孫亮

摘 ?要：為了提高建筑機(jī)電深化設(shè)計(jì)以及施工管理效果，可以采用BIM技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上開展機(jī)電深化設(shè)計(jì)與各方面協(xié)調(diào)管理工作。為此，該文以某機(jī)電工程為研究案例，在正式施工前建立較為完善的BIM模型，基于二維進(jìn)行斷面綜合管線排布，再進(jìn)行三維碰撞檢測等措施，有效地解決管線碰撞以及樓層凈高控制問題等，同時(shí)，利用BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，對大型設(shè)備吊運(yùn)過程進(jìn)行模擬分析，糾正并解決高層設(shè)備吊裝問題，較大程度地緩解了施工過程中的協(xié)調(diào)管理工作，保證項(xiàng)目質(zhì)量和進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);機(jī)電深化設(shè)計(jì);施工管理;超高層建筑工程

中圖分類號：TU974 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著BIM技術(shù)在超高層建筑工程中的廣泛應(yīng)用，機(jī)電深化設(shè)計(jì)以及施工管理水平都有所提升?；诖?，該文結(jié)合某超高層建筑機(jī)電工程，具體就項(xiàng)目情況、BIM協(xié)同平臺及其機(jī)電深化BIM設(shè)計(jì)流程展開，重點(diǎn)探討管線綜合排布、多專業(yè)間協(xié)調(diào)、BIM輔助多專業(yè)出圖等機(jī)電深化設(shè)計(jì)措施，總結(jié)該工程施工管理協(xié)調(diào)方法，做好技術(shù)交底、工序協(xié)調(diào)、超高層設(shè)備垂直運(yùn)輸、一次墻套管預(yù)埋、二次墻留洞和現(xiàn)場驗(yàn)收等工作。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介

星港國際中心項(xiàng)目位于上海，建筑物為超高層建筑，占地約4.5萬m2，總建筑物面積達(dá)到45萬m2左右，建筑物分為地上與地下兩部分，地下總面積約為19萬m2，局部最深處達(dá)到30 m以上。該項(xiàng)目主要由2幢辦公樓及裙房商業(yè)中心。其中雙塔辦公樓為50層，高度為263 m，而商業(yè)中心層為4層，地下共兩層，建筑面積13萬m2。

該項(xiàng)目建設(shè)中，機(jī)電深化設(shè)計(jì)與施工管理為項(xiàng)目重點(diǎn)，采用BIM技術(shù)進(jìn)行管線優(yōu)化設(shè)計(jì)及其協(xié)調(diào)管理，最終取得較好的項(xiàng)目效果。

1.2 BIM協(xié)同平臺

星港國際中心項(xiàng)目建設(shè)過程中，為了加強(qiáng)管理，便于溝通協(xié)調(diào)，構(gòu)建該BIM協(xié)同平臺，其主要包含硬件與軟件2個(gè)部分。

1.2.1 總承包單位以及設(shè)施配置

由總包單位組建機(jī)電BIM工作室，BIM團(tuán)隊(duì)由建設(shè)方、監(jiān)理、顧問、施工單位組成。項(xiàng)目總包單位進(jìn)行統(tǒng)籌，機(jī)電、土建、消防和弱電等分包緊密配合，實(shí)行日常運(yùn)轉(zhuǎn)。各專業(yè)分包各派技術(shù)人員組成專業(yè)深化團(tuán)隊(duì)，由總工領(lǐng)頭，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度的需求安排BIM人員。此外，消防單位以及弱電單位也是其中的重要組成部分，承擔(dān)著重要的職責(zé)。針對消防單位而言，主要根據(jù)裝修要求及機(jī)電深化圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)以及各類子系統(tǒng)的安裝。針對弱電單位而言，弱電設(shè)計(jì)是其中的重點(diǎn)，該工程中弱電問題主要體現(xiàn)在以下4點(diǎn)。1）因?yàn)榈厣系叵路譃?個(gè)施工許可證，弱電系統(tǒng)分為2次招標(biāo)兩次出圖。2）該項(xiàng)目分為4個(gè)監(jiān)控中心，監(jiān)控中心之間的通信線纜多，關(guān)系復(fù)雜。3）招標(biāo)圖非專業(yè)弱電單位設(shè)計(jì)，弱電分包需要根據(jù)中標(biāo)情況做較大幅度調(diào)整。4）安防深化圖紙須技防專家評審后確定。

