馬 奇

[同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司, 上海 200092]

0 引 言

以Revit軟件為代表的BIM平臺為建筑電氣設(shè)計工作提供了很多便利。尤其在比較復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)的項目中,能夠幫助電氣設(shè)計人員解決很多棘手的設(shè)計問題,優(yōu)化設(shè)計思路和設(shè)計成果。BIM技術(shù)所擁有的價值不止步于設(shè)計施工圖,也能夠為后續(xù)的項目施工,尤其是項目進入運維階段后,為業(yè)主方提供一個高效的管理平臺。本文以某美術(shù)館項目為例,簡述基于Revit軟件的BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計階段中的重要作用,以及為項目的運維帶來的價值和意義。

1 工程概況

某工程原為水泥廠,改造完成之后作為美術(shù)館使用。項目總體分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)4個區(qū)域。地上建筑共計4層,單體高度為22.85 m,地下室1層,深度-6.00 m,采用框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。原有的建筑功能區(qū)域包括中央大廳、雕塑創(chuàng)作體驗區(qū)、藝術(shù)家駐留創(chuàng)作基地、藝術(shù)商店、辦公及設(shè)備房間等,新建區(qū)域包括人行天橋、環(huán)形平臺、藝術(shù)長廊。

2 電氣設(shè)計階段中BIM技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 解決管線碰撞

由GB/T 51447—2021《建筑信息模型存儲標(biāo)準(zhǔn)》[1]中表6.7.2針對電氣專業(yè)特有元素類型的定義可知,電氣設(shè)計作為機電設(shè)計的重要組成部分,所包含的電纜橋架、電氣設(shè)備、電纜段、燈具、太陽能裝置、變壓器、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等與給排水專業(yè)、暖通專業(yè)的管道、設(shè)備必須協(xié)調(diào)有序,能夠使得設(shè)計路由最優(yōu)化,現(xiàn)場便于安裝。項目采用基于Revit平臺的BIM技術(shù),通過軟件的協(xié)作作業(yè)模式,實現(xiàn)三維可視化設(shè)計。在設(shè)計過程中,實現(xiàn)施工模擬,提前感知未來可能發(fā)生的管線沖突,及時規(guī)避設(shè)計風(fēng)險,減少設(shè)計圖紙不可預(yù)知的各專業(yè)的沖突,同時也降低后期設(shè)計修正的工作量。

管線安裝沖突區(qū)域在模型中翻折,規(guī)避碰撞問題。解決管線碰撞模型如圖1所示。

2.2 降低設(shè)計難度

2.2.1 解決設(shè)計信息整合的問題

該美術(shù)館項目為改建工程,原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)需要保留,由于原建筑建造年代久遠(yuǎn),時間跨度較大,原設(shè)計圖紙與現(xiàn)場實際存在明顯差異,無法在原有圖紙上完成后續(xù)的改建設(shè)計工作。所以該項目前期采用三維掃描成像技術(shù),將現(xiàn)場實際建筑、結(jié)構(gòu)實際構(gòu)造生成BIM模型,機電設(shè)計過程中可以根據(jù)該模型開展工作,減少很多信息不對稱所帶來的麻煩,同時降低設(shè)計師的工作難度和工作強度。

2.2.2 降低復(fù)雜區(qū)域的設(shè)計難度

該項目構(gòu)造不用于常規(guī)項目,構(gòu)造復(fù)雜,部分功能區(qū)、走道空間狹窄,但為滿足項目使用功能所需要配備的管線繁多,對空間凈高的要求也很高。采用BIM技術(shù),在Revit平臺上實現(xiàn)三維模擬施工建造,可以直觀地看到管線的空間排布情況,找到造成凈高不足的原因,優(yōu)化管線數(shù)量和路由,在保證使用功能不變的前提下實現(xiàn)對建筑凈高的控制,不影響項目交付之后給參觀者帶來空間舒適度。以A區(qū)4F咖啡廳為例,該區(qū)域業(yè)主要求不做吊頂,管線安裝在桁架內(nèi),不能在鋼結(jié)構(gòu)下方安裝。該區(qū)域存在消防水管和電氣橋架,還需要考慮鋼梁開洞的尺寸和高度,平面圖無法直觀有效地表達安裝方式,在BIM模型中,模擬施工安裝,可以有效地降低此類區(qū)域的設(shè)計難度。橋架和水管穿梁三維模型如圖2所示。

2.2.3 解決管線未預(yù)留孔洞的難題

項目框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成建造。在常規(guī)設(shè)計中,電氣需要貫穿結(jié)構(gòu)的位置,需要電氣設(shè)計師提給結(jié)構(gòu)設(shè)計師,留好管線穿出穿入的孔洞。但是,該項目原先孔洞位置已經(jīng)預(yù)留完畢,而且重新開鑿孔洞會造成對結(jié)構(gòu)的破壞?；谶@種考慮,BIM結(jié)構(gòu)模型根據(jù)現(xiàn)場的實際構(gòu)造,將孔洞的尺寸、高度等信息表達在模型當(dāng)中,電氣設(shè)計師根據(jù)模型中已經(jīng)存在的孔洞信息,合理利用這些孔洞,優(yōu)化管線路由,在這些位置穿入穿出結(jié)構(gòu)墻體,既能保證電氣系統(tǒng)的連通性,也不會破壞結(jié)構(gòu)的安全性。

2.3 便于深化設(shè)計工作的展開

2.3.1 機電深化設(shè)計的BIM應(yīng)用流程

在完成施工圖設(shè)計階段后,項目現(xiàn)場實施過程中,需要根據(jù)設(shè)計文件開展機電深化設(shè)計,根據(jù)GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》[2]中圖5.5.2所示,機電深化設(shè)計BIM應(yīng)用典型流程如圖3所示。

