(huì)對(duì)建筑工程的施工進(jìn)度以及質(zhì)量帶來(lái)影響。并且因?yàn)樵O(shè)計(jì)所出現(xiàn)的變更也是比比皆是。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，就可以將這些問(wèn)題妥善的解決[1]。

在傳統(tǒng)模式下設(shè)計(jì)公共建筑，其本身的設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容非常的復(fù)雜，并且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)變更與修改，并且在這一個(gè)過(guò)程中很容易面臨設(shè)計(jì)疏漏。一個(gè)公共建筑的設(shè)計(jì)圖紙可能上百?gòu)?，但是圖紙信息無(wú)法做好設(shè)計(jì)的交流與溝通，并且對(duì)于后期的保管也會(huì)帶來(lái)較大的影響。在進(jìn)行施工的時(shí)候，施工人員需要參考若干張圖紙，但是也未必就一定能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行施工，這樣就可能造成施工浪費(fèi)。

但是在公共建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，其設(shè)計(jì)內(nèi)容就會(huì)統(tǒng)一到一個(gè)模型之內(nèi)，截取模型中的任意一個(gè)部位，就可以獲取部位需要的全部設(shè)計(jì)信息和內(nèi)容，進(jìn)而造成遺漏或者是缺失。在進(jìn)行圖紙管理的時(shí)候，通過(guò)BIM技術(shù)就可以做好圖紙信息的高效管理，實(shí)際上，建筑模型就是將設(shè)計(jì)內(nèi)容作為有效的載體，進(jìn)而從模型之中獲取圖紙信息。針對(duì)施工而言，BIM技術(shù)可以提升施工進(jìn)度，進(jìn)一步縮減施工成本浪費(fèi)，最終提升施工質(zhì)量。施工人員在現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)候不需要施工圖紙，只需要利用移動(dòng)終端，將需要施工部位的模型直接打開(kāi)，這樣就可以觀看相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓施工人員更好的領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，確保能夠一次施工，避免出現(xiàn)返工的現(xiàn)象。同時(shí)，在存在建筑模型之中，就可以應(yīng)用BIM技術(shù)做好各種模擬或者是管理維護(hù)，這樣也可以提升公共建筑本身的可持續(xù)性。

總體來(lái)說(shuō)，在公共建筑之中應(yīng)用BIM技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)主要?dú)w結(jié)于：①能夠有效的解決因?yàn)樵O(shè)計(jì)內(nèi)容過(guò)于復(fù)雜，從而造成圖紙數(shù)量龐大，不容易保存管理的問(wèn)題；②解決共享與傳遞設(shè)計(jì)資料之中出現(xiàn)疏漏，進(jìn)而導(dǎo)致同一部位的設(shè)計(jì)存在不一樣的情況；③解決施工之中因?yàn)閳D紙?jiān)蛟斐傻姆倒せ蛘呤浅霈F(xiàn)的成本浪費(fèi)，進(jìn)而提升施工的效率；④解決后期管理或者是維護(hù)時(shí)候因?yàn)樵O(shè)計(jì)資料不全造成的影響[2]。

2.2 流程

（1）了解CAD設(shè)計(jì)圖紙。目前，很多設(shè)計(jì)院依舊會(huì)先進(jìn)行CAD圖紙的繪制，然后將其轉(zhuǎn)換成為三維模型設(shè)計(jì)。目前，BIM設(shè)計(jì)人員對(duì)于CAD設(shè)計(jì)圖非常熟悉。在熟悉圖紙的時(shí)候，就可以對(duì)工程項(xiàng)目的基本情況有所掌握，這樣也能了解項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)規(guī)劃。

（2）創(chuàng)建項(xiàng)目樣板。在BIM設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候，項(xiàng)目樣板是標(biāo)準(zhǔn)，僅僅依靠軟件本身的系統(tǒng)項(xiàng)目樣板文件設(shè)計(jì)，是無(wú)法滿足其標(biāo)準(zhǔn)的。BIM機(jī)電設(shè)計(jì)之中有很對(duì)與專(zhuān)業(yè)性設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容，在設(shè)置的時(shí)候無(wú)法滿足專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的需求，并且在設(shè)計(jì)的初期階段，還需要做好項(xiàng)目樣板的進(jìn)一步完善，這樣就可以滿足出圖質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率的要求。

（3）BIM機(jī)電設(shè)計(jì)。在上述步驟結(jié)束后，就會(huì)進(jìn)行機(jī)電模型設(shè)計(jì)與創(chuàng)建。BIM機(jī)電模型設(shè)計(jì)主要包含了給排水、暖通空調(diào)等一系列的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中就需要掌握大量的內(nèi)容作為設(shè)計(jì)的支撐要求。BIM機(jī)電設(shè)計(jì)主要包含了消防管道、給水管道、排水管道、通風(fēng)管道等一系列的設(shè)計(jì)。

