摘 要：蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目規(guī)模較大，造型獨(dú)特，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，綜合管線系統(tǒng)包含通風(fēng)空調(diào)、消防噴淋、強(qiáng)弱電等多個(gè)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的綜合管線設(shè)計(jì)已無法滿足現(xiàn)階段高質(zhì)量施工的要求。鑒于BIM技術(shù)的可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性等特點(diǎn)，在綜合管線排布安裝施工中結(jié)合BIM技術(shù)創(chuàng)建三維模型，較好解決了管線碰撞、部分專業(yè)功能損失、樓層凈高不滿足使用要求，施工質(zhì)量和效率低等問題，而且還通過BIM技術(shù)對管道綜合支吊架的受力情況進(jìn)行分析計(jì)算，從而對綜合支吊架的選材和用量作出指導(dǎo)。最后，結(jié)合BIM技術(shù)在蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目綜合管線排布施工中的應(yīng)用，對BIM技術(shù)在公建項(xiàng)目綜合管線排布安裝中的應(yīng)用提出了一些思考。

關(guān)鍵詞：BIM；公共建筑；綜合管線；模型

中圖分類號：TU745.5

1 引言

綜合管線排布的實(shí)施一直是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的公共建筑施工中的一項(xiàng)核心工作，它對建筑物最終的觀感質(zhì)量和整體使用效果起決定性作用。蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目屬于兼辦公、體育訓(xùn)練、酒店、配套商業(yè)于一體的新型綜合公共建筑，且該項(xiàng)目規(guī)模大、造型復(fù)雜，屬于異形結(jié)構(gòu)，施工工期緊，機(jī)電安裝工程包含系統(tǒng)多，其中室內(nèi)公共走廊吊頂部位包含的機(jī)電安裝系統(tǒng)有生活給水系統(tǒng)、生活污水系統(tǒng)、生活廢水系統(tǒng)、消防自動噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)管、蒸汽管道、冷凝水管道、冷凍水管道、冷卻水管道、強(qiáng)電橋架、弱電橋架及動力和照明系統(tǒng)的配線管等，有限的空間內(nèi)管線排布極為復(fù)雜。傳統(tǒng)的管線綜合設(shè)計(jì)工作任務(wù)量大，施工計(jì)劃無法做到完善完美，無法全部提前規(guī)劃、協(xié)調(diào)各施工工序，常常出現(xiàn)管線碰撞、預(yù)留洞口位置偏移、安裝空間不足等問題，且二維圖紙具有局限性，無法對施工空間進(jìn)行系統(tǒng)直觀的判斷，導(dǎo)致管線綜合質(zhì)量的控制難度進(jìn)一步增大，無法滿足機(jī)電安裝工程質(zhì)量的總體要求[1]。蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓與體育產(chǎn)業(yè)用房項(xiàng)目引進(jìn)BIM技術(shù)，統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)和施工等方面的要求，從根源上解決以上提出的問題，提高項(xiàng)目的管理水平，從而達(dá)到高質(zhì)量施工的目的[2]。

2 項(xiàng)目概況

蘭州奧體中心項(xiàng)目位于蘭州市七里河區(qū)崔家大灘片區(qū)，南濱河西路以南，T092#規(guī)劃路以東，S096#規(guī)劃路以西，分為南北兩區(qū)，其中運(yùn)動員公寓與體育產(chǎn)業(yè)用房項(xiàng)目位于整個(gè)項(xiàng)目用地的南區(qū)。運(yùn)動員公寓及體育產(chǎn)業(yè)用房位于南區(qū)西側(cè)，總建筑面積約26萬m2，為一類高層建筑。建筑主體在地上分為A棟（共21層）和B棟（共17層）兩部分，建筑面積約14萬m2，主要包括商業(yè)、辦公、酒店。地下建筑面積約12萬m2，共2層，主要功能為運(yùn)動員配套體能訓(xùn)練用房、員工餐廳及廚房、汽車庫及設(shè)備用房等，綜合管線排布較為復(fù)雜[3]。

