張云飛,張朔楠,孫 航,李周浩,賀心怡

(西安培華學院,陜西 西安 710199)

0 引言

如今,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)已經在發(fā)達國家得以普及,但我國建筑領域對BIM 技術的應用僅僅處于初期階段。我國之所以會在建筑領域應用BIM 技術,主要是因為以往建筑行業(yè)使用的平面(Two Dimensional,2D)施工圖紙存在比較嚴重的信息流失狀況,建筑工程師之間因圖紙而導致溝通不協(xié)調。BIM 技術以三維圖(Three Dimensional,3D)形式展示建筑施工圖紙,工程師能夠根據BIM 技術所建立的模型展開詳細討論,達到信息共享和交流的目的。

1 BIM 技術在地下車庫機電管線方面的應用現(xiàn)狀

1.1 地下車庫機電管線應用BIM 的優(yōu)勢

為保障出行方便,居民開始大量購置私家車,私家車數(shù)量的增長導致停車位與道路的配比均存在失衡問題。建筑公司開始承接車庫修建項目,尤其是地下車庫的項目承接量越來越大[1]。但是,地下車庫修建需要包含數(shù)量龐大且專業(yè)性極強的各類建筑構件,依靠傳統(tǒng)的設計圖紙無法解決地下車庫修建期間的各項專業(yè)構件銜接沖突。為此,需要尋找優(yōu)化地下車庫機電管線的設計方法,借助先進技術梳理龐大且復雜的地下車庫機電管線,讓地下車庫各個環(huán)節(jié)構件均能滿足車庫的修建需求。我國經濟正從高速發(fā)展轉變?yōu)楦哔|量發(fā)展,建筑行業(yè)也需要進入轉型狀態(tài),建筑利益相關方需要加強前期信息溝通并對后期驗收提出更高的質量要求[2]。為強化建筑項目管理工作,在建筑施工期間融入BIM 技術,以該種方式降低項目施工中的各項信息溝通錯誤,實現(xiàn)對項目管線的綜合調整。根據實踐表明,BIM 技術能夠在建筑工程項目的全生命周期中產生較為明顯的應用優(yōu)勢[3]。而BIM 技術被運用到機電安裝工程中以后,有效彌補了2D 設計圖紙中信息表現(xiàn)不足的問題。BIM 技術能使機電工程的管線設計更加優(yōu)化,能夠直觀地向負責的工程師傳遞設計信息,規(guī)避人力資源或物力資源浪費問題,實現(xiàn)對機電安裝工程的優(yōu)化,能夠強化對機電工程安裝現(xiàn)場的監(jiān)管和控制,有效壓縮機電工程工期[4]?？傮w而言,建筑工程項目中應用BIM 技術能夠讓原本的二維圖紙變成3D可視化圖紙,讓工程師更加直觀地尋找到管線的具體分布狀態(tài),BIM 模型的建立讓工程師尋找管線密集排布的關鍵點,尋找連接管線的有效途徑。BIM 技術讓各個流程的工程師聚集在一起展開交流與討論,避免實際施工階段產生工程沖突問題。

1.2 BIM 技術在地下車庫機電管線的應用中存在的問題

盡管目前BIM 技術已經在建筑行業(yè)具備較為明顯的發(fā)展優(yōu)勢,獲得建筑行業(yè)專業(yè)人士的肯定。但在落實到具體工程項目中時,BIM 技術的應用依然存在比較明顯的問題:(1)目前在借助BIM 技術創(chuàng)建模型時呈現(xiàn)出族庫不完整的情況,雖然不少工程都根據自身所整理的信息數(shù)據創(chuàng)建族庫,但該種族庫創(chuàng)建與我國建筑行業(yè)的設計標準呈現(xiàn)明顯不匹配的情況,其中管件類別、機電管道以及機械設備等族庫均布符合中國建設標準構建的要求[5]。(2)雖然很多建筑工程中都已經開始使用BIM 技術,但這些應用均以參數(shù)方式呈現(xiàn),在落實到設計流程、概預算流程等時,參數(shù)過多反而會影響數(shù)據修改,導致BIM 軟件中出現(xiàn)信息冗余的問題。(3)盡管在項目設計中借助BIM 技術創(chuàng)設單體構筑物模型,但該種模型只適合在第一次參考時作為依據,無法被二次利用,不僅無法設置項目變量,還容易因模型移動而出現(xiàn)管路連接中斷的問題[6]。

2 BIM 技術在地下車庫機電管線項目中的優(yōu)化設計實例

2.1 工程項目概況

本次項目位于北京市,西側是首鋼工業(yè)遺址,東側與北辛安西紅線相接,南側與北辛安一街北紅線,西側到京門公路東紅線,屬于功能型住宅,總體建筑滿級為125 000 m2,地下建筑為4 層,主要功能包含機動車車庫以及設備用房。根據工程項目概況,發(fā)現(xiàn)本次地下車庫機電管線項目施工如下特征:(1)本次項目范圍龐大,涉及的專業(yè)構件眾多,原本的2D 圖紙中雖然對管線設計進行深化,但呈現(xiàn)的設計深度無法滿足機電管線優(yōu)化要求,且因利益相關方的需求處于不斷變化狀態(tài),設計圖紙也要隨時做出調整。(2)此次地下車庫項目中包含的機電管線分布非常多,且不少施工作業(yè)都處于交叉作業(yè)狀態(tài),安防系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、建筑結構、設備監(jiān)控等都相互穿插,不少預制構件的初步模型都需要碰撞檢查,因此,需要進一步優(yōu)化和梳理設計圖紙。(3)本次工程項目的工程程序非常復雜,不僅管線分布比較密集且安裝程序煩瑣。鑒于上述工程特征,本次項目擬定引入BIM 技術。

