龔瑋 荀天奕

【摘? 要】超高層建筑機(jī)電工程管線十分繁雜，利用BIM技術(shù)的碰撞檢查功能和“可視化”能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道尺寸、標(biāo)高、路由的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而找出管線綜合排布的最佳解決方案。本文以BIM技術(shù)管線綜合優(yōu)化應(yīng)用為突破口，分析超高層建筑機(jī)電設(shè)計(jì)和施工過程中對(duì)于BIM管綜優(yōu)化的訴求，從優(yōu)化方式、碰撞檢查、管線綜合優(yōu)化、凈高分析、出圖及可視化交底等方面進(jìn)行闡述，體現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的同時(shí)，也使項(xiàng)目整體滿足凈高要求，最終減少工程設(shè)計(jì)變更和現(xiàn)場施工拆改，有效提高工程進(jìn)度和建設(shè)效率。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑;BIM;管線綜合

引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高和建造技術(shù)的發(fā)展，超高層建筑以越來越豐富的形態(tài)來詮釋其獨(dú)一無二的個(gè)性。然而傳統(tǒng)CAD二維設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)超高層建筑復(fù)雜的建筑功能和結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在一定的局限性，建筑信息模型（Building Information Model，BIM）應(yīng)運(yùn)而生。BIM是基于三維或多維數(shù)字設(shè)計(jì)和工程管理軟件所構(gòu)建的“可視化”的數(shù)字建筑模型，可以為項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝、管理等階段提供設(shè)計(jì)、模擬、分析的協(xié)同平臺(tái)，開發(fā)商、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)管部門乃至最終用戶和維護(hù)等各相關(guān)人員都可以利用三維或多維數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行有效的“可視化”管理。

在超高層建筑機(jī)電工程中，可以在設(shè)計(jì)之初就通過BIM軟件進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、凈高分析、工程量統(tǒng)計(jì)、施工圖出圖等得到各專業(yè)協(xié)調(diào)一致，誤差較小的施工圖，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，可以提前解決施工過程中的問題，提高施工效率。本文將以某超高層建筑工程為例，從BIM設(shè)計(jì)流程、實(shí)施措施、應(yīng)用效果三個(gè)方面闡述BIM設(shè)計(jì)的價(jià)值和必要性。

1.工程概況

本項(xiàng)目為某超高層建筑工程，其中1#樓：地下三層為設(shè)備用房，地下二層及地下一層為酒店輔助用房;1～5為酒店裙房，功能為酒店大堂、餐飲、會(huì)議及娛樂用房;塔樓6～37層為高檔辦公，其中16層、27層、38為避難層，39～53層為客房，54層為屋頂餐飲用房。 2#樓6～41層為辦公用房，其中16、29層為避難層，地下一、二、三層為車庫及設(shè)備用房。

基于本項(xiàng)目的特點(diǎn)、復(fù)雜程度和施工難度，亟需BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電設(shè)計(jì)和管綜優(yōu)化。首先，超高層城市綜合體本身綜合性強(qiáng)，技術(shù)難度高;其次，各個(gè)專業(yè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)銜接存在問題較多;第三，建筑功能區(qū)域多，設(shè)備種類多，管道交錯(cuò)復(fù)雜，二維排布困難;第四，建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)已施工完畢，現(xiàn)場洞口預(yù)留與圖紙存在不符的現(xiàn)象;最后，建筑內(nèi)有五星級(jí)酒店，裝修施工質(zhì)量要求高。因此引入BIM技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目的機(jī)電管線和機(jī)房進(jìn)行施工圖深化設(shè)計(jì)，以保證凈高，減少設(shè)計(jì)變更和施工返工，提高施工效率，加快項(xiàng)目進(jìn)度。

2. BIM技術(shù)在機(jī)電工程中的應(yīng)用

2.1碰撞檢查

BIM最直觀的特點(diǎn)在于三維可視化，利用BIM的三維技術(shù)在前期進(jìn)行碰撞檢測。基于碰撞檢查的結(jié)果，提出機(jī)電安裝的整體解決方案，同時(shí)提交業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位審核討論，形成后續(xù)管綜優(yōu)化的解決方法和初步方案。

在此階段中，本項(xiàng)目配合業(yè)主、總承包及各專業(yè)分包、專業(yè)廠家檢測出機(jī)電管道碰撞16935處，修改設(shè)計(jì)方案662次，避免核心筒剪力墻、暗梁開洞，加固538處，避免了大量的材料浪費(fèi)和人員返工現(xiàn)象，共計(jì)降低成本1445萬。

2.2管線綜合優(yōu)化

（1）管線綜合深化設(shè)計(jì)范圍和要求。本項(xiàng)目管線綜合深化設(shè)計(jì)范圍包括1#塔樓、2#塔樓、避難層、裙房、地下車庫、給排水管井、空調(diào)水管井、電井以及各類機(jī)房和設(shè)備用房。