1.2.2 軟件配置

設(shè)立中心服務(wù)器，連接到各機(jī)電專業(yè)分包的電腦，各分包均可訪問中心服務(wù)器文件，在管理員允許的基礎(chǔ)上進(jìn)行服務(wù)器文件的刪除、修改。對于圖紙更新部分，則會(huì)保留前版，增加新版。通過BIM軟件，統(tǒng)一進(jìn)行機(jī)電專業(yè)的建模，各專業(yè)在中心模型的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)格式的交換，實(shí)現(xiàn)與中心模型同步[1]。在協(xié)同平臺上，統(tǒng)一BIM制圖模板，規(guī)范制圖標(biāo)準(zhǔn)、下發(fā)作業(yè)指導(dǎo)書，標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)機(jī)電深化設(shè)計(jì)工作。BIM協(xié)同平臺具有統(tǒng)一性及整體性，大大縮短了各專業(yè)模型協(xié)調(diào)時(shí)間，便于提高工作效率。

1.3 機(jī)電深化BIM設(shè)計(jì)流程

在該超高層建筑機(jī)電深化設(shè)計(jì)過程中，采用了BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)方法，深化BIM設(shè)計(jì)流程。具體BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)流程如下：成立深化設(shè)計(jì)小組——明確設(shè)計(jì)思路——設(shè)計(jì)參數(shù)的收集——提出深化設(shè)計(jì)大綱——確定設(shè)計(jì)配合流程，制定出圖計(jì)劃——繪制各專業(yè)深化設(shè)計(jì)圖紙——BIM繪制過程中發(fā)現(xiàn)CAD深化不足之處進(jìn)行標(biāo)高以及走向修正——對綜合管線CAD圖修改——BIM繪制——結(jié)束。該流程包含專業(yè)模型建設(shè)到綜合協(xié)調(diào)的過程。通過明確該設(shè)計(jì)流程，使得該項(xiàng)目各專業(yè)深化設(shè)計(jì)人員可以按照流程進(jìn)行整體布局，利用各專業(yè)模型進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，進(jìn)而加強(qiáng)機(jī)電深化設(shè)計(jì)以及協(xié)調(diào)管理。

2 BIM技術(shù)助推機(jī)電深化設(shè)計(jì)

2.1 管線綜合排布

在該項(xiàng)目建設(shè)過程中，BIM團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立完善的LOD300模型，并開展管線綜合排布工作。

首先，先利用二維技術(shù)進(jìn)行斷面綜合管線排布，再采用三維碰撞檢測辦法，避免機(jī)電管線和各專業(yè)管線發(fā)生碰撞[2]。

其次，一次墻套管預(yù)埋、二次墻和鋼結(jié)構(gòu)留洞。主要結(jié)合機(jī)電專業(yè)圖紙加以深化設(shè)計(jì)，在梳理干線基礎(chǔ)上調(diào)整BIM模型，利用該模型進(jìn)行綜合留洞圖紙的繪制，為相關(guān)專業(yè)施工和深化排產(chǎn)提供指導(dǎo)。

加強(qiáng)LOD400模型的建立，主要結(jié)合圖紙，進(jìn)行各專業(yè)LOD400模型的繪制，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，方便BIM團(tuán)隊(duì)進(jìn)行該項(xiàng)目機(jī)電工程專業(yè)綜合模型的調(diào)整，進(jìn)而滿足LOD400精度要求，具體如圖1所示。