3 BIM技術(shù)在蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目綜合管線排布中的應(yīng)用

3.1 機(jī)電管線排布凈高分析

蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目屬綜合性公共建筑，涉及建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻、防排煙系統(tǒng)、強(qiáng)弱電系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、人防等專業(yè)，管線較多且較為復(fù)雜。專業(yè)人員應(yīng)根據(jù)各專業(yè)圖紙的管線設(shè)計(jì)對管線尺寸較大且排布密集的部位進(jìn)行初步分析，然后運(yùn)用Revit軟件建立三維模型，通過對該項(xiàng)目模型的凈高分析，繪制管線凈高空間排布圖，再一次針對管道排布密集、管道翻彎較多、引出支管較多且樓層凈高較低的位置，遵循“分支管讓主干管、有壓管讓無壓管、給水管讓排水管、氣體管讓水管、橋架讓風(fēng)管”等的原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提前排查裝修階段吊頂施工完成面的高度是否能滿足使用需求，保證使用功能，并最大程度確保觀感質(zhì)量，為后期管線安裝施工一次到位提供技術(shù)保障，避免返工，節(jié)約成本，節(jié)省工期[4]。

地下2層公共走廊機(jī)電管線較多，且管道尺寸較大，設(shè)計(jì)層高為4 000 mm，局部位置梁的尺寸較大，為600 mm×1 400 mm，550 mm×850 mm等，為避讓大尺寸的框架梁，公共走廊綜合管線排布完成后，導(dǎo)致吊頂標(biāo)高達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，且管道之間距離較近，最上部管道距離梁底部的空間太小，局部位置甚至無操作檢修的空間或管道支管引出空間不足，達(dá)不到施工驗(yàn)收規(guī)范要求，無法滿足使用功能，故而成為管線排布和施工的難點(diǎn)。針對此問題，管道排布三維圖繪制過程中蘭州奧體中心項(xiàng)目監(jiān)理部聯(lián)合施工單位BIM工作室成員，利用Fuzor對管線排布復(fù)雜部位的凈高進(jìn)行分析，并生成分析報(bào)告，根據(jù)報(bào)告管線整體排布順序，如調(diào)整橋架的位置，將其放在最上層，再次檢查是否具有施工可行性，凈高是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是否滿足使用功能，是否便于后期運(yùn)營過程中的檢修操作。

經(jīng)過管線綜合排布前后對比和分析，對負(fù)2層?xùn)|北角位置的管線共進(jìn)行3次排布，2次優(yōu)化調(diào)整，在滿足規(guī)范要求和不影響使用功能的前提下，通過設(shè)計(jì)院出具設(shè)計(jì)變更洽商單，更改橋架和一路空調(diào)水管管線，最終將此部位管道完成面凈標(biāo)高由第1次排布的2 018 mm優(yōu)化至2 468 mm，使管線達(dá)到最優(yōu)排布，充利用了建筑空間，保證了使用功能，同時(shí)也預(yù)留了充足的檢修空間。如圖1、圖2所示（兩圖均是采用BIM技術(shù)優(yōu)化管線安裝凈標(biāo)高，圖1用Fuzor軟件進(jìn)行分析并2次優(yōu)化調(diào)整管道排布標(biāo)高，圖2是對調(diào)整后此部位的綜合管道三維模型顯示）。

3.2 機(jī)電管線碰撞檢測

蘭州奧體中心項(xiàng)目監(jiān)理部收到設(shè)計(jì)圖紙后，立即組織BIM組人員通過建立各專業(yè)模型，盡早發(fā)現(xiàn)綜合管線排布存在的問題，并及時(shí)以圖紙會審紀(jì)要形式將相應(yīng)意見和建議反饋至設(shè)計(jì)院予以明確，將圖紙存在的問題在施工前期得到有效解決，減少或者盡量避免因設(shè)計(jì)變更、返工等導(dǎo)致的工期延長、費(fèi)用增加等一系列問題。做到運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建三維模型能快速高效審圖，將問題在管線安裝施工前發(fā)現(xiàn)并解決。

