辦公樓機(jī)電工程設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用

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摘要：分析了傳統(tǒng)機(jī)電工程設(shè)計(jì)中的弊端和BIM技術(shù)在建筑施工設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢，將BIM技術(shù)應(yīng)用到某辦公大樓機(jī)電工程設(shè)計(jì)中，把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，提前避免了機(jī)電工程施工時(shí)發(fā)生的管線交錯(cuò)沖突，降低了工程變更數(shù)量，提高了施工效率和效果。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；辦公樓；機(jī)電工程；三維模擬

1引言

在建筑施工設(shè)計(jì)過程中，機(jī)電管線的設(shè)計(jì)極為復(fù)雜，管線的類型多、設(shè)計(jì)布局又多并排或交錯(cuò)、施工規(guī)范復(fù)雜等[1]。使用傳統(tǒng)的CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)在施工中容易出現(xiàn)管線相碰的問題，這種情況造成的返工，出現(xiàn)工程的設(shè)計(jì)變更和修改以及工程量的調(diào)整等一系列問題，往往會(huì)造成延誤工期、增加成本等管理問題。近年來BIM技術(shù)在建筑工程中得到了一定程度的應(yīng)用，在建筑工程設(shè)計(jì)、施工、管理等方面都發(fā)揮了一定的優(yōu)勢，特別是施工時(shí)的技術(shù)交底，可以直觀地用電腦看到模擬圖，在工程算量過程中可以更精確地進(jìn)行預(yù)算和用量的比較，使整個(gè)建設(shè)全周期能夠高效、準(zhǔn)確的完成，在使用過程中得到了業(yè)主和施工方等人員的肯定[2]。在機(jī)電工程中同樣也可以發(fā)揮它的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在可以將不同類型的管線位置、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，提高施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率[3]。將bim技術(shù)應(yīng)用到某辦公大樓機(jī)電工程設(shè)計(jì)中，把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，提前避免了施工過程中這些可能存在的碰撞和沖突，節(jié)約成本，避免浪費(fèi)，同時(shí)剖切三維及漫游等方式能夠很好地為后期施工提供三維可視化依據(jù)，提高施工效率。檢查凈高，剖切模型，篩選出凈高不符合規(guī)范的空間位置，有效避免施工完成后凈高不足的問題。

2設(shè)計(jì)準(zhǔn)備

某辦公大樓工程建筑面積為43620m2，高度為98m，地下3層地上24層，為集地下停車場地上辦公區(qū)為一體的辦公樓，總體為框架-核心筒結(jié)構(gòu)。本工程的機(jī)電工程設(shè)計(jì)工作包括弱電、強(qiáng)電、給排水、排煙和通風(fēng)空調(diào)。特別要注意是，該辦公大樓采用的是中央空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)有中心能源站由3臺(tái)熱量Q=4000kW的水換熱機(jī)組及變頻泵組提供能量轉(zhuǎn)換。機(jī)房等對(duì)溫度和濕度有特殊要求的地方采用恒溫恒濕機(jī)組進(jìn)行通風(fēng)供給。對(duì)于辦公區(qū)，采用吊頂中央風(fēng)機(jī)盤管式空調(diào)器和全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組設(shè)計(jì)，保證溫度調(diào)整。首先BIM工作組的人員進(jìn)行BIM模型的構(gòu)建，特別是機(jī)電工程中的管線和設(shè)備。設(shè)備、配件模型根據(jù)實(shí)際選用品牌在族庫管理體系中確定，如無匹配設(shè)備，根據(jù)提供的電子樣本自建相關(guān)設(shè)備族、配件族[4]。完成各專業(yè)模型鏈接組裝，模型包括精確的土建結(jié)構(gòu)模型、所用機(jī)電管線主管道（一般為大于DN50的管道）。最后在軟件中進(jìn)行相關(guān)管線的沖突檢測，并進(jìn)行漫游檢查，對(duì)問題進(jìn)行分析并修改設(shè)計(jì)圖紙。

3機(jī)電項(xiàng)目安裝管線綜合設(shè)計(jì)