繪制綜合圖紙以及各專業(yè)圖紙。針對審批通過的機(jī)電專業(yè)綜合圖紙進(jìn)行施工圖紙的繪制，進(jìn)而指導(dǎo)該項(xiàng)目現(xiàn)場施工的開展。在指導(dǎo)階段，依據(jù)BIM模型來指導(dǎo)施工，包含機(jī)電工程進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、工序管理、安全管理等方面的指導(dǎo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)施工全過程的指導(dǎo)。機(jī)電施工中，施工人員遵循先主管后分支管，管槽、設(shè)備、配線的施工原則，其中管線綜合布置時(shí)，按照先上層后下層的順序開展施工任務(wù);根據(jù)先大后小，先里后外，先干管后支管，先無壓，后有壓等工序進(jìn)行管線安裝。綜合布線結(jié)束后，再利用移動(dòng)iPad承載的BIM模型進(jìn)行施工現(xiàn)場驗(yàn)收，確?，F(xiàn)場管線布置與模型一致。

2.2 多專業(yè)間協(xié)調(diào)

該項(xiàng)目包含多個(gè)施工專業(yè)，為了解決各專業(yè)間的協(xié)調(diào)問題，利用BIM技術(shù)可視化的優(yōu)點(diǎn)，通過多專業(yè)的BIM綜合協(xié)調(diào)，提前解決各專業(yè)與機(jī)電之間的矛盾。以精裝修管理為例，設(shè)計(jì)師考慮到裝修美觀及視覺效果，但在設(shè)計(jì)時(shí)缺乏對于機(jī)電設(shè)備等位置的考量，難以掌握各類管線位置、布設(shè)情況等。因此，建立BIM模型，可以直觀地了解三維空間內(nèi)的機(jī)電情況，同時(shí)有利于雙方進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)。

2.3 BIM輔助多專業(yè)出圖

該項(xiàng)目為超高層建筑，與傳統(tǒng)建筑相比，具有一定的復(fù)雜性，受基坑深度和建筑高度影響，結(jié)構(gòu)的梁，機(jī)電的管線、橋架尺寸都比較大。其次，該項(xiàng)目對于凈高要求高，地下設(shè)備層與地上標(biāo)準(zhǔn)層的凈高有著嚴(yán)格的要求，層高3.7 m和4.5 m，凈高2.2 m和3.2 m。。由此可見，項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備以及各種管線等方面的布置難度較大。

為了解決這類問題，針對機(jī)電與弱電的圖紙進(jìn)行建模分析，BIM輔助多專業(yè)出圖要點(diǎn)有4個(gè)。1）對于建筑結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行核對。2）剪力墻留洞檢測，檢查是否其低于標(biāo)高要求。3）核對管線最低標(biāo)高，并加強(qiáng)BIM模型的多次審核，如果發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)更改管線走向，調(diào)整安裝位置[3]。4）由于各專業(yè)交叉施工，管線重疊問題突出，項(xiàng)目人員將工序與施工區(qū)域、工種進(jìn)行細(xì)化分工，同時(shí)各專業(yè)對于BIM模型加以拆分，制作各專業(yè)施工圖紙，避免耽誤工期。

3 BIM技術(shù)助推機(jī)電施工協(xié)調(diào)管理

3.1 施工技術(shù)交底

利用BIM三維設(shè)計(jì)手段進(jìn)行工程可視化設(shè)計(jì)，使建筑設(shè)計(jì)圖較為直觀地呈現(xiàn)在項(xiàng)目人員面前，進(jìn)而降低建筑設(shè)計(jì)的難度，同時(shí)還方便各方進(jìn)行溝通交流，使得信息交互效率得以提升。在技術(shù)交底中，BIM也起到了輔助作用，通過BIM模型與工程實(shí)體情況進(jìn)行對比，加強(qiáng)工人對項(xiàng)目的理解，有助于縮短工期[4]，加強(qiáng)施工進(jìn)度方面的協(xié)調(diào)管理。