施工過程中的碰撞檢查分為專業(yè)內(nèi)碰撞檢查和專業(yè)間的碰撞檢查，利用Navisworks軟件對模型進(jìn)行碰撞檢測，導(dǎo)出碰撞檢測分析報(bào)告，根據(jù)碰撞檢測結(jié)果再優(yōu)化調(diào)整。將調(diào)整的最終結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際施工相結(jié)合考慮，若可行，則反饋至現(xiàn)場設(shè)計(jì)代表，需要由設(shè)計(jì)院調(diào)整的部位出具相應(yīng)的變更優(yōu)化設(shè)計(jì)圖。如此反復(fù)，直至全部完成碰撞檢測。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1～5層及地下室公共走道碰撞點(diǎn)較多，層碰撞點(diǎn)260余處，現(xiàn)階段蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目的機(jī)電綜合管線模型已全部創(chuàng)建并優(yōu)化完成，累計(jì)處理碰撞問題約3 200多處。在檢測碰撞過程中，部分碰撞可忽略，如因需預(yù)留洞口而檢測到的碰撞問題。

3.3 模型指導(dǎo)施工

蘭州奧體中心項(xiàng)目運(yùn)動員公寓項(xiàng)目規(guī)模大，機(jī)電安裝工程所含系統(tǒng)多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層高較低，局部位置梁尺寸較大，凈空要求嚴(yán)格，綜合管線尺寸較大且排布密集，安裝困難是遇到的問題之一；本建筑為異型結(jié)構(gòu)，曲面形狀較多，圓弧位置管道與管道、橋架與橋架之間等的連接施工復(fù)雜，難度大。針對項(xiàng)目管理過程中遇到第一類問題，BIM技術(shù)組人員利用BIM技術(shù)建立三維可視化模型，發(fā)現(xiàn)建筑功能與結(jié)構(gòu)之間的矛盾，圖紙標(biāo)注不一致，尺寸不正確，不同系統(tǒng)管道碰撞等一系列問題，及時(shí)與設(shè)計(jì)院溝通解決，將這些問題解決在施工之前；第二類問題是借助BIM協(xié)同作業(yè)的方式建立三維模型，通過對建筑圓弧位置管道、橋架連接模型進(jìn)行測量，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，最后根據(jù)測量計(jì)算得出的結(jié)果和用BIM技術(shù)創(chuàng)建的三維模型對圓弧位置的管道、橋架的尺寸進(jìn)行實(shí)地加工或提供至專業(yè)工廠加工，確保了綜合管線安裝工程在建筑物圓弧部位的觀感質(zhì)量，成功地解決了二維圖紙中無法提前考慮和解決的技術(shù)難題。如圖3—圖5所示（3張圖均為運(yùn)用BIM模型指導(dǎo)現(xiàn)場管線安裝施工，圖3按設(shè)計(jì)標(biāo)高排布后發(fā)現(xiàn)風(fēng)管安裝標(biāo)高與消防管道預(yù)留洞口標(biāo)高有沖突；圖4通過運(yùn)用BIM技術(shù)，采取翻彎等措施對風(fēng)管標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整；圖5根據(jù)Revit生成的機(jī)電管線三維模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工）。

在施工過程中，通過優(yōu)化綜合管線設(shè)計(jì)排布，確認(rèn)最優(yōu)施工方案，做到管線排布不僅符合規(guī)范要求、觀感質(zhì)量好，同時(shí)也合理地節(jié)省了空間，節(jié)約了材料、減少了專業(yè)間的協(xié)調(diào)工作量，提高了管理工作效率，而且對復(fù)雜部位安裝施工還可采取可視化技術(shù)交底的方式，提高了安裝效率和安裝質(zhì)量[5]。綜合管線安裝完成后，可在三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，從而提高了機(jī)電管線安裝工程的整體施工質(zhì)量。

3.4 綜合支吊架計(jì)算

利用BIM技術(shù)對機(jī)電管線進(jìn)行綜合排布完成后，對各區(qū)域支吊架選型、計(jì)算并指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

首先編制綜合支吊架施工方案，創(chuàng)建綜合支吊架三維模型，將綜合支吊架模型構(gòu)件與各區(qū)域綜合管線BIM模型構(gòu)件整合鏈接，根據(jù)具體情況，設(shè)定相應(yīng)的布點(diǎn)原則，自動設(shè)置布點(diǎn)，進(jìn)行碰撞檢測。然后根據(jù)碰撞檢測結(jié)果，分析并對設(shè)計(jì)的綜合支吊架模型作進(jìn)一步修改，采用受力分析軟件驗(yàn)算三維模型中綜合支吊架受力是否符合力學(xué)要求，根據(jù)受力驗(yàn)算結(jié)果對綜合支吊架的初步施工方案進(jìn)行修改，還可根據(jù)模型中綜合支吊架的受力分析計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)綜合管線支吊架材料用量及選型明細(xì)清單。

