葉喬亭 （安徽省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

隨著社會(huì)科技的進(jìn)步發(fā)展，建筑物的功能越來越多，與建筑物配套的相關(guān)水電消防、通信網(wǎng)絡(luò)、空調(diào)、監(jiān)控等系統(tǒng)綜合管線安裝也越來越多且越來越復(fù)雜，由于建筑物的安裝空間有限，不同系統(tǒng)間有嚴(yán)格的規(guī)范要求，導(dǎo)致各專業(yè)管線在安裝過程中受到相互間的制約與影響，如果在管線安裝過程中未能整體調(diào)整好位置、走向，那么往往會(huì)給后面各專業(yè)的安裝、觀感、使用等帶來不利的影響，甚至?xí)斐蔁o法安裝而需要拆除某些部位重做，這樣既影響了施工進(jìn)度又造成了材料、人工的損失；此外在以往施工過程中，各機(jī)電安裝專業(yè)自我為中心，造成管線無序、層次混亂，為滿足局部標(biāo)高、位置的要求，多次施工停頓討論、整改，結(jié)果造成了質(zhì)量與安全的隱患，并且耽誤了工期，在使用和維修時(shí)帶來諸多不便。為此應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，將建筑物中占據(jù)頂部空間的大型管線進(jìn)行合理布局，使之在滿足使用功能的前提下，最大限度的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工之間的合理銜接，有效協(xié)調(diào)了機(jī)電各專業(yè)施工活動(dòng)。

2 工程概況

安建大廈工程位于合肥市黃山路與石臺(tái)路交口西南側(cè)，為一類高層辦公樓，其設(shè)計(jì)為“綠色建筑二星級”，地上裙房3層，為門廳及辦公配套的餐飲會(huì)議室，主樓為31層辦公樓（不含設(shè)備層），屋頂為上人平屋面，地下兩層，分別為人防車庫和設(shè)備用房，總建筑面積為59619m2，建筑高度為130.50m。根據(jù)該工程的功能和使用特點(diǎn)，使得整棟大樓的管線尤其是地下室的管線十分復(fù)雜，為此我們在施工前引入BIM技術(shù)，即利用MagiCAD軟件對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行三維建模，在施工前先根據(jù)所施工的圖紙?jiān)陔娔X上運(yùn)用MagiCAD軟件進(jìn)行圖紙“預(yù)裝配”，根據(jù)預(yù)裝配結(jié)果，并結(jié)合原有設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)格和走向，進(jìn)行綜合考慮后再對施工圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，從而達(dá)到實(shí)際施工圖紙深度并指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

3 BIM技術(shù)在管線綜合安裝上的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用MagiCAD軟件建模

3.1.1 搭建項(xiàng)目管理文件夾體系

首先選擇一臺(tái)配置較高的電腦作為主機(jī)，為方便后期圖紙綜合處理（包括做管線綜合、模型導(dǎo)出、后期處理做渲染動(dòng)畫、IFC、NWD等）。然后在這臺(tái)電腦上新建一個(gè)名為“某某項(xiàng)目”的項(xiàng)目管理文件夾，打開項(xiàng)目文件夾并在其中分別新建風(fēng)、水、電、建筑、參照和綜合6個(gè)子文件夾。

在每個(gè)專業(yè)子文件夾中新建樓層圖紙，并把風(fēng)、水、電、建筑等專業(yè)的樓層圖紙分別關(guān)聯(lián)到相應(yīng)專業(yè)的項(xiàng)目管理文件中，并生成相應(yīng)的文件，如圖1所示。

圖1 已搭建好的項(xiàng)目管理文件夾體系

3.1.2 設(shè)計(jì)圖紙?zhí)幚?/p>

將設(shè)計(jì)圖紙拷貝到參照子文件夾中，并對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行處理，即將風(fēng)、水、電、建筑等專業(yè)圖紙導(dǎo)入到MagiCAD軟件中，通過分圖、定原點(diǎn)、清圖形等步驟將導(dǎo)入的圖紙?zhí)幚沓蓡螌訂螌I(yè)圖紙，將處理后的圖紙單獨(dú)放在一個(gè)文件包內(nèi)，作為后續(xù)單層單專業(yè)建模用。

3.2 搭建風(fēng)、水、電、建筑各專業(yè)模型及綜合

將上述處理好的圖紙按照專業(yè)進(jìn)行建模，將各專業(yè)（風(fēng)、水、電、建筑）建好的模型利用外部參照的方式先綜合成單層模型，然后將各單層模型再次利用外部參照的方式綜合成整棟大樓或整個(gè)項(xiàng)目，具體操作步驟如下。

3.2.1 單專業(yè)建模

首先，新建一張專業(yè)圖紙，關(guān)聯(lián)項(xiàng)目文件并確定相應(yīng)的樓層位置，在命令欄里輸入“xr”并回車，選擇“附著DWG(D)...”選項(xiàng)，調(diào)出外部參照對話框，如圖2所示：