優(yōu)化前，根據(jù)業(yè)主對(duì)凈高的要求，對(duì)設(shè)備類型和管線進(jìn)行分類并確定優(yōu)化方案，遵循盡量提高凈高、合理的避讓、降低安裝和維修成本、滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求的原則進(jìn)行機(jī)電管線的三維深化設(shè)計(jì)，達(dá)到BIM模型零碰撞的要求，最終出具綜合機(jī)電管線平面、剖面圖、單專業(yè)管線施工圖、節(jié)點(diǎn)大樣圖指導(dǎo)施工。同時(shí)按要求對(duì)給排水管井、空調(diào)水管井、電井出具管線布置詳圖，方便安裝和檢修。對(duì)所有機(jī)房、設(shè)備用房出具機(jī)房設(shè)備基礎(chǔ)平面圖、機(jī)房管線綜合布置平面圖、大樣圖、剖面圖等。

（2）深化設(shè)計(jì)工作流程。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和涉及的專業(yè)，組建以BIM中心為后盾的項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)。實(shí)現(xiàn)全專業(yè)全過程BIM技術(shù)應(yīng)用，提高協(xié)同設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率。以國家標(biāo)準(zhǔn)、省級(jí)地方標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，制定項(xiàng)目BIM標(biāo)準(zhǔn)。在軟硬件配置完整的基礎(chǔ)上，確定本項(xiàng)目的管綜深化設(shè)計(jì)工作流程。

（3）深化設(shè)計(jì)達(dá)到的效果。本項(xiàng)目管綜深化設(shè)計(jì)的BIM模型的精度達(dá)到LOD300+，即模型達(dá)到施工圖或深化施工圖的建模標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化后完整模型可以達(dá)到VR虛擬動(dòng)漫效果，在工程竣工后，BIM模型交于業(yè)主及物業(yè)管理人員，對(duì)相關(guān)人員培訓(xùn)三維BIM軟件后，可進(jìn)行后期維護(hù)保養(yǎng)。

依據(jù)原始設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行模型搭建，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行管線綜合排布，工序模擬。方便各方通過BIM模型進(jìn)行工程的檢查與驗(yàn)收。

本項(xiàng)目共完成三維深化設(shè)計(jì)1592張，包括平面圖、剖面圖、機(jī)房大樣圖、管井大樣圖等，極大提升了機(jī)電安裝工程的效率。

2.3模塊化裝配式施工、模擬施工

本項(xiàng)目在管綜優(yōu)化的同時(shí)，還開展了基于BIM的模塊化裝配式管井研究應(yīng)用，包括管井模塊化裝配式施工的工藝流程及方法、管井模塊化標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、管井模塊運(yùn)輸技術(shù)的研究等。為提高項(xiàng)目裝配率、縮短整體工期，本項(xiàng)目采用了上述技術(shù)進(jìn)行多專業(yè)一體化施工，主要實(shí)施部位為各機(jī)電管井，目的在于提前消除誤差，進(jìn)一步提升項(xiàng)目的品質(zhì)。

2.4大數(shù)據(jù)收集、管控

基于單個(gè)項(xiàng)目信息，整合數(shù)據(jù)，對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行BIM數(shù)據(jù)、模塊采集，整理優(yōu)化后進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，方便后續(xù)各項(xiàng)目建設(shè)時(shí)使用;BIM推廣普及達(dá)到一定程度后，可以對(duì)項(xiàng)目BIM技術(shù)實(shí)施情況進(jìn)行管控，可以按時(shí)間段、節(jié)點(diǎn)將該項(xiàng)目BIM實(shí)施情況錄入平臺(tái)，及時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)展情況，給予項(xiàng)目評(píng)價(jià)、整改等。

2.5協(xié)同管理

將BIM技術(shù)與物資、商務(wù)、銷售、物業(yè)結(jié)合起來，進(jìn)行協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享（補(bǔ)充）。房產(chǎn)銷售過程中可以將三維模型及VR技術(shù)相結(jié)合，讓客戶戴上眼鏡就可以感受到房間布局及裝飾效果，吸引客戶的興趣，提高業(yè)績。物業(yè)維護(hù)階段，發(fā)現(xiàn)機(jī)電管線、設(shè)備故障時(shí)，可以通過BIM三維模型，第一時(shí)間找到問題所在，三維模型中可以將管件、管道、設(shè)備具體型號(hào)、廠家信息、聯(lián)系方式傳入云端，更加快速的跟換，不影響客戶正常使用。

3.結(jié)語

BIM三維模型可以承載建筑工程項(xiàng)目中全生命周期的各類信息數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)過程中通過三維可視化、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化和出圖等功能，在合理的規(guī)劃和利用了建筑空間，保證使用凈空和滿足規(guī)范要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理，提高項(xiàng)目決策效率，提升項(xiàng)目的整體質(zhì)量和建設(shè)效率。

基金項(xiàng)目：安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院2020年度（第一批）科研立項(xiàng)項(xiàng)目（NO.2020JKY-01）。

作者簡介：龔瑋（1985-），男，碩士，主要研究方向?yàn)榫G色建筑與BIM技術(shù)研究。