采用BIM三維模型可視化技術(shù)對施工技術(shù)人員、作業(yè)人員進(jìn)行交底，再由BIM三維模型圖導(dǎo)出CAD二維施工圖，指導(dǎo)綜合管線實(shí)際安裝施工。

4 BIM技術(shù)在公建項(xiàng)目綜合管線排布中的應(yīng)用思考

4.1 BIM各專業(yè)模型創(chuàng)建要緊密配合

BIM技術(shù)是現(xiàn)代建筑工程信息化管理和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建立全專業(yè)BIM模型，利用BIM協(xié)同作業(yè)的方法指導(dǎo)不同專業(yè)的BIM工程師同步創(chuàng)建模型，各專業(yè)BIM工程師可通過各個(gè)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)、建筑模型之間的鏈接方式對模型問題進(jìn)行檢查，如預(yù)留洞口位置發(fā)生變化，管道尺寸發(fā)生變更，異形結(jié)構(gòu)位置的設(shè)備安裝問題等，土建專業(yè)與機(jī)電安裝各專業(yè)BIM工程師應(yīng)及時(shí)溝通，對預(yù)留洞口位置、管線排布順序、排布位置、管線尺寸等技術(shù)參數(shù)等作出調(diào)整，以免三維模型與現(xiàn)場實(shí)際不相符造成現(xiàn)場實(shí)際無法安裝等困難。BIM各專業(yè)模型相互緊密配合將使BIM模型信息能更好地貫穿和指導(dǎo)整個(gè)施工過程。

4.2 機(jī)電管線復(fù)雜節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

運(yùn)用Revit軟件，對管線排布較為復(fù)雜的部位，各專業(yè)相結(jié)合綜合設(shè)計(jì)出圖，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，保證管線之間的合理排布。針對異型構(gòu)件多、碰撞節(jié)點(diǎn)多，構(gòu)造復(fù)雜，現(xiàn)場質(zhì)量不易控制等問題，通過BIM節(jié)點(diǎn)模型建立，對綜合管線排布復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，減少不必要的返工、提高工作效率、保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量[6]。

還可以考慮利用BIM技術(shù)的反向設(shè)計(jì)思維，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工做法生成二維碼、工藝模擬、虛擬樣板等，形成BIM模型的輕量化，減少施工現(xiàn)場因制作樣板對人、材、機(jī)等的消耗，節(jié)約成本[7]。上傳云端后，供現(xiàn)場技術(shù)人員和施工人員隨時(shí)查閱。

4.3 BIM技術(shù)進(jìn)行綜合管線排布必須與現(xiàn)場實(shí)際施工相結(jié)合

BIM模型建立過程中通常出現(xiàn)的問題是僅依據(jù)施工圖紙建立三維模型，并對綜合管線進(jìn)行排布，忽略了施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，導(dǎo)致結(jié)合BIM技術(shù)建立的三維模型和管線排布結(jié)果部分無法完全實(shí)現(xiàn)。因此，為保證運(yùn)用BIM技術(shù)得出的綜合管線排布結(jié)果能較好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工，在該工作實(shí)施前除依據(jù)施工圖之外，還必須充分考慮現(xiàn)場施工的實(shí)際情況。

5 結(jié)語

蘭州奧體中心運(yùn)動員公寓項(xiàng)目在綜合管線排布施工中通過應(yīng)用BIM技術(shù)對綜合管線的排布凈高分析優(yōu)化、合理排布；通過應(yīng)用BIM技術(shù)對綜合管線進(jìn)行碰撞檢測；通過應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建三維模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工；通過應(yīng)用BIM技術(shù)對管線綜合支吊架的選材和用量進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)等，優(yōu)化了建筑物的空間布局，節(jié)省了工程施工成本，縮短了項(xiàng)目的施工工期，提高了工程的施工質(zhì)量，體現(xiàn)了項(xiàng)目管理的優(yōu)勢，讓更多的項(xiàng)目管理者和施工技術(shù)人員認(rèn)識和體會到BIM技術(shù)的優(yōu)勢所在，并在今后的項(xiàng)目管理及施工中更好地推廣和使用。

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