（4）優(yōu)化機(jī)電模型設(shè)計(jì)。在模型優(yōu)化的過(guò)程中，并不是重新的進(jìn)行設(shè)計(jì)，這和CAD模式下的工作方式有一定的差別。在這里需要進(jìn)行優(yōu)化，主要是基于碰撞檢測(cè)這一基礎(chǔ)條件，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范來(lái)修改模型，這樣就可以將建筑結(jié)構(gòu)與管線之下的碰撞問(wèn)題解決，從而對(duì)機(jī)電施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，最終完善機(jī)電模型。

3 某大型公共建筑BIM機(jī)電模型設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

3.1 項(xiàng)目概況

某大型公共建筑的總面積達(dá)到140000余m2，地上建筑一共25層，地下建筑一共3層，建筑的總體高度為99.45m。

3.2 模型鏈接及創(chuàng)建

在模型創(chuàng)建之中選擇Revit系列軟件進(jìn)行：第一，直接選擇Revit軟件建立模型，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。第二，基于傳統(tǒng)的CAD圖紙，在設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行三維建模。經(jīng)過(guò)分析，本公共建筑選擇第二種方式。

3.2.1 BIM建筑模型鏈接

按照已有的CAD設(shè)計(jì)圖紙，首先創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型，其結(jié)構(gòu)模型主要包含基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、各個(gè)樓層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)以及景觀設(shè)計(jì)。其建筑結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖1所示。這一結(jié)構(gòu)能夠成為后期機(jī)電設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。作為機(jī)電設(shè)計(jì)師，按照建筑結(jié)構(gòu)模型連接，基于這一基礎(chǔ)，就可以進(jìn)行機(jī)電專(zhuān)業(yè)方面的設(shè)計(jì)。

圖1 項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Project architectural structure model

3.2.2 BIM機(jī)電模型設(shè)計(jì)

在機(jī)電設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先需要做好工作機(jī)的確定，在建立模型的時(shí)候，就需要按照顯示的設(shè)計(jì)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行合理的使用選擇[3]。

設(shè)計(jì)視圖需要針對(duì)系統(tǒng)來(lái)做好劃分，如排水系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)等。每一個(gè)視圖，會(huì)有不同顯示樣式的設(shè)計(jì)。協(xié)調(diào)平面本身作為綜合各個(gè)專(zhuān)業(yè)的視圖，就可以直接將設(shè)計(jì)的模型顯示出現(xiàn)。

基于BIM機(jī)電模型來(lái)進(jìn)行團(tuán)隊(duì)劃分，每一個(gè)設(shè)計(jì)師需要將各自的設(shè)計(jì)任務(wù)完成，然后在機(jī)電專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人的中心文件與設(shè)計(jì)好的本地模型之中同步，然后做好模型的匯總，并且將各個(gè)樓層設(shè)計(jì)模型相互鏈接起來(lái)，通過(guò)軟件三維顯示，就可以查看三維視圖，具體見(jiàn)圖2所示。在三維視圖之下，就可以隨意的更換角度，仔細(xì)的觀察模型，特別是針對(duì)重點(diǎn)部位的設(shè)計(jì)。

圖2 機(jī)電模型三維視圖Fig.2 3D view of electromechanical model

在完成建筑結(jié)構(gòu)模型以及機(jī)電模型設(shè)計(jì)之后，就需要在同一文件之中將完整的BIM建筑信息模型完成。

3.3 模型應(yīng)用

隨著B(niǎo)IM模型信息應(yīng)用的不斷發(fā)展，BIM模型在三維動(dòng)態(tài)漫游以及BIM圖紙指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工之中的應(yīng)用越來(lái)越成熟。

3.3.1 三維動(dòng)態(tài)漫游

在BIM技術(shù)之中，BIM三維動(dòng)態(tài)漫游是一個(gè)重要應(yīng)用。通過(guò)三維動(dòng)態(tài)漫游，就可以對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)更加直觀的觀察。Revit軟件本身就帶有漫游的動(dòng)能，可以直接導(dǎo)出漫游動(dòng)畫(huà)，但是其本身不夠精細(xì)，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的觀察。目前，有很多常見(jiàn)的三維漫游軟件以及平臺(tái)，如本項(xiàng)目選擇使用的三圍漫游軟件Fuzor軟件[4]。

Fuzor軟件作為一款虛擬現(xiàn)實(shí)的BIM軟件平臺(tái)，可以滿足與Revit軟件雙向的實(shí)時(shí)無(wú)縫銜接，也就是通過(guò)Revit軟件所建立的模型，就可以與Fuzor實(shí)現(xiàn)同步的更新。在軟件之中也可以將模型的設(shè)計(jì)參數(shù)全部顯示出來(lái)。

