孫大勝，程森濤，牛建生，胡孝?。?中訊郵電咨詢設計院有限公司鄭州分公司，河南鄭州 450007；.鄭州眾惠通信技術有限公司，河南鄭州 450007）

0 前言

近些年，建筑行業(yè)的新技術層出不窮，項目的結構形式也越來越呈現(xiàn)多樣性、復雜性，因此對于項目的管線綜合提出了更高的要求。傳統(tǒng)設計中的管線綜合只能在二維圖紙中進行調(diào)整，設計師無法全面直觀地考慮問題，導致了管線綜合出現(xiàn)了以下幾項缺陷。

a）管線碰撞主要依靠設計人員進行人工查找，效率低下。同時管線在結構復雜的項目中，需要設計師在平面中對梁高度與管高度進行計算，過于繁瑣。

b）傳統(tǒng)管線綜合調(diào)整多為局部調(diào)整，對整體管線位置無法進行整體把控。

c）傳統(tǒng)的設計中管線綜合二維平面專業(yè)較多，不夠直觀。

目前，數(shù)據(jù)中心工程的建設越來越多。由于數(shù)據(jù)中心設備管線布置系統(tǒng)繁瑣、設備造價高、涉及專業(yè)參與方多等問題，造成施工返工或者浪費，甚至設計不合理導致存在安全隱患。對于管線復雜的數(shù)據(jù)中心項目，利用BIM 進行管線綜合已經(jīng)成為必不可少的重要技術。BIM 技術在數(shù)據(jù)中心項目中的應用，從三維立體化角度進行管線綜合，方便設計師進行直觀的校對檢查。同時BIM軟件自帶的碰撞檢測也極大地提高了管線綜合的效率，保證了設計的質(zhì)量。BIM 設計提供了三維建模、數(shù)據(jù)添加、虛擬施工、碰撞檢測、三維設計協(xié)同等，能夠使各專業(yè)設計師參與協(xié)同管理，動態(tài)控制，從而使效率提升。設計階段在BIM 軟件中錄入的相關數(shù)據(jù)，為后續(xù)的施工階段和運維階段都提供了重要的參考。由上述內(nèi)容可以看出，BIM 技術的發(fā)展為數(shù)據(jù)中心管線綜合提供了優(yōu)秀的解決方案。

1 BIM碰撞檢測原理與分類

BIM 技術中的碰撞檢測實際上是一種計算機軟件的算法，通過三維場景模型的搭建和相關構件的三維尺寸，基于回避三角形分割的二叉空間分割算法，對建筑構件的相關位置進行碰撞檢測。該算法可以快速有效地進行碰撞檢測。

對于數(shù)據(jù)中心的設計來說，BIM 技術的出現(xiàn)在很大程度上能夠解決實際工程中的返工問題和工程變更問題。碰撞問題分為2 類，一類是工程中構件實體發(fā)生相交定義為硬碰撞；另一類是工程中的實體構件處于安全，施工便利等因素，構件之間設定最小公差，小于最小公差時定義為軟碰撞，也可以稱為間隙碰撞。硬碰撞主要出現(xiàn)在設計階段，對于結構梁，空調(diào)管道和給排水管道之間經(jīng)常會由于空間高度發(fā)生碰撞。軟碰撞主要是在施工階段，為保證施工便捷程度，需要預留出空間進行安裝以及后期的檢修。這些都是需要提前設置好最小的空間距離。這類問題在數(shù)據(jù)中心中出現(xiàn)頻率很高，詳細的分類可以幫助設計師快速地判斷并進行調(diào)整。

2 BIM技術模型碰撞調(diào)整的方法與原則

在傳統(tǒng)二維管線綜合中，管線碰撞調(diào)整遵守一定的調(diào)整原則。而在BIM管線碰撞調(diào)整中也遵守一定的原則，這些調(diào)整的原則決定了設計的合理性與合規(guī)性。在數(shù)據(jù)中心設計中，這一類設計原則更是不可或缺。碰撞調(diào)整大致按照以下方法與原則進行。

a）從設計角度進行管線的排布，對機電專業(yè)的風管、水管、橋架等構件在BIM 軟件中進行合理的安放。在管線碰撞位置，按照固定的設計原則進行管線的避讓，例如壓力管避讓重力管，重力管預留排水坡度等。這些管線綜合的原則，需要專業(yè)的設計人員從各個方面進行考慮。

b）管線碰撞調(diào)整順序。由于管線調(diào)整由整個機電專業(yè)參與，涉及多個專業(yè)的設備管線，因此需要對管線調(diào)整的順序進行合理的安排，基本順序為無壓管-風管-橋架-余下壓力管，需要考慮各個細節(jié)的內(nèi)容保證排布內(nèi)容合理。

c）管線調(diào)整的方法步驟。對于機電的調(diào)整步驟是整個碰撞調(diào)整的指導性步驟，各專業(yè)在前期建模過程中的模型搭建，模型鏈接方法都會在這一部分進行說明，在管線標高排布上按照建筑物的功能區(qū)分管道的優(yōu)先原則，水平排布上按照管道之間的規(guī)范間距和檢修空間放置管線。這些方法步驟都對管線綜合起到了至關重要的作用。

3 BIM技術模型碰撞檢測工具的對比

隨著BIM 技術的發(fā)展，很多軟件廠商也推出了自己的管線碰撞調(diào)整工具。這些工具能夠在自己的程序下進行三維實體碰撞，能夠更加直觀地告訴工程設計人員出現(xiàn)碰撞的位置和碰撞的原因，這里簡述幾種碰撞檢測的方法（見表1）。

