文_黃永光（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備與環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng)，高級(jí)工程師）

建筑消防火災(zāi)事件頻發(fā)嚴(yán)重威脅人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，高層建筑具有布局復(fù)雜、建筑設(shè)備與管道眾多、人員密集等特點(diǎn)，以致發(fā)生火災(zāi)時(shí)，被困人員容易產(chǎn)生恐慌，進(jìn)而導(dǎo)致疏散困難。而目前大多數(shù)消防設(shè)計(jì)工作由于采用傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)手段，疏散點(diǎn)的設(shè)置成為一大難題，采用BIM技術(shù)，能夠有效改善這一問(wèn)題。BIM技術(shù)可對(duì)建筑模型進(jìn)行全生命周期管理，貫穿建筑消防設(shè)計(jì)、消防工程施工、消防系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)與管理整個(gè)生命過(guò)程，通過(guò)參數(shù)化、信息化將建筑信息資源進(jìn)行共享，尤其是在建筑消防領(lǐng)域，通過(guò)制定好的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的管理，保證了各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息能夠更合理地應(yīng)用到建筑消防領(lǐng)域。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑消防系統(tǒng)中，能夠全面提高建筑消防水平，從建筑消防設(shè)計(jì)至建筑消防施工管理、建筑消防運(yùn)行維護(hù)實(shí)現(xiàn)全生命周期管理。

一、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是通過(guò)收集各種工程項(xiàng)目的信息數(shù)據(jù)構(gòu)建成為相應(yīng)的建筑模型，從而保證建筑設(shè)計(jì)的合理性和合規(guī)性來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同化管理，以更好地提高建筑的安全性能和整體質(zhì)量。BIM技術(shù)還具有空間技術(shù)優(yōu)勢(shì)，比如信息模擬性、信息關(guān)聯(lián)性、信息可視性等性能，將其應(yīng)用到建筑消防設(shè)計(jì)中，能夠有效地解決各專業(yè)工種空間布置矛盾、優(yōu)化系統(tǒng)方案、優(yōu)化空間布置和空間利用，有效解決各專業(yè)的空間碰撞設(shè)計(jì)矛盾問(wèn)題，避免施工過(guò)程中因?qū)I(yè)工種發(fā)生空間矛盾引起的窩工、變更設(shè)計(jì)停工等帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤，并利用竣工后的建筑智慧管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)日常運(yùn)行維護(hù)工作中可溯源、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精確化管理。

二、BIM技術(shù)在建筑消防工程施工中的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)的可視化、虛擬仿真模擬等技術(shù)已在工程建設(shè)當(dāng)中得到廣泛的應(yīng)用與認(rèn)可。以消防工程施工為例，BIM技術(shù)能夠?qū)υ诮üこ陶w情況進(jìn)行可視化反饋，便于工程管理人員開(kāi)展工作，提升了工程組織運(yùn)作的可視效果，增強(qiáng)了設(shè)備操作顯示直觀性，提高了安裝效率，并通過(guò)對(duì)設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化加工，更好地控制工程量，為工程管理提供多重便利條件，能將工程建設(shè)進(jìn)度、設(shè)備安裝方式通過(guò)虛擬仿真的手段呈現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行監(jiān)督管理，從而保證安全施工、提升工程質(zhì)量，有效縮短工期，降低施工成本，達(dá)到減能增效目的。

（一）工廠化生產(chǎn)加工

在設(shè)備BIM技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中精確植入構(gòu)件的空間位置、長(zhǎng)度、大小、材質(zhì)等信息，可為消防工程工廠化生產(chǎn)加工提供技術(shù)支撐。在生產(chǎn)基地采用自動(dòng)化、半自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備集中生產(chǎn)加工，可提高消防工程管件、設(shè)備、構(gòu)配件的生產(chǎn)加工效率，有效降低管件、設(shè)備、構(gòu)配件的加工成本，為施工單位減能增效提供技術(shù)條件。

（二）裝配式安裝施工

通過(guò)設(shè)備BIM技術(shù)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)及工廠化的管件、設(shè)備、構(gòu)配件的精確生產(chǎn)加工，為施工現(xiàn)場(chǎng)裝配式安裝施工提供條件，可有效提高安裝施工效率，降低安裝施工的勞務(wù)成本。特別是在目前勞動(dòng)成本占工程項(xiàng)目成本較高的情況下，為施工單位減能增效提供了條件，對(duì)縮短施工工期、降低管理成本和施工成本具有實(shí)際意義。