2.2 BIM 應用現(xiàn)狀

2.2.1 團隊架構

由于已經確定好需要修建的項目,應用BIM 技術就是要根據該項目的信息數(shù)據建立BIM 模型,此時即便是利益相關方想要根據自身需求更新項目數(shù)據,也可直接將更新數(shù)據輸入BIM 軟件,直接重新加載BIM模型。此時為了保障BIM 模型順利更新落實,建筑企業(yè)需要針對BIM 技術的應用制定完整的團隊架構。按照BIM 技術應用的實際情況,可將團隊架構劃分為機電和土建兩個方面,機電方面包含暖通、給水排水、電氣等專業(yè),而土建則包含了土木工程建筑的各項施工環(huán)節(jié)[7]。此時為了以BIM 技術來對錯綜復雜的管線進行梳理,建筑企業(yè)專門設置BIM 團隊。具體而言,安排一位項目經理、一位項目副經理、一位BIM 經理。其中項目副經理下轄土建、機電負責人,而BIM 經理下轄BIM 培訓人員、BIM 機電工程師以及BIM 土建工程師。如此安排,處于BIM 技術條件下的各個專業(yè)負責人需要各司其職,按照工程項目的需求安排團隊作業(yè)。

2.2.2 技術應用標準

按照項目對BIM 技術的需求,項目施工流程推進期間,需要制定BIM 技術的應用標準,確保BIM 技術應用能夠嚴格按照標準執(zhí)行。BIM 技術的標準主要指處于BIM 軟件中的文件目錄和文件命名。因此,在文件目錄設置方面,需要考慮到項目模型的具體類型,保障文件目錄設置能夠符合項目需求,在特定的平臺中創(chuàng)建屬于項目模型的文件目錄。具體如圖1 所示。

文件命名也是BIM 技術應用標準的主要內容,BIM 技術呈現(xiàn)的信息化特征非常明顯,但也是因為信息化的特征要求BIM 模型在創(chuàng)建之前需要根據項目設計要求創(chuàng)建規(guī)范的命名。例如,在工程量統(tǒng)計方面,需要按照工程前期各個構件的實際情況進行嚴格命名。如果該流程命名不規(guī)范,可能在后續(xù)以軟件方式進行工程量統(tǒng)計時會出現(xiàn)統(tǒng)計結果不細化的情況,從而影響B(tài)IM 技術的應用效果。因此,需要強調BIM 命名規(guī)范問題,保障項目后續(xù)信息整理與統(tǒng)計時的結果更加科學合理。例如,S-F1-厚800-C4-P 10-筏板基礎-人防,該命名中S 代表的是建筑專業(yè);F1 代表的就是樓層;名稱/尺寸代表的是構件的名稱或者是構件的尺寸;厚800 就是構件的名稱和尺寸;C4 代表的是砼標號/砌體強度/抗?jié)B等級;人防代表的是構件類型。

2.2.3 應用流程

圖紙審查是BIM 技術應用的第一個步驟,BIM 專業(yè)負責人需要針對項目設計圖紙進行梳理,了解圖紙的版本型號與工程項目是否對等,了解圖紙中的各項問題清單,確保圖紙信息保持統(tǒng)一。完成圖紙審查以后,需要對項目進行樣板模型構建。該次樣本模型構建是由BIM 機電負責人和土木負責人共同負責完成的,分別依據二維圖紙所創(chuàng)建的項目模板,形成的文件格式屬于RTE(Revit Project Template)格式,該樣本模型中包含了項目的標高、族庫以及軸網等信息。隨后,BIM 負責人開始創(chuàng)建視圖模型以及中心文件并嚴格遵從工作集的使用原則完成項目模型構建[8]。隨后BIM負責人將就模型展開碰撞檢查,了解在BIM 模型梳理下管線綜合設計方案的選擇,確定管線的優(yōu)化設計。最后,對管線設計布置進行校準核對,出具BIM 圖紙,并在BIM 技術三維視圖中進行信息交流,讓負責工程建設的工程師了解圖紙情況和施工現(xiàn)場情況,強化對施工現(xiàn)場的監(jiān)督和管理。

2.3 BIM 技術在項目中的應用亮點

本次工程項目中所涉的機房主要有數(shù)據機房、動力機房、排水機房、換熱機房、消防泵房和空調機房等。機房內管道規(guī)格較大,且需要與機電設備進行連接。針對各種管線,盡量成排布置,并合理安排管道走向,盡量減少管道在機房內的交叉、返彎等現(xiàn)象。在一些管線較多的部位,通過計算制作聯(lián)合的管道支架,既節(jié)省空間,又可以節(jié)省材料,把整個機房布置得合理整齊。

3 結語

隨著我國城市化進程的推進,城市地下空間的開發(fā)需求日趨增加,對干大型地下車庫的興建需求隨之增大,在 BIM 技術發(fā)展迅速的背景下,眾多設計師和學者均同意將 BIM 技術應用于工程建筑項目中的各階段,可以產生較大的效益。