2.3.2 為深化設(shè)計提供參考

后續(xù)施工深化工作可以根據(jù)施工圖設(shè)計模型展開深化設(shè)計工作,由于在設(shè)計階段已經(jīng)考慮到現(xiàn)場可能遇見的管線沖突、結(jié)構(gòu)預(yù)留等問題,所以在設(shè)計文件提交給業(yè)主、施工單位時,可以由BIM模型提供現(xiàn)場安裝參考剖面等信息,施工單位可以根據(jù)模型的路由作為有效參考,在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化,在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下,優(yōu)化機電管線的空間排布方位更好地服務(wù)于項目的建造。管線安裝參考剖面1、剖面2分別如圖4、圖5所示。

2.4 運維管理的優(yōu)勢

BIM的核心是信息傳遞、信息管理、信息應(yīng)用[3]。BIM技術(shù)應(yīng)該為項目的全生命周期服務(wù)?；贐IM的運維管理能讓BIM技術(shù)實現(xiàn)進一步增值,包括項目空間管理、機電設(shè)施管理、應(yīng)急保障管理、低碳節(jié)能管理等。

2.4.1 空間管理的應(yīng)用

BIM模型具有參數(shù)化、可視化的特點,所有空間位置信息可以通過計算機讀取和調(diào)用,方便工作人員進行空間管理工作。如果電氣線纜、橋架出現(xiàn)故障,方便維修人員快速定位損壞部位的空間位置。在項目建造完成交付使用之后,可以將BIM模型運用到該美術(shù)館的日?？臻g管理工作中。

2.4.2 機電設(shè)備管理

通過BIM技術(shù),可以將原來各自獨立運行的機電系統(tǒng)以及相應(yīng)的附屬設(shè)備整合在同一平臺進行技術(shù)管理和控制,業(yè)主可以通過BIM平臺了解各設(shè)備的運行狀態(tài)。如該項目的屋宇設(shè)備,可以將電氣、暖通、給排水的設(shè)備進行集中管理。

2.4.3 應(yīng)急保障管理

采用BIM技術(shù)作為支撐的運維管理平臺,不僅能對事件發(fā)生位置及時進行三維定位,同時也能起到預(yù)防危急事件發(fā)生的作用,即通過對事故易發(fā)位置的實時監(jiān)測等手段,及時預(yù)處理,避免應(yīng)急事件的發(fā)生。該項目如發(fā)生火災(zāi)事故時可以通過模型規(guī)劃事故現(xiàn)場最安全的逃生路徑,通過廣播告知現(xiàn)場人員,及時安全撤離。

2.4.4 低碳節(jié)能管理

采用BIM技術(shù),可進行日常的能源管理,采集能耗數(shù)據(jù),分析能耗流向,改進能源管理措施,避免能源的浪費,及時對無效的能耗進行調(diào)整。例如,在無人員參觀的區(qū)域,關(guān)閉部分燈具,或者降低亮度,減少電能的損耗。

3 存在的不足之處

3.1 沒有利用BIM的所有優(yōu)勢

該項目設(shè)計周期短,時間比較緊張,因此并沒有采取三維正向設(shè)計的思路,而是采取了伴隨式設(shè)計的管理方式,雖然很大程度上節(jié)約設(shè)計時間,但是設(shè)計圖紙和BIM模型會反復(fù)修改,造成不必要的人力成本。伴隨式設(shè)計流程如圖6所示。

3.2 無法完成全部系統(tǒng)圖的設(shè)計

鑒于Revit軟件的自身屬性,在設(shè)計和繪制電氣系統(tǒng)圖時,相對于AutoCAD并沒有很大的軟件優(yōu)勢,甚至?xí)尸F(xiàn)出效率較低的情況。因此,電氣系統(tǒng)圖的繪制仍舊采用AutoCAD軟件來完成。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié) 論

該項目采用了BIM相關(guān)技術(shù),使得項目自立項之初開始,就充分發(fā)揮了該項目技術(shù)的優(yōu)勢,解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機電管線碰撞問題,在設(shè)計階段就伴隨著管線的優(yōu)化改進工作,提高了項目的可實施性;采用新技術(shù),降低設(shè)計圖紙的錯誤率,便于在改建工程中,保護主體結(jié)構(gòu)的完整性、安全性;為后續(xù)項目施工提供非常便捷的參考依據(jù),解決了復(fù)雜區(qū)域的機電施工難點;為業(yè)主在項目投入使用之后的維護運營提供了基礎(chǔ)材料,便于業(yè)主管理。

4.2 展 望

BIM技術(shù)已經(jīng)成為重難點工程的必備技術(shù)之一。隨著建筑業(yè)市場信息化進一步的發(fā)展,設(shè)計師將來會以建筑信息模型(BIM)、整合地理信息系統(tǒng)(GIS)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等技術(shù),結(jié)合城市的多維度信息模型數(shù)據(jù),構(gòu)建城市信息模型(CIM),使未來的項目建設(shè)與城市的生活空間一起成為城市信息有機綜合體。

5 結(jié) 語

以Revit為代表的BIM技術(shù)平臺作為工具,所具備的軟件優(yōu)勢會隨著技術(shù)的進步而變得不再那么顯著。改變平臺和技術(shù)的使用環(huán)境、使用范圍、使用方式才能使得它發(fā)揮更大的優(yōu)勢,因此不僅要滿足項目本身的需求,同時也要隨著信息化的進步而發(fā)展,更好地為人們的生活服務(wù),為社會的發(fā)展和技術(shù)的進步提供新的思路。