（三）安裝工程量信息采集

在設(shè)備BIM技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中精確植入構(gòu)件的標(biāo)高、規(guī)格、尺寸、材質(zhì)、安裝連接方式等信息，可在模型系統(tǒng)中任意采集樓層或局部區(qū)域設(shè)備、管路、構(gòu)配件等相關(guān)信息，可廣泛用于工程造價(jià)、施工算量、材料采購(gòu)、管件下料等相關(guān)領(lǐng)域，解決了人工算量工程量大、計(jì)算過(guò)程長(zhǎng)、算量結(jié)果精度不夠高、結(jié)算對(duì)數(shù)耗時(shí)長(zhǎng)等難題，為造價(jià)咨詢單位、施工單位、第三方結(jié)算單位提高工作效率、降低人力成本提供了技術(shù)保障。

（四）工程進(jìn)度管理

由于工程受到材料價(jià)格上漲、施工技術(shù)不完善或天氣惡劣的影響，可能延誤所有土木工程的施工進(jìn)度。為了解決這一問(wèn)題，施工單位可以利用傳統(tǒng)土木工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并集成BIM技術(shù)，更好地將建模操作集成到工程圖中，發(fā)揮其技術(shù)指導(dǎo)和保證作用，全面提高施工進(jìn)度和管理效率。同時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理可利用BIM技術(shù)全面了解施工人員的施工情況，以及各環(huán)節(jié)的具體施工場(chǎng)景、各種設(shè)備的運(yùn)行情況等，以確保整個(gè)項(xiàng)目順利進(jìn)行和有序推進(jìn)，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。

（五）信息化安全施工

一是嚴(yán)格監(jiān)控審批流程，借助BIM技術(shù)平臺(tái)監(jiān)督工程項(xiàng)目中的操作全流程，融合施工模型、虛擬現(xiàn)實(shí)，并利用VR技術(shù)，更好地模擬諸如設(shè)備安裝順序等操作，提前制定更為嚴(yán)格、科學(xué)、合理的施工方案。二是將BIM技術(shù)應(yīng)用到施工關(guān)鍵部分的監(jiān)控工作中，通過(guò)模擬操作有助于減少高風(fēng)險(xiǎn)操作的內(nèi)容風(fēng)險(xiǎn)，并能夠在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中應(yīng)用，從而進(jìn)一步優(yōu)化施工節(jié)點(diǎn)的操作流程。三是重視搭建信息管理平臺(tái)，利用BIM技術(shù)所具有的信息儲(chǔ)存功能建立一個(gè)相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)平臺(tái)。

三、BIM技術(shù)在防排煙工程施工中的應(yīng)用實(shí)例

（一）工程概況

某項(xiàng)目位于廣西南寧市五象新區(qū)，總建筑面積192153.85平方米，其中地上建筑面積114004.63平方米，包括1棟43層（200米）的超高層國(guó)際5A甲級(jí)寫(xiě)字樓，1棟17層（77米）的五星級(jí)精品酒店，3棟獨(dú)棟商業(yè)樓（18.3米），地上3層裙房（13.30米），地下設(shè)置五層停車場(chǎng)及設(shè)備用房，地下建筑面積78149.22平方米，包含5000平方米的地下商業(yè)街、1299個(gè)機(jī)動(dòng)停車位。防排煙工程風(fēng)管總造價(jià)835萬(wàn)元，風(fēng)管總面積56000平方米。

（二）項(xiàng)目重難點(diǎn)分析

大型建筑有建筑面積大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備系統(tǒng)多、設(shè)備管路復(fù)雜、占用空間大、凈高要求高等特點(diǎn)，往往容易產(chǎn)生空間安裝矛盾及使用空間矛盾。工程技術(shù)人員利用BIM技術(shù)，將多專業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行整合，對(duì)各種建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)建筑消防系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，為多專業(yè)協(xié)同布置提供工作基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)線上與不同專業(yè)技術(shù)人員技術(shù)溝通，快速捕捉重要信息，保證設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性，從而提高生產(chǎn)效率。

