陳 靜 靜

(山西建筑工程有限公司，山西 太原 030027)

0 引言

忻州大劇院工程是一座涉及劇場、群藝館各功能用房及配套設(shè)施和展覽大廳、商鋪、辦公管理用房等公共活動空間的大型公共建筑。其造型獨特，施工難度大，58根斜柱定位困難。同時機電安裝覆蓋專業(yè)全面，管線綜合排布的各種管道主要包括：新風管道；排煙管道；空調(diào)供、回水管道；冷凝水管；地暖供、回水管；噴淋管；氣體滅火管；消火栓給水管；生活給水管；污水管；壓力廢水；雨水管；強電橋架；弱電橋架；消防電橋架，各類管線共計17種。

忻州藝術(shù)中心“大劇院·群眾藝術(shù)館”項目位于山西省忻州市鳳棲街以南，慕山路以東，總用地面積為172 099 m2(258.14畝)，凈用地面積為155 546 m2。

本工程建筑設(shè)計形式吸取了佛教圣地五臺山寺廟形態(tài)，整體造型既像一朵蓮花浮座，又像佛教文化中的“毗盧帽”。不同折面反射著不同的光影效果，夜晚更是璀璨奪目，使其成為忻州一張新的名片。從不同的角度登上平臺，可以欣賞到這棟獨特的建筑的不同造型角度。該建筑東西長178 m，南北長178 m，地下1層，地上6層，局部8層，總建筑面積7.3萬m2，其中地上面積6.5萬 m2，地下建筑面積8 000 m2，建筑高度51.95 m；主要由一個2層1 326座大劇場，一個2層586座小劇場、440座影劇院和群眾藝術(shù)活動館組成；全樓設(shè)電梯18部、扶梯6部、樓梯11部、鋼梯2部。

忻州大劇院項目復(fù)雜、造型獨特，特別適合BIM的應(yīng)用與推廣。此項目中運用了2個BIM的應(yīng)用點：1)BIM的可視化設(shè)計;2)管線綜合排布。

1 應(yīng)用BIM進行可視化設(shè)計

運用BIM技術(shù)輔助定位，型鋼斜扭柱定位準確，安裝位置正確。

本工程建筑設(shè)計吸取了佛教圣地五臺山靈感，二層底座平臺上塑一朵五瓣蓮花，為實現(xiàn)五瓣蓮花的造型，工程主體結(jié)構(gòu)在標高11.55 m以上外立面結(jié)構(gòu)由58根斜向外伸出的型鋼混凝土組成，大體可分為五瓣，其中53根由基礎(chǔ)生根，5根在11.55 m標高梁內(nèi)生根。斜向外伸柱外伸角度不一，外伸距離不一。斜柱截面為800×800有52根和750×750有6根，而且型鋼柱的變換段是不規(guī)則的四邊形或多邊形。其中獨立斜柱外伸高度和水平投影距離相當大，水平距離最大為11.5 m，伸出高度從11.55 m至大屋頂最高處47.85 m、最低處41.02 m，中間無板分隔。

以往放樣時使用的多數(shù)是二維的圖紙，在放樣前需要對放樣數(shù)據(jù)進行計算和整理，在放樣過程中直接使用的是一系列坐標，即一串數(shù)字。因此放樣時不直觀，放樣點之間的幾何關(guān)系和相對位置不清楚，同時在放樣時出現(xiàn)錯誤也不易發(fā)現(xiàn)。但是BIM技術(shù)的引入使得放樣過程變得更加簡單，配套相應(yīng)測量設(shè)備和BIM圖紙就可以在三維模型中直接選擇需要放樣的點位，直觀、方便地將待放樣點位直接放樣出來。

施工前對斜柱進行深化設(shè)計，根據(jù)施工圖紙建立BIM土建模型，確定型鋼斜柱每一節(jié)頂部及安裝節(jié)點處的空間坐標。先支出斜柱與內(nèi)部豎向結(jié)構(gòu)間框架梁的梁底，以梁底長度控制斜柱上部的空間位置。結(jié)合BIM技術(shù)方法，確定型鋼柱在相應(yīng)樓層上的水平投影位置并在現(xiàn)場標出，之后在水平投影位置的基礎(chǔ)上確定型鋼斜柱的空間位置。并且將很多節(jié)點通過BIM技術(shù)，進行可視化技術(shù)交底。在模型中優(yōu)化設(shè)計方案，深化設(shè)計圖紙，并在建立的模型基礎(chǔ)上利用軟件導(dǎo)出正式的CAD圖紙，指導(dǎo)施工。

現(xiàn)場實施：

1)對施工圖紙進行研究，并結(jié)合BIM技術(shù)對型鋼斜柱進行三維空間定位，通過研究討論，以確保型鋼斜柱的正確位置。

2)在確定了型鋼斜柱的空間位置之后，計算出其在相應(yīng)標高樓層的水平投影位置并在現(xiàn)場放出。

3)測量人員使用全站儀和手持棱鏡，根據(jù)每根型鋼斜柱的空間角度和距離關(guān)系，在水平投影位置的基礎(chǔ)上確定型鋼斜柱在三維空間中的位置。

2 應(yīng)用BIM進行機電排布

忻州大劇院機電系統(tǒng)復(fù)雜(包括新風、排煙、強電、弱電、消防、空調(diào)供回水、冷凝水等)，走廊凈寬小(各走廊寬度在1.66 m～2.25 m范圍內(nèi))，標高錯層大、凈空要求高，系統(tǒng)管線穿過狹窄井字走廊，要綜合考慮：凈高要求、走廊寬度、梁底高度、機電管線管件規(guī)格型號、保溫厚度等。