圖2 外部參照對話框

外部參照選項(xiàng)設(shè)置好后，單擊“確定”插入處理好的底圖就可以繪制單專業(yè)模型。當(dāng)不同專業(yè)模型建好后，下一步工作就是進(jìn)行單層各專業(yè)模型綜合，即單層綜合。

3.2.2 單一樓層綜合

根據(jù)上述步驟完成各專業(yè)模型的搭建，現(xiàn)將已搭建好的同一樓層的不同專業(yè)的模型通過外部參照的方式綜合在一起，即形成樓層模型。在參照不同專業(yè)模型時(shí)，為了能在后面整棟樓或項(xiàng)目綜合時(shí)能夠顯示樓層的各個(gè)專業(yè)內(nèi)容，這里外部參照對話框的參照類型選擇“附著型”，其它選項(xiàng)仍按圖2所示的外部參照對話框中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后單擊確認(rèn)，這樣就完成了單層各專業(yè)模型的綜合如圖3所示。

圖3 單層各專業(yè)綜合圖

3.2.3 整棟大樓或整個(gè)項(xiàng)目綜合

根據(jù)上述步驟完成各層模型的綜合，現(xiàn)將同一棟樓的不同樓層或項(xiàng)目劃分不同區(qū)域的圖紙通過外部參照的方式疊加在一起，形成整棟樓或整個(gè)項(xiàng)目模型。在參照不同樓層或項(xiàng)目劃分不同區(qū)域模型圖紙時(shí)，最好是首層打底，這樣外部參照時(shí)每層Z值（改變外部參照對話框插入點(diǎn)中的Z值）與樓層設(shè)置的位置信息的Z值是一致的。其它選項(xiàng)仍按圖2所示的外部參照對話框中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后單擊確認(rèn)，這樣就完成了整棟大樓或整個(gè)項(xiàng)目的綜合。

3.3 從MagiCAD軟件中導(dǎo)出NWD文件并運(yùn)用Navisworks軟件做碰撞檢查

當(dāng)完成了整棟大樓或整個(gè)項(xiàng)目綜合或者在完成單層（單區(qū)域）綜合后，將綜合后的模型從MagiCAD軟件中導(dǎo)出NWD文件，當(dāng)所有NWD文件導(dǎo)出完畢后，并打開Navisworks軟件，在其中運(yùn)行碰撞檢測命令，即完成碰撞檢測。通過碰撞檢測，可以檢查不同專業(yè)、同種專業(yè)之間的碰撞打架情況，如風(fēng)管與水管、風(fēng)管與橋架，水管與橋架、風(fēng)管、水管、橋架之間都可能存在碰撞。查看各類碰撞點(diǎn)情況，確定碰撞點(diǎn)調(diào)整方案，在確定總體的排布方案和排布原則下，根據(jù)安裝要求，使用MagiCAD軟件確定管線綜合排布的三維空間層次分配。根據(jù)交叉點(diǎn)管線沖突調(diào)整整體管線高度，然后再次進(jìn)行碰撞檢測，檢查是否有碰撞點(diǎn)，如有碰撞點(diǎn)循環(huán)上述操作，直至無碰撞點(diǎn)出現(xiàn)，最后檢查深化設(shè)計(jì)的合理性。

圖4 碰撞檢測選項(xiàng)對話框

下面選取管線布置比較復(fù)雜的地下室及樓上公共走道部分作為本次管線碰撞檢測的重點(diǎn)。先對地下室及樓上公共走道部分進(jìn)行建模，等建完模后發(fā)現(xiàn)僅地下人防車庫和設(shè)備用房就存在大量碰撞點(diǎn)如圖5所示。其中不僅是管道間的交叉碰撞，甚至有些不同的管道系統(tǒng)排列在一起，這為后面的碰撞檢查帶來了很大麻煩。

通過在圖中圈出不同類型的碰撞點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，僅僅一個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)中就存在著各種不同程度的碰撞，其中主要有給水、中水系統(tǒng)內(nèi)部干支管交叉，消防干管與給水干管交叉，噴灑干管在管井處垂直穿過電氣橋架，給水干管垂直穿過排風(fēng)干管，噴灑干管于排風(fēng)管道重疊，雨水干管與橋架交叉，強(qiáng)電橋架與弱電橋架交叉，強(qiáng)弱點(diǎn)與消防橋架交叉等。

圖5 管線繪制后發(fā)現(xiàn)管線間的碰撞情況

3.4 對碰撞點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化

在Navisworks軟件中運(yùn)行碰撞檢測命令，通過碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)很多碰撞點(diǎn)如圖5所示。在充分理解設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，針對這些碰撞點(diǎn)我們進(jìn)行調(diào)整和修改，即先對模型管線進(jìn)行了全面的修改，并優(yōu)化管線走向，在消除系統(tǒng)性碰撞的同時(shí)使設(shè)備管線排布更加合理。首先確定電氣橋架位置，在滿足設(shè)計(jì)與施工要求的同時(shí)，給設(shè)備管線留出足夠空間；然后依據(jù)“有壓讓無壓、小管讓大管”的原則，按照各個(gè)系統(tǒng)調(diào)整設(shè)備管道，并注意給電氣專業(yè)留出檢修空間。經(jīng)過一輪碰撞修改后，模型基本達(dá)到令人滿意的效果如圖6所示。