（三）項(xiàng)目實(shí)施流程

基于BIM技術(shù)創(chuàng)建的設(shè)備BIM模型，能精確反映設(shè)備及系統(tǒng)管件的空間位置、長(zhǎng)度、大小等信息，BIM技術(shù)可按管線進(jìn)行分色顯示，利用凈高試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)空間設(shè)備及管線進(jìn)行位置優(yōu)化和調(diào)整，全局把握管線標(biāo)高，精確控制層高及吊頂高度，盡可能提高凈高設(shè)計(jì)空間，為業(yè)主提供最大限度的空間利用，從而為建筑提供最舒適的空間環(huán)境。

BIM技術(shù)用于建筑設(shè)備設(shè)計(jì)，是將設(shè)備、管路系統(tǒng)及構(gòu)配件以三維的形式表現(xiàn)出來(lái)的信息技術(shù)，通過(guò)數(shù)字信息技術(shù)將建筑設(shè)備各系統(tǒng)進(jìn)行虛擬化、數(shù)字化展現(xiàn)，并根據(jù)建筑的特征設(shè)計(jì)出一個(gè)三維建筑設(shè)備模型，讓建筑設(shè)備的表現(xiàn)更加具有直觀性。其中主要包括泵房加壓系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)房、變配電機(jī)房、發(fā)電機(jī)房、風(fēng)機(jī)房、消防滅火管路系統(tǒng)、給排水管路系統(tǒng)、集中熱水管路系統(tǒng)、電氣橋架、空調(diào)及防排煙管路系統(tǒng)等，在室內(nèi)空間進(jìn)行復(fù)雜的交會(huì)，在傳統(tǒng)的二維建筑設(shè)備設(shè)計(jì)中無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，較難以發(fā)現(xiàn)空間安裝矛盾。而采用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)直觀的三維立體轉(zhuǎn)化的建筑模型，可進(jìn)行各專業(yè)工種的碰撞試驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)空間矛盾；通過(guò)彩色平面、剖面大樣、動(dòng)畫(huà)、漫游等多種表達(dá)方式，更加直觀和全面地對(duì)各專業(yè)系統(tǒng)的設(shè)備、管路路徑、位置、大小進(jìn)行方案比對(duì)、優(yōu)化，從而得到最佳的優(yōu)化系統(tǒng)方案，減少因設(shè)計(jì)原因造成的材料浪費(fèi)及增加工程造價(jià)，能在符合設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下最大限度節(jié)約投資（見(jiàn)圖1）。

圖1 項(xiàng)目實(shí)施流程圖

（四）項(xiàng)目目標(biāo)

（1）技術(shù)目標(biāo)。利用BIM技術(shù)對(duì)建筑防排煙系統(tǒng)的管線布設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化拆分，將各個(gè)參數(shù)構(gòu)件加工圖進(jìn)行工廠自動(dòng)化預(yù)制加工，提升材料利用率。

（2）質(zhì)量目標(biāo)。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行高精度模型創(chuàng)建，提高構(gòu)配件安裝精度和材料利用率，降低損耗，從而提高安裝質(zhì)量。

（3）工期目標(biāo)。優(yōu)化進(jìn)場(chǎng)路徑方案，采用裝配式安裝方式，提高安裝工程效率；對(duì)安裝技術(shù)工人進(jìn)行技術(shù)交底，提升安裝質(zhì)量，避免二次返工。

四、增益分析

施工階段要有效控制工程造價(jià)，必須考慮工程變更、工期變化、原材料價(jià)格變動(dòng)等客觀因素的影響。某寫(xiě)字樓項(xiàng)目再建筑防排煙傳統(tǒng)生產(chǎn)與運(yùn)用BIM技術(shù)自動(dòng)化生產(chǎn)防排煙風(fēng)管對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 防排煙風(fēng)管加工成本對(duì)比表

（一）時(shí)間效益

采用BIM技術(shù)自動(dòng)化生產(chǎn)線加工的方式，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化建模，在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)工程信息的傳遞，減少了施工當(dāng)中由于模型沖突導(dǎo)致的二次返工費(fèi)用，減少了各專業(yè)之間由于碰撞產(chǎn)生的返工時(shí)間；采用工廠化BIM技術(shù)自動(dòng)生產(chǎn)線加工構(gòu)配件，比采用施工現(xiàn)場(chǎng)加工節(jié)約94%生產(chǎn)時(shí)間；采用裝配式安裝方式，可有效縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，時(shí)間成本大幅度降低。