機(jī)電設(shè)備安裝管線綜合是BIM應(yīng)用的重頭戲，通過管線綜合三維呈現(xiàn)，可以為彌補(bǔ)設(shè)計(jì)中遺漏的管線、缺少的管線或修改沖突碰撞的管線提供可視化依據(jù)，并結(jié)合安裝規(guī)范，在三維環(huán)境中呈現(xiàn)與土建工程相交接的位置情況，可以有效地進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，并把修改意見提交給設(shè)計(jì)師進(jìn)行施工圖的修改[5]。在設(shè)計(jì)階段，BIM應(yīng)用可以為后續(xù)的施工提供可視化的三維立體的施工依據(jù)，并進(jìn)行精確的工程量統(tǒng)計(jì)，可以做出三維場景動(dòng)畫進(jìn)行項(xiàng)目的過程管理，為項(xiàng)目的規(guī)范管理提供技術(shù)支撐。

3.1三維呈現(xiàn)

本項(xiàng)目機(jī)電管線三維呈現(xiàn)，在Revit2018軟件中完成，根據(jù)施工圖的CAD電子文檔，先進(jìn)行層的拆分和打散，再逐層進(jìn)行三維呈現(xiàn)。特別注意要先進(jìn)行管線的電氣設(shè)置，在美國標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上新建國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的線管，要區(qū)別有配件線管和無配管線管，充分使用軟件中的現(xiàn)有族進(jìn)行復(fù)制和修改。在三維視圖下放置管線時(shí)，要時(shí)刻注意屬性欄和選項(xiàng)欄，注意添加垂直、更改坡度等設(shè)置，并在相關(guān)位置進(jìn)行標(biāo)記。機(jī)電管線三維呈現(xiàn)完成后，可以生成三維漫游模式，如圖1所示。進(jìn)行主觀視角的查看，主要核對(duì)所布管線的屬性信息，對(duì)比設(shè)計(jì)規(guī)范要求核查布線高度是否高于裝飾吊頂高度，甚至可以模擬機(jī)電施工進(jìn)場的場景，在施工前進(jìn)行三維可視化技術(shù)交底。 

3.2綜合天花設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)方案確定后，先建立綜合天花設(shè)計(jì)的BIM模型，可以在現(xiàn)有的相關(guān)燈具、噴頭等設(shè)備的族里進(jìn)行復(fù)制新建，對(duì)于小于DN50的管線模型精度要達(dá)到LOD300以上。結(jié)合設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，在軟件中將構(gòu)件信息進(jìn)行梳理，特別是跟土建中墻體和樓板的高度偏移設(shè)置、管線的高度調(diào)整、燈頭盒和接線盒的設(shè)置等，各個(gè)構(gòu)件之間要位置協(xié)調(diào)，而且還要考慮綜合天花的使用情況和照明光線的設(shè)置，這些都可以在三維呈現(xiàn)下進(jìn)行調(diào)整和檢測。

3.3車庫管線設(shè)計(jì)

車庫排布除了要滿足標(biāo)高要求，還要整齊美觀，方便施工。橋架一般貼梁留50～100mm的間距安裝，水平間距100mm，注意強(qiáng)弱電橋架有條件水平間距留出300～350mm，橋架遇風(fēng)水等成排管線沖突盡可能利用梁窩上翻，上翻45°接頭，上翻200mm左右，視情況定。噴淋支管一般貼風(fēng)管定排布（上噴）。車庫大部分是排風(fēng)管、側(cè)排風(fēng)口或下排，一般風(fēng)管放在最下層，燈線沿風(fēng)管安裝方向安裝即可，高度同風(fēng)管高。管線穿墻一定要注意土建構(gòu)造柱、門窗過梁等。如遇管線較多，管線盡可能排布在車位上空，讓出行車道。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，消防車道土建高度一般較高需注意，一定要滿足消防驗(yàn)收要求（高4100mm、寬4000mm凈空間）。