圖6 修改后的管線圖

其次針對樓上公共走道部分，因其狹窄而設(shè)備電氣的管線與橋架又集中于此，造成此處的管線排布困難，且標(biāo)高過低，不能達(dá)到凈高要求，依靠簡單的一字排開或并列排布已無法滿足實(shí)際需求，按照管線調(diào)整原則進(jìn)行調(diào)整和修改，然后將調(diào)整修改后的模型導(dǎo)入到Navisworks軟件中，并單擊漫游命令，在模型中可以隨心所欲的行走，給人身臨其境的感受。同時(shí)也可以通過漫游發(fā)現(xiàn)一些在建模過程中未發(fā)現(xiàn)的碰撞問題，比如風(fēng)管穿柱等如圖7所示，而對發(fā)現(xiàn)的碰撞點(diǎn)采取及時(shí)調(diào)整，以使圖紙得到進(jìn)一步優(yōu)化，并最終完成管線綜合布置。

圖7 漫游檢測

3.5 可視化交底及指導(dǎo)現(xiàn)場施工

對綜合后的管線模型制作施工模擬視頻并針對管線比較密集且復(fù)雜的地方比如樓上公共走道部分和地下室，采用三維模型或視頻進(jìn)行施工交底，實(shí)現(xiàn)了可視化施工。由于樓上公共走道部分管線比較密集且種類繁多，為了避免由于管線沖突而造成二次施工，以及解決管線碰撞打架和位置沖突問題，最大限度的增加公共走道部分頂部使用空間。在該部分管線安裝前，先利用BIM軟件進(jìn)行三維建模，在建模過程中，同時(shí)還必須充分考慮各種管道的走向及不同的布置要求，利用有限空間，集合各個(gè)專業(yè)技術(shù)人員，合理排布管道并制定這些部位安裝大樣圖，使各種管道合理布置?？傊浞挚紤]這些因數(shù)后，按照管線調(diào)整原則依次進(jìn)行調(diào)整，并最終完成了樓上公共走道部分管線綜合布置如圖8所示。

圖8 樓上局部公共走道部分管線模型

根據(jù)圖8所示的公共走道部分管線模型進(jìn)行現(xiàn)場安裝，在安裝過程中由于管線模型事先進(jìn)行了合理布置，管線安裝中未出現(xiàn)碰撞和二次返工等問題，因此提高施工效率，保證了施工質(zhì)量，圖9是根據(jù)圖8所示的模型進(jìn)行現(xiàn)場安裝的管線圖。

圖9 公共走道部分現(xiàn)場安裝圖

通常地下室停車位對頂部管線的標(biāo)高和位置是有較高要求的，下面是一處管道大而多且必須經(jīng)過停車位的管線，該部分管道安裝前先利用BIM軟件進(jìn)行三維建模，然后根據(jù)各種管道的走向及不同的布置要求，合理布置了各種管道位置如圖10所示，避免了各種管道間的碰撞打架和位置沖突問題，滿足了停車位對頂部管線布置的要求。

圖10 地下室停車位局部管線模型

根據(jù)圖10所示地下室停車位頂部管線模型進(jìn)行現(xiàn)場安裝，在安裝過程中由于管線模型事先進(jìn)行了合理布置，管線安裝中未出現(xiàn)碰撞和二次返工等問題，因此提高施工效率，保證了施工質(zhì)量，圖11是根據(jù)圖10所示的模型進(jìn)行現(xiàn)場安裝的管線圖。

圖11 地下室停車位局部管線安裝圖

4 結(jié)論

安建大廈機(jī)電安裝工程在施工前應(yīng)用BIM技術(shù)對所要施工的圖紙進(jìn)行圖紙“預(yù)裝配”，然后通過“預(yù)裝配”的過程把各個(gè)專業(yè)未來施工中的交匯問題全部暴露出來。這樣提前發(fā)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)圖紙中存在的碰撞問題并提出合理的解決辦法，有效地減少了在施工階段出現(xiàn)的設(shè)計(jì)變更或修改，減少了施工過程中可能出現(xiàn)的大量返工浪費(fèi)，節(jié)省了投資，縮短了工期，保證了工程質(zhì)量。但也存在一些缺點(diǎn)如由于目前MagiCAD軟件和AutoCAD軟件還不能實(shí)現(xiàn)根據(jù)碰撞檢查報(bào)告自動(dòng)標(biāo)記錯(cuò)誤，需要手工標(biāo)記碰撞位置，以備查閱和修改；最后結(jié)合原有設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)格和走向，進(jìn)行綜合考慮后再對管線圖紙進(jìn)行深化，從而達(dá)到實(shí)際施工圖紙深度。