2.1 機電管線綜合排布的意義

1)對建筑物內(nèi)的機電管線進行最佳排位，最大程度減少管道所占空間，提高天花的吊頂高度。

2)將施工中可能遇到的問題預(yù)先在設(shè)計中解決，有效地避免了機電管線在平面、立面上的交叉和沖突，以保證施工的順利進行節(jié)約工程成本。

3)管線的有序排列給工程竣工后的維修和管理帶來許多方便。各種工程管線各自具有各自的工藝布置要求，當出現(xiàn)相互交叉擠占同一空間的問題時，應(yīng)相互協(xié)調(diào)、布置得當。

2.2 維排布準備工作

1)熟悉各專業(yè)圖紙，不僅僅是本專業(yè)的，包括其他專業(yè)的圖紙；2)處理圖紙；3)根據(jù)標高要求，完成各專業(yè)管線的標高；4)根據(jù)需要完成剖面圖的繪制。

2.3 機電管綜排布程序流程

1)認真熟悉機電圖紙;2)參數(shù)收集;3)建立精確的土建模型;4)以連接的方式建立機電模型;5)根據(jù)排布原則及項目實際情況進行管綜深化設(shè)計;6)主動與設(shè)計方、現(xiàn)場管理方溝通，反復(fù)推敲方案，多次整改提出最佳方案;7)根據(jù)最終方案導(dǎo)出各專業(yè)平面圖、剖面圖、核定單;8)通過設(shè)計單位簽字確認。

2.4 管線綜合排布要點

1)排布原則;2)根據(jù)實際情況深化排布;3)精細化調(diào)整;4)凈高分析;5)局部特殊化處理;6)碰撞檢測與整改;7)多專業(yè)聯(lián)動。

2.5 機電安裝工程管線綜合排布策劃總則

1)大管優(yōu)先，小管讓大管。

2)有壓管讓無壓管。

3)低壓管避讓高壓管。

4)常溫管讓高溫、低溫管。

5)可彎管線讓不可彎管線、分支管線讓主干管線。

6)附件少的管線避讓附件多的管線。

7)電氣管線避熱避水，在熱水管線、蒸氣管線上方及水管的垂直下方不宜布置電氣線路。

8)安裝、維修空間不小于500 mm。

9)預(yù)留管廊內(nèi)柜機、風機盤管等設(shè)備的拆裝距離。

10)管廊內(nèi)吊頂標高以上預(yù)留250 mm的裝修空間。

11)各防火分區(qū)處，卷簾門上方預(yù)留管線通過的空間，如空間不足，選擇繞行。

12)調(diào)圖初期由業(yè)主結(jié)合裝修確認綜合支架使用范圍(應(yīng)明確綜合支架商務(wù)成本)。

13)調(diào)圖初期明確穿結(jié)構(gòu)范圍。

14)空調(diào)水系統(tǒng)盡量不走公區(qū)有吊頂?shù)奈恢?避免檢修不變，漏水凝露等風險對公區(qū)吊頂部分帶來的影響，以及后期試壓對公區(qū)裝飾進度上的沖突)。

15)為保證鋪內(nèi)無吊頂區(qū)域的美觀性，消防、噴淋、空調(diào)水系統(tǒng)、常規(guī)給排水等管線在鋪內(nèi)走一起(是否做綜合支架根據(jù)前期商務(wù)的情況)。

16)為保證美觀以及減少系統(tǒng)水損，管道有翻彎時應(yīng)整跨翻彎。連續(xù)翻彎時可協(xié)調(diào)業(yè)主考慮穿梁。充分利用梁窩解決管線碰撞問題。

17)BIM單位應(yīng)結(jié)合設(shè)計圖考慮閥門，支架，保溫等安裝空間。

18)原則上管線不超過兩層。

19)管線避讓原則：分支讓主管、非保溫讓保溫、低壓讓高壓、氣管讓水管、金屬管讓非金屬管、給水讓排水、檢修難度小的管線讓檢修難度大的管線、常態(tài)讓易燃易爆。

20)管線縱向排布原則：氣體上液體下、保溫上不保溫下、高壓上低壓下、金屬管道上非金屬管道下、不常檢修上常檢修下、電上水中風下。

21)管井道處應(yīng)結(jié)合建筑充分考慮安裝檢修，閥門操作等空間并不影響建筑功能。

2.6 管線精細調(diào)整

由于忻州大劇院管線多、走廊窄、凈高低，經(jīng)過第一次排布以后，凈高達不到設(shè)計要求。所以需要進一步的優(yōu)化和設(shè)計。我們采取以下措施：將密集區(qū)管線移至管線較少處、等截面修改風管尺寸，修改下設(shè)風閥，改變管道路徑等。在此過程中一直與設(shè)計院、勞務(wù)班組進行溝通，達到既符合設(shè)計要求，也滿足施工要求的目的。

2.7 碰撞檢查

將土建模型鏈接到最終調(diào)整好的機電模型中進行碰撞檢查，共發(fā)現(xiàn)管線之間的碰撞85處，管線與結(jié)構(gòu)之間的碰撞17處。需要按照管線排布原則再次調(diào)整，調(diào)整完成后進行新一輪的碰撞檢查，直至沒有碰撞為止，見圖1。

2.8 成果輸出

根據(jù)管綜排布，繪制各個走廊的剖面示意圖以及各個樓層的各個系統(tǒng)的管線平面位置示意圖，整理成技術(shù)核定單經(jīng)設(shè)計院認可簽字,見圖2。

3 結(jié)語

我國建筑施工企業(yè)的BIM技術(shù)目前還處于探索階段，但我們施工企業(yè)需要持續(xù)關(guān)注，有針對性的做好技術(shù)儲備等準備工作，同時可以進行局部實踐。