（二）成本效益

該項(xiàng)目基于BIM技術(shù)對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、管理，化繁為簡(jiǎn)，項(xiàng)目得以快速實(shí)施、施工質(zhì)量得以保障，降低了施工成本，某項(xiàng)目防排煙施工應(yīng)用BIM技術(shù)，節(jié)約人工費(fèi)約13%，材料利用率提升7%，加工管理成本節(jié)約87.5%，加工過(guò)程減能增效達(dá)24.2%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

五、基于BIM技術(shù)的建筑消防智慧管理平臺(tái)探索

當(dāng)建筑火災(zāi)發(fā)生時(shí)，若人員不能有效疏散，則會(huì)降低救援效率。BIM技術(shù)通過(guò)結(jié)合機(jī)電、給排水等專業(yè)為建筑消防設(shè)計(jì)消防聯(lián)動(dòng)點(diǎn)，一方面將設(shè)計(jì)信息同步至消防管理系統(tǒng)平臺(tái)，可以避免消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)點(diǎn)位遺漏，進(jìn)一步提高圖紙質(zhì)量；另一方面BIM技術(shù)可在設(shè)計(jì)階段通過(guò)建筑消防管理平臺(tái)，模擬人員疏散，在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)建筑消防安全管理，起到輔助消防救援工作的作用，救援隊(duì)伍可及時(shí)通過(guò)BIM技術(shù)所展示的信息，精確捕捉到著火點(diǎn)以及被困人員位置，提高救援效率。基于設(shè)計(jì)階段完成的BIM模型，構(gòu)建消防施工智慧管理平臺(tái)，通過(guò)信息化手段，將建筑消防施工信息與平臺(tái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑消防全生命周期。

（一）消防運(yùn)維管理系統(tǒng)

利用BIM信息模型技術(shù)建立建筑智慧管理消防系統(tǒng)維保管理子平臺(tái)，將建筑消防設(shè)施和數(shù)據(jù)信息在智慧管理系統(tǒng)進(jìn)行完全交互。在日常消防系統(tǒng)管理中可根據(jù)消防系統(tǒng)故障信息，快速查詢到消防設(shè)施的位置、狀態(tài)、技術(shù)指標(biāo)、功能、規(guī)格型號(hào)、長(zhǎng)度尺寸、材質(zhì)等信息，方便物業(yè)主管人員及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理決策判斷，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行維修及故障排除，便于建筑消防設(shè)施的快速維護(hù)修復(fù)，保證消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)消防設(shè)施的生產(chǎn)時(shí)間、使用時(shí)限通過(guò)BIM技術(shù)植入系統(tǒng)中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控消防產(chǎn)品的使用情況，發(fā)現(xiàn)超時(shí)使用的消防產(chǎn)品及時(shí)更換，避免消防產(chǎn)品失效，確保消防產(chǎn)品的安全使用與管理。將消防巡查管理、維修人員管理、消防材料管理納入維保管理子平臺(tái)，提高消防運(yùn)維管理能力和管理水平。

（二）建筑智慧消防管理系統(tǒng)

將基于BIM消防技術(shù)可視化、物聯(lián)網(wǎng)信息化、大數(shù)據(jù)云計(jì)算、消防人工智能技術(shù)構(gòu)建建筑智慧消防管理系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)智能檢測(cè)、無(wú)線火災(zāi)智能探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、智慧用電安全探測(cè)、可燃?xì)怏w安全探測(cè)、智慧消防水源采集等前端物聯(lián)檢測(cè)探測(cè)技術(shù)，將相關(guān)信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳至建筑智慧消防管理系統(tǒng)進(jìn)行集中處理分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)消防隱患并做相應(yīng)處理，降低消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，確保人們生命、財(cái)產(chǎn)安全。

BIM技術(shù)在建筑消防領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了信息化管理，不僅僅節(jié)省了工期，相較傳統(tǒng)的半機(jī)械化現(xiàn)場(chǎng)加工方式，其提高了材料利用率、降低了材料損耗率，避免由于返工產(chǎn)生的人工費(fèi)，為施工優(yōu)化提供了直接幫助，BIM技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于此。在建筑消防工程建設(shè)期間，利用BIM技術(shù)構(gòu)建的建筑智慧管理平臺(tái)消防管理子系統(tǒng)，不僅可以呈現(xiàn)出可視化的三維模型，更能將模型中結(jié)構(gòu)、設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化管理，從而提高建筑消防工程在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維、消防風(fēng)險(xiǎn)防控等方面的技術(shù)水平，從而保證工程質(zhì)量，防止消防事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)建筑消防系統(tǒng)全生命周期的智慧管理。