3.4橋架及配件的繪制

在機(jī)電工程項(xiàng)目中很大一塊是橋架的繪制，比如CT300×150電纜橋架，在CAD圖的照明平面圖、電力平面圖和弱電平面圖中通常會(huì)有共用橋架的存在。在繪制橋架時(shí)，同樣要關(guān)注屬性欄、選項(xiàng)欄和功能區(qū)。在屬性欄中要注意管線分組，需要對(duì)內(nèi)外彎頭、T形三通、四通等進(jìn)行配置，要滿足“先下后上”原則。選項(xiàng)欄中要注意橋架的尺寸，如果沒有相對(duì)的尺寸，需要到管理選項(xiàng)卡下找到MEP設(shè)置中的電氣設(shè)置來新建尺寸。功能區(qū)中的放置工具和標(biāo)記工具，設(shè)置標(biāo)記引線，同時(shí)要靈活應(yīng)用自動(dòng)連接功能。在地下室繪制橋架時(shí)，要注意橋架的標(biāo)高位置，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要將兩根DN150消火栓主管和兩個(gè)弱電橋架布置于3.150mm標(biāo)高位置，如圖2所示，這樣繪制出的橋架會(huì)更加合理美觀。

4排查及優(yōu)化

機(jī)電管線三維模擬排布完成后，利用ClashDetective工具可以進(jìn)行強(qiáng)化碰撞檢測，在設(shè)計(jì)過程中可以持續(xù)檢測。先添加測試，選擇被檢測的物體建立選擇集并定義檢測規(guī)則，比如有些墻體之間的碰撞不進(jìn)行檢測、在同一層或者同一單元的項(xiàng)目進(jìn)行忽略碰撞。然后進(jìn)行定義選擇集設(shè)置，可選自相交參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部碰撞檢測。在機(jī)電工程中經(jīng)常要求管線之間的距離要大于某個(gè)值，在檢測碰撞過程中可以設(shè)置間隙碰撞參數(shù)來檢測管線之間的間隙是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在軟件中通過不同顏色呈現(xiàn)排查結(jié)果，對(duì)檢測結(jié)果可以進(jìn)行省略和核準(zhǔn)操作，并改變狀態(tài)。在碰撞檢測后還要進(jìn)行漫游審查，使用的軟件是NavisWorks。選擇好要漫游觀察的起點(diǎn)位置，在軟件視點(diǎn)選項(xiàng)卡中有真實(shí)效果功能，點(diǎn)擊四個(gè)勾選選項(xiàng)，就可以在場景中進(jìn)行漫游檢查了，主要查看機(jī)電三維繪制模型中的布線位置是否合理、規(guī)范是否執(zhí)行等。在整個(gè)設(shè)計(jì)圖中排查出間隙碰撞點(diǎn)128個(gè)，硬碰撞點(diǎn)1291個(gè)，幾處檢查出來的碰撞點(diǎn)如圖3所示。通過對(duì)碰撞點(diǎn)的核準(zhǔn)和檢查，對(duì)三維呈現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行修改，并對(duì)照二位設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修訂和標(biāo)注，最后輸出更完善合理的設(shè)計(jì)圖紙。在本項(xiàng)目中，利用BIM軟件有效地優(yōu)化了設(shè)計(jì)圖紙，減少了施工時(shí)碰撞引起的工程變更等問題。在施工中，可以充分利用設(shè)計(jì)期間建立的三維模型進(jìn)行施工校對(duì)。在后期的施工過程中可以結(jié)合二維碼技術(shù)做出三維場景動(dòng)畫進(jìn)行項(xiàng)目的過程管理，為項(xiàng)目的規(guī)范管理提供技術(shù)支撐，也可以為管理人員驗(yàn)收提供直觀的標(biāo)準(zhǔn)。

5總結(jié)

利用BIM虛擬建造技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行預(yù)安裝，對(duì)設(shè)計(jì)合規(guī)性和符合性進(jìn)行檢查、復(fù)核。把不同類型的管線位置布局、連接方式等進(jìn)行三維呈現(xiàn)，根據(jù)三維漫游檢查的結(jié)果進(jìn)行排查，排查出間隙碰撞點(diǎn)128個(gè)，硬碰撞點(diǎn)1291個(gè)。及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，提前避免了機(jī)電工程施工時(shí)工程數(shù)量變更，提高施工效率和效果。

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作者：曹天蕊 單位：太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院