□ 代端明 孔祥剛 龐毅玲

1 引言

機(jī)電安裝是房屋建筑工程的重要組成部分。為減少施工工期、確保工程質(zhì)量和提升工程效益，近年來(lái)國(guó)外機(jī)電安裝工程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)。我國(guó)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用也日趨成熟，建設(shè)方和施工方不斷將BIM技術(shù)應(yīng)用于大型建筑物和超高建筑物的施工管理中，提高了施工管理水平。

2 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于南寧市青秀區(qū)云景路以南、高坡嶺路以東。項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積為16716m2，總建筑面積為111809m2，其中：1棟29F的酒店，建筑面積為33928m2；1棟24F的商務(wù)辦公樓，建筑面積為35866m2；1棟5層商業(yè)裙樓建筑面積5168m2。酒店和商務(wù)辦公樓建筑屋面高度為119.85m，5層商業(yè)裙房建筑屋面高度為23.82m，整體設(shè)3層地下室，地下室建筑面積為32484m2[1]。

項(xiàng)目地下室設(shè)備房較多，給排水、暖通、電氣和消防等各專(zhuān)業(yè)管線密集。由于地下室管線體量較大，管線錯(cuò)綜復(fù)雜，極易發(fā)生“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問(wèn)題。為確保施工質(zhì)量和工期，項(xiàng)目部決定應(yīng)用BIM技術(shù)，通過(guò)BIM建模優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)施工管理人員和技術(shù)工人進(jìn)行可視化的技術(shù)交底。

3 BIM實(shí)施流程

為了使BIM技術(shù)應(yīng)用順利實(shí)施，項(xiàng)目組制定了BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施的詳細(xì)流程圖，詳見(jiàn)圖1所示。

圖1 BIM實(shí)施流程圖

4 模型創(chuàng)建

4.1 模型創(chuàng)建準(zhǔn)備

4.1.1 項(xiàng)目圖紙梳理

主要檢查土建的層高、梁高、面積、防火分區(qū)以及機(jī)電專(zhuān)業(yè)各專(zhuān)業(yè)管線系統(tǒng)、管道配置、管徑等基本情況，便于項(xiàng)目實(shí)施、應(yīng)用。

4.1.2 標(biāo)準(zhǔn)、樣板制定

（1）模型精度控制。若BIM模型建模精細(xì)度過(guò)粗則無(wú)法包含全部信息，信息表達(dá)上就會(huì)有所欠缺，而太細(xì)的模型可能會(huì)使信息量過(guò)大，導(dǎo)致信息復(fù)雜甚至冗余，造成延遲交付。目前，基于本項(xiàng)目的管理目的，建模精細(xì)度級(jí)別設(shè)定為L(zhǎng)OD300。

（2）模型編碼和格式設(shè)定。建筑信息模型及其交付物文件命名需要確保信息的可讀性和管理的有效性，因此，需要對(duì)模型進(jìn)行編碼，本項(xiàng)目的編碼規(guī)則按圖2制定。

圖2 編碼規(guī)則

（3）坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)定。無(wú)論是各專(zhuān)業(yè)CAD圖紙鏈接到Revit中建模還是直接在Revit中建立軸網(wǎng)，所有模型的相對(duì)坐標(biāo)必須一致，否則在形成中心文件的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)與專(zhuān)業(yè)模型不吻合的現(xiàn)象。本項(xiàng)目在鏈接CAD圖紙或者三維圖形時(shí)，將坐標(biāo)點(diǎn)的設(shè)定選為默認(rèn)坐標(biāo)，這樣可以確保各專(zhuān)業(yè)模型坐標(biāo)的一致性。

4.2 項(xiàng)目交底

（1）交底項(xiàng)目基本情況。熟悉土建專(zhuān)業(yè)基本情況，如主要功能、層高情況、梁高情況、機(jī)房分布；熟悉機(jī)電專(zhuān)業(yè)基本情況，如各個(gè)專(zhuān)業(yè)主管線管徑、各個(gè)專(zhuān)業(yè)管線放置高度、防火分區(qū)等。