3.2 施工工序協(xié)調(diào)管理

由于施工工序不合理，很有可能造成管線拆改造費(fèi)用的增加，甚至延誤工期。所以，該項(xiàng)目機(jī)電管理中，融入了BIM技術(shù)，基于BIM協(xié)調(diào)平臺基礎(chǔ)上，安排BIM工作人員針對各環(huán)節(jié)施工工序加以協(xié)調(diào)管理。主要建立BIM施工模型，在一些復(fù)雜或者管廊、管井等管線分層較多的部位進(jìn)行BIM工序模擬，可以利用BIM模型實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)拆分，方便引導(dǎo)施工人員進(jìn)行嚴(yán)格施工，規(guī)范施工工序[5]。而后BIM工作人員再使用Navisworks軟件對設(shè)備安裝以及管線安裝工序進(jìn)行4D模擬，并進(jìn)行工序模擬視頻的制作，解決一些復(fù)雜部位交叉施工問題，促使機(jī)電施工各專業(yè)交叉作業(yè)效率有所提升，實(shí)現(xiàn)施工工序的協(xié)調(diào)管理。

3.3 超高層設(shè)備垂直運(yùn)輸管理

超高層設(shè)備垂直運(yùn)輸管理協(xié)調(diào)難度較大，這與3個(gè)因素有關(guān)。1）該項(xiàng)目專業(yè)多樓層高，單臺物件起吊耗時(shí)長，需要使用塔吊的專業(yè)多，運(yùn)輸壓力大;而且一旦設(shè)備垂直運(yùn)輸管理不到位，很有可能出現(xiàn)安全事故，供施工人員使用的垂直運(yùn)輸梯如拆除過早，會(huì)影響工人功效，如拆除過晚，會(huì)影響土建、裝修的工期。2）該項(xiàng)目避難層及屋頂均有大型設(shè)備需吊裝，由垂直起吊轉(zhuǎn)為水平移動(dòng)，存在較大風(fēng)險(xiǎn)。3）機(jī)電設(shè)備一般進(jìn)場較晚，如果塔吊根據(jù)機(jī)電要求時(shí)間拆除，會(huì)影響擦窗機(jī)及屋頂停機(jī)坪工期。所以，該項(xiàng)目設(shè)備垂直運(yùn)輸管理成為了難題。因此，參與超高層設(shè)備垂直運(yùn)輸管理中，主要利用BIM技術(shù)模擬設(shè)備吊裝，進(jìn)行可視化分析，各方經(jīng)過嚴(yán)格地審核論證后，分析出可能大型設(shè)備吊運(yùn)過程中遇到的一些問題，再利用BIM模擬技術(shù)加以糾正，實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備吊裝方案的優(yōu)化，從而加強(qiáng)超高層設(shè)備垂直運(yùn)輸管理，管理過程更具有安全性、經(jīng)濟(jì)性。

3.4 一次墻套管直埋、二次墻留洞

在項(xiàng)目建設(shè)過程中，一次墻套管預(yù)埋、二次墻留洞為重要施工環(huán)節(jié)。具體在一次墻套管直埋過程中，主要采用BIM技術(shù)，精確定位結(jié)構(gòu)墻體上的機(jī)電管線位置，使得后續(xù)墻體澆筑施工得以順利開展，同時(shí)也盡量避免機(jī)電管線開洞破壞結(jié)構(gòu)。同樣在二次墻留洞前，根據(jù)BIM給出二次墻留洞圖，可減少后期墻面反復(fù)開洞修補(bǔ)次數(shù)，使得交叉工序也得到簡化，同時(shí)提高砌體及交叉施工部分質(zhì)量，呈現(xiàn)出良好的施工效果，真正加強(qiáng)施工管理。

4 結(jié)語

在該項(xiàng)目超高層建筑機(jī)電深化設(shè)計(jì)過程中，搭建完整的BIM協(xié)調(diào)管理平臺，針對項(xiàng)目進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用二維進(jìn)行斷面綜合管線排布，再完成三維碰撞檢測等綜合布線優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，例如對管線安裝工序進(jìn)行4D模擬，解決管線碰撞問題;同時(shí)，強(qiáng)化各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)管理，利用BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，對精裝修工程進(jìn)行協(xié)調(diào)，對大型設(shè)備吊運(yùn)過程進(jìn)行模擬分析，解決高層設(shè)備吊裝問題;BIM技術(shù)的應(yīng)用使得項(xiàng)目進(jìn)度管理、質(zhì)量管理以及安全管理方面也都得到了良好的保障，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綜合效益的提升。

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