并且在Fuzor之中，可以做好視角的任意設(shè)置，比如直接進(jìn)入建筑物的內(nèi)部，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行觀察。直接點(diǎn)擊建筑構(gòu)件右上角，就可以對(duì)構(gòu)件之中的詳細(xì)信息進(jìn)行檢查。

類(lèi)似的，直接將機(jī)電模型和建筑結(jié)構(gòu)同時(shí)的導(dǎo)入，就可以實(shí)現(xiàn)BIM全專(zhuān)業(yè)模型三維動(dòng)態(tài)漫游。但是考慮到項(xiàng)目過(guò)于龐大，再受到電腦軟硬件配置的制約，就無(wú)法將模型的漫游效果完全展示出來(lái)。再加上時(shí)間的改變或者是天氣等外界因素，就會(huì)對(duì)不同環(huán)境下的效果產(chǎn)生模擬。

3.3.2 BIM指導(dǎo)施工

BIM指導(dǎo)施工主要是基于BIM模型的應(yīng)用，無(wú)論是二維平面圖，還是三維圖，都是非常精細(xì)化的圖紙，在圖紙之中包含了各種齊全的標(biāo)注，相當(dāng)于在圖紙中呈現(xiàn)了未來(lái)的實(shí)際建筑，施工單位只需要根據(jù)圖紙來(lái)施工，就不會(huì)有浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。BIM圖紙一般通過(guò)利用詳細(xì)的二維平面圖作為主體，再配合上三維模型。另外，利用BIM導(dǎo)出IFC格式，再配合上AdobeReader9，就可以將三維設(shè)計(jì)圖導(dǎo)出來(lái)，但是這一功能還不夠完善，應(yīng)用還有一定的阻礙[5]。

因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙較多，但是受到篇幅的限制，所以在設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候，只呈現(xiàn)了一層設(shè)計(jì)圖紙，圖3為給排水系統(tǒng)標(biāo)注圖。

圖3 給排水系統(tǒng)標(biāo)注圖Fig.3 Shows the water supply and drainage system

4 結(jié)束語(yǔ)

總言之，本文以某公共建筑作為實(shí)際的案例進(jìn)行分析，對(duì)于BIM機(jī)電模型創(chuàng)建的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的介紹，做好針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，希望通過(guò)這樣的方式可以減少后期施工之中出現(xiàn)的問(wèn)題。再配合上三維動(dòng)態(tài)漫游技術(shù)生成漫游圖，進(jìn)而生成漫游文件，討論BIM指導(dǎo)施工的方法與作用。

對(duì)于建筑產(chǎn)品而言，設(shè)計(jì)是從建設(shè)意圖轉(zhuǎn)變成為實(shí)際產(chǎn)品的核心環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)的效率以及設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)對(duì)后期的各種進(jìn)度產(chǎn)生直接的影響，這樣也會(huì)對(duì)建筑總體的生產(chǎn)效率帶來(lái)影響。隨著“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的概念提出，科學(xué)技術(shù)受到建筑業(yè)的廣泛重視，相對(duì)于傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)，BIM是全新的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)理念的相互結(jié)合。BIM這一種全新的技術(shù)，相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，是否有優(yōu)勢(shì)存在，是否能夠引領(lǐng)建筑設(shè)計(jì)，是否能夠?qū)⒔ㄖ┕肴碌哪Ｐ?，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中推廣是否存在實(shí)際的價(jià)值，這就成為本文研究的初衷。

總體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)的應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的技術(shù)，能夠解決大型公共建筑因?yàn)樵O(shè)計(jì)內(nèi)容過(guò)于復(fù)雜所造成的圖紙數(shù)量龐大，不容易保管的問(wèn)題；并且在共享與傳遞設(shè)計(jì)資料的時(shí)候，也可以防范設(shè)計(jì)不易的問(wèn)題；解決因?yàn)槭┕D紙問(wèn)題而造成的成本浪費(fèi)和返工的現(xiàn)象，進(jìn)而提升施工的效率與施工質(zhì)量；方便后期的管理與維護(hù)，不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)資料不全，造成影響。

[1]常坤.建筑機(jī)電節(jié)能設(shè)計(jì)工程存在的現(xiàn)狀問(wèn)題因素及改進(jìn)措施[J].門(mén)窗，2016，12.

[2]曹艷.建筑機(jī)電施工過(guò)程中創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2016，46.

[3]陳亮.基于體驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016，21.

[4]章夢(mèng)晨.基于BIM的機(jī)電安裝工程深化設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[D].廣州大學(xué)，2016.

[5]潘佳良.城市綜合體機(jī)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理研究[D].北京交通大學(xué)，2016.