（2）交底初版模型創(chuàng)建注意事項(xiàng)及建模過(guò)程中易遺漏的地方。

（3）交底時(shí)間節(jié)點(diǎn)。根據(jù)項(xiàng)目策劃中時(shí)間節(jié)點(diǎn)與項(xiàng)目組成員交底各個(gè)階段成果提交的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

4.3 機(jī)電專(zhuān)業(yè)模型創(chuàng)建

模型創(chuàng)建階段主要是根據(jù)專(zhuān)業(yè)圖紙，完成給建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通專(zhuān)業(yè)初級(jí)模型創(chuàng)建。

4.3.1 BIM機(jī)電建模流程

首先將CAD二維施工圖分專(zhuān)業(yè)載入Revit三維建模軟件中手動(dòng)設(shè)置管線類(lèi)型和標(biāo)高建立三維管線模型，對(duì)于非通用的管線接頭可以通過(guò)建立族來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同專(zhuān)業(yè)的管線運(yùn)用不同顏色區(qū)分管線的類(lèi)型。再利用三維管線模型可以較好地展現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)管線的位置、標(biāo)高、坡度、管道型材信息等，反映近于真實(shí)狀態(tài)的影像，將Revit模型導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行模型輕量化處理，并利用其可視化的特點(diǎn)，高效地檢查各專(zhuān)業(yè)管線的凈高和碰撞情況，既有助于設(shè)計(jì)人員和施工人員理解圖紙和模型，也為優(yōu)化管線設(shè)計(jì)和排布做準(zhǔn)備。BIM機(jī)電建模流程圖如圖3所示，地下室BIM機(jī)電模型如圖4所示。

圖3 BIM機(jī)電建模流程圖

圖4 地下室BIM機(jī)電模型

表1 重點(diǎn)區(qū)域機(jī)電管線核查要點(diǎn)

4.3.2 BIM機(jī)電模型核查要點(diǎn)

BIM模型建好后，需要重點(diǎn)核查地下車(chē)庫(kù)、公共走廊等區(qū)域管線排布情況，如表1所示。

4.4 圖紙會(huì)審

借助BIM模型輔助圖紙會(huì)審。在BIM模型中可以直觀地發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問(wèn)題，并形成問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表及時(shí)向業(yè)主和設(shè)計(jì)方反饋。對(duì)施工圖紙存在的問(wèn)題在施工前解決，降低返工成本。本項(xiàng)目通過(guò)將模型導(dǎo)入Navisworks或Fuzor中給模型輕量化，并通過(guò)Navisworks查找了所有符合碰撞條件的碰撞點(diǎn)，生成碰撞報(bào)告，本項(xiàng)目共查出碰撞點(diǎn)482處，其中管線綜合發(fā)生的碰撞378處。具體操作如下：

4.4.1 判斷標(biāo)準(zhǔn)

（1）管道并排敷設(shè)時(shí)，因?yàn)橐紤]管道安裝、檢修等要求，兩者之間必須有一定的間距。不同類(lèi)型的管道最小水平間距和最小垂直間距按規(guī)范要求應(yīng)滿(mǎn)足表2要求，否則認(rèn)定為碰撞點(diǎn)。

表2 管道最小水平間距和最小垂直間距

（2）在該項(xiàng)目的地下室中，當(dāng)水管、電纜橋架、風(fēng)管在梁底下交叉時(shí)，在保留必要的安全間距后，凈空高度小于2.2m時(shí)，則判斷為管道碰撞。

4.4.2 操作流程

管線碰撞檢查的操作流程如圖5所示，檢查完后，需將Navisworks軟件中形成的碰撞報(bào)告回輸?shù)絉evit中進(jìn)行修改，修改完成后再次碰撞檢查，這是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過(guò)程，直到不再出現(xiàn)碰撞點(diǎn)和凈高問(wèn)題才是碰撞檢查結(jié)束。最后，從Revit中繪制完成最終的施工圖紙，并提交設(shè)計(jì)方審核出圖。