表1 碰撞檢測方法對比

表1所述方法各有利弊，可以針對各個階段、各種情況進行碰撞檢測方法的選擇。Revit 自帶的碰撞檢測功能可以用于模型的大范圍檢測，從而實現(xiàn)模型質(zhì)量進行快速的瀏覽。對于小體量項目也可以根據(jù)檢測結果直接進行管線調(diào)整，方便快捷。Dynamo的使用需要相關的代碼程序，雖然前期準備工作量較大，但后續(xù)定制化的開發(fā)可以更符合實際的情況。綜上所述，方法的選擇還是得根據(jù)實際項目情況需求來確定。

4 BIM技術在實際項目中的碰撞應用

上海浦江某數(shù)據(jù)中心位于上海市漕河涇經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，總建筑面積為20 230.15 m2，建筑高度為24 m，其中1 層層高為5.4 m，2～4 層層高為4.2 m，5 層層高為4.1 m，標準層凈高僅為3.4 m 左右。作為數(shù)據(jù)中心改建項目，建筑高度非常有限，傳統(tǒng)設計手段和工具很難在有效的空間內(nèi)實現(xiàn)大量機電設備和管線等合理排布。在建筑層高嚴重不足的情況下，引入BIM 技術的設計手段，實現(xiàn)空間最大化的合理應用。

上海浦江某數(shù)據(jù)中心改造項目中BIM技術主要是用在解決管線復雜，碰撞較多的情況，該項目的空間高度對于改造來說，需要準確地進行管線排布，保證最低凈高要求。傳統(tǒng)二維設計會導致管線的疊加碰撞情況比較嚴重。例如數(shù)據(jù)中心中的空調(diào)冷凝水管道和冷卻水管道直徑都超過500 mm，對于翻彎處理比較困難，因此在解決此類碰撞的時候要注意保證項目的實際可行性和凈高要求。

項目設計初期就開始采用BIM 技術，在二維設計的同時，BIM 設計也同步進行，項目采用Revit 平臺進行模型搭建，采用鏈接形式，分專業(yè)進行建模。按照二維圖紙進行建模的過程中會出現(xiàn)很多專業(yè)內(nèi)或者專業(yè)間的碰撞。這些碰撞產(chǎn)生的原因主要有如下幾點。

a）二維圖紙對于管徑考慮不夠周到：二維圖紙中管徑的表達僅為二維標注，在平面上對于管線的表達過于簡單，僅有管中心線。對于管件的表達也僅在說明中進行了簡單的闡述。在實際施工過程中，翻彎偏移等操作也需要管件進行連接，由于連接距離在二維圖紙上也沒有進行考慮，因此導致的碰撞主要有2類，一類是管徑未考慮清楚導致的管道碰撞；另一類是管件安裝導致管道的位置進行調(diào)整，導致管道碰撞。

b）二維圖紙節(jié)點部位表達不清：在重要的節(jié)點部位，如水泵房出管位置，走廊交叉點，這些位置的交叉情況會導致碰撞經(jīng)常發(fā)生。這些地方也是碰撞調(diào)整的難點，對機電調(diào)整人員有很高的要求，同時調(diào)整完成的合規(guī)性、合理性、最優(yōu)性也需要進行再次驗證。此類碰撞是BIM中最常見也是最主要的碰撞。

c）模型空間管道排布不合理：二維設計過程中，各個專業(yè)間的溝通不順暢。對于數(shù)據(jù)中心管線復雜的情況，每個管道的空間關系十分局促，導致管道的排布位置會有重疊，從而出現(xiàn)管線碰撞或者結構專業(yè)與管道碰撞的情況。管線位置、復雜節(jié)點位置需要著重處理，考慮管線的走向排布，盡可能使用有效高度進行管線避讓。

5 BIM 模型碰撞調(diào)整的成果輸出

模型的碰撞問題完全解決之后，管線位置變化比較少，如局部有變化，對于這一部分內(nèi)容的輸出，一般采用問題報告的形式，二維設計人員能夠根據(jù)問題報告快速地定位問題并修改二維設計圖紙。對于管線位置變化比較多的情況，一般會采用BIM 軟件出平面管線定位圖紙，二維設計人員按照BIM 出圖內(nèi)容進行二次設計，加入設計相關參數(shù)，完成整個機電設計。

6 結束語

BIM 技術的應用越來越被大家所認可，本文中碰撞檢測只是BIM 技術中的一小部分，但所產(chǎn)生的價值卻能夠為工程項目節(jié)省很多的成本。隨著社會的發(fā)展，建筑工程的整個生命周期在未來將與BIM 技術緊密結合，將成為建筑工程發(fā)展的趨勢。由于現(xiàn)階段的技術發(fā)展限制，BIM 技術僅僅是工程技術走向信息化的一個開始，未來建筑信息化的理念能夠在工程建設中發(fā)揮至關重要的作用。對于數(shù)據(jù)中心的設計來說，BIM 設計已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢。BIM 技術為數(shù)據(jù)中心提供了大量可供深加工和再利用的數(shù)據(jù)信息，據(jù)中心的設計更是離不開BIM 技術的加持，從三維的角度進行數(shù)據(jù)中心的設計，突破了二維圖紙表達不夠充分的先天性缺陷，同時BIM 技術的信息化建模與設計也為后續(xù)運維提供了大量可供參考的數(shù)據(jù)。綜上所述，BIM 技術的出現(xiàn)為建筑行業(yè)信息化轉(zhuǎn)型提供了新的角度和方法。隨著BIM 技術的發(fā)展，建筑行業(yè)將迎來新的變革。