圖5 管線碰撞檢查的操作流程

5 深化設(shè)計(jì)

5.1 方案的制訂和確認(rèn)

機(jī)電管線深化設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）比較管綜方案的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)：優(yōu)勢(shì)從省工省材、管線美觀角度考慮；劣勢(shì)從施工難度大、耗費(fèi)材料大、檢修空間、美觀、規(guī)范等方面斟酌。

（2）管綜平面排布情況，確認(rèn)平面排布的合理性。

5.2 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

管綜深化設(shè)計(jì)是機(jī)電應(yīng)用的核心內(nèi)容，在優(yōu)化過(guò)程中需注意內(nèi)部協(xié)同配合，外部及時(shí)溝通，并結(jié)合機(jī)電安裝“強(qiáng)條規(guī)范”等方面進(jìn)行考慮。本項(xiàng)目在建模的過(guò)程中，先對(duì)公共走廊按照規(guī)范和實(shí)際要求進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)，并形成大樣圖紙，再在施工前現(xiàn)場(chǎng)提前預(yù)制，以達(dá)到節(jié)約工期的目的。

復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)的步驟為：第一，各專(zhuān)業(yè)圖紙疊加；第二，找出管線碰撞點(diǎn)；第三，調(diào)整管線布置位置消除碰撞；第四，檢查管道布置是否符合施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求；第五，繪制綜合布置圖；第六，業(yè)主確認(rèn)，第七，施工。具體做法如下：

（1）按碰撞標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)在各專(zhuān)業(yè)模型碰撞點(diǎn)中找出復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的碰撞點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。機(jī)電管線碰撞遇到復(fù)雜節(jié)點(diǎn)時(shí)，管線的優(yōu)化可以這樣進(jìn)行：

第一，先確定設(shè)備位置和設(shè)備進(jìn)出口位置；

第二，管道的排布應(yīng)盡量走梁底，與設(shè)備進(jìn)出口位置要能緊密連接；

第三，確定設(shè)備、管道、儀表、閥門(mén)等的中心定位，并使之朝向一致，閥門(mén)要操作方便；

第四，所有管線應(yīng)橫平豎直，盡可能靠近墻、梁集中合理布設(shè)，以便于維護(hù)。

（2）根據(jù)以上原則，將制冷機(jī)房深化設(shè)計(jì)剖面圖應(yīng)用BIM技術(shù)畫(huà)出三維布置圖，并檢驗(yàn)設(shè)備、管線及各種儀表、閥門(mén)布置是否合理。

（3）形成深化設(shè)計(jì)圖，如圖6所示，看圖指導(dǎo)施工。

6 模型應(yīng)用

6.1 施工技術(shù)交底

在基于完成模型的基礎(chǔ)上，用Navisworks軟件檢查和調(diào)整的NWD模型，結(jié)合圖紙、圖片、問(wèn)題答復(fù)報(bào)告、方案修改思路、文本、仿真三維管線模型等進(jìn)行信息查驗(yàn)和技術(shù)交底。

6.1.1 利用虛擬樣板進(jìn)行技術(shù)交底

利用BIM技術(shù)建立虛擬樣板模型，并將施工工藝、施工規(guī)范要求等信息植入模型中，在現(xiàn)場(chǎng)只需掃二維碼，即可顯示樣板的詳細(xì)信息。通過(guò)虛擬與實(shí)體樣板相互結(jié)合，在節(jié)省費(fèi)用的同時(shí)提高了技術(shù)交底效果和便利性。

6.1.2 利用三維模型進(jìn)行技術(shù)交底

利用優(yōu)化布管后的機(jī)電模型進(jìn)行三維技術(shù)交底，便于信息的準(zhǔn)確傳遞與表達(dá)，特別是對(duì)于管線排布復(fù)雜部位[2]。通過(guò)利用三維模型漫游功能，對(duì)管線排布復(fù)雜的部位進(jìn)行可視化漫游，讓施工人員“身臨其境”，做到對(duì)管線的排布了如指掌。對(duì)傳統(tǒng)的分部分項(xiàng)工程的施工工藝、施工工序進(jìn)行可視化交底，使施工人員更明確該分部分項(xiàng)工程的施工工藝和工序。

圖6 機(jī)電管線布置深化設(shè)計(jì)圖

6.1.3 利用虛擬動(dòng)畫(huà)進(jìn)行技術(shù)交底

利用BIM技術(shù)將施工重難點(diǎn)區(qū)域的專(zhuān)業(yè)施工工藝制作成施工動(dòng)畫(huà)，使技術(shù)工人對(duì)復(fù)雜的施工技術(shù)更容易掌握，較好地完成專(zhuān)項(xiàng)施工方案的技術(shù)交底。經(jīng)過(guò)模型交底，有效輔助現(xiàn)場(chǎng)管線安裝的順利進(jìn)行。

6.2 項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行難點(diǎn)或特殊區(qū)域跟蹤配合，核查是否按圖施工，必要時(shí)進(jìn)行駐場(chǎng)跟蹤服務(wù)。

6.2.1 施工模擬

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)進(jìn)度和不同的施工階段，合理布置庫(kù)房、材料區(qū)、加工區(qū)等施工場(chǎng)地，優(yōu)化施工現(xiàn)場(chǎng)平面圖，保障施工道路的暢通，避免材料的二次搬運(yùn)，臨設(shè)的二次投入。利用場(chǎng)部模型的規(guī)劃內(nèi)容，制作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施CAD平面圖和實(shí)施方案，提高管理協(xié)調(diào)效率。

模型完成后對(duì)施工過(guò)程中的施工設(shè)備和將來(lái)投入使用的永久性機(jī)電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，精確確定設(shè)備的外形和尺寸，以及設(shè)備進(jìn)入或撤出建筑物的通道路徑，并通過(guò)Navisworks軟件在模型中按照計(jì)劃路徑進(jìn)行虛擬查錯(cuò)。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)施工縫或者其他不可預(yù)留孔洞的情況，可根據(jù)模型提前調(diào)整施工次序、計(jì)劃路徑，或調(diào)整設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)時(shí)間點(diǎn)，確保設(shè)備有計(jì)劃地進(jìn)出場(chǎng)，防止施工過(guò)程中拆改；對(duì)于無(wú)法購(gòu)買(mǎi)的非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件可在現(xiàn)場(chǎng)提前預(yù)制，提前制訂解決方案。

6.2.2 預(yù)留洞圖

根據(jù)優(yōu)化后的BIM模型，出具精準(zhǔn)的主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)預(yù)留洞圖，預(yù)留洞圖應(yīng)標(biāo)注清晰的尺寸、標(biāo)高及標(biāo)注方式。

6.2.3 制訂下料計(jì)劃

完成三維模型并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，在Revit中按進(jìn)度提取工程量，自動(dòng)生成明細(xì)表，完成準(zhǔn)確的下料計(jì)劃。

下料計(jì)劃制訂的步驟為：第一，分專(zhuān)業(yè)分樓層建模；第二，按專(zhuān)業(yè)合模；第三，各專(zhuān)業(yè)鏈接形成中心文件；第四，碰撞檢查及優(yōu)化；第五，在Revit分專(zhuān)業(yè)分樓層在項(xiàng)目瀏覽器中生成明細(xì)表；第六，Revit按專(zhuān)業(yè)生成總的明細(xì)表；第七，生成下料計(jì)劃。

7 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目采用BIM技術(shù)后，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)BIM技術(shù)模擬管線的真實(shí)排布情況，提前優(yōu)化管線的碰撞，充分利用地下室頂部空間正確合理地進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)構(gòu)件的布置，使得管線安裝整齊、規(guī)范和緊湊。同時(shí)，減少了返工，縮短了工期，提升了機(jī)電施工的質(zhì)量與水準(zhǔn)，對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展有著積極的作用和深遠(yuǎn)的影響。