BIM技术在机电安装工程中的研究与运用

发表时间:2016/9/14   来源:《建筑建材装饰》2015年10月下   作者:邬忠面
[导读] 本文以某公共建筑机电安装工程为例,对BIM技术进行应用与探究,验证BIM技术在机电安装工程施工管理作用及价值。

(中国一冶集团有限公司,天津300300)

摘要:随着建筑信息的发展,BIM技术作为一种全新理念在建筑领域应用如火如荼。机电安装工程作为公共建筑的不可或缺的组成部分,本文以某公共建筑机电安装工程为例,对BIM技术进行应用与探究,验证BIM技术在机电安装工程施工管理作用及价值。
关键词:机电安装;BIM技术;应用
   
        前言
        随着经济的发展,大型综合类建筑越来越多,而且建筑功能多样化,综合性越来越强。涵盖的系统繁多,设备种类更多,多专业队伍都集中在施工现场,按照各自的施工图纸进行施工。按照传统二维CAD图纸的模式很难对施工过程进行管理,BIM技术的可视性、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点以及碰撞检测等工具的优越性解决了目前建设项目施工过程中所面临的实际难题,本文在机电施工阶段,通过信息模型的搭建对工程的机电管线进行深化设计,并对碰撞检测、管线综合、工程量统计、预制件加工、系统平衡校核、施工进度模拟等相关工作进行研究与运用。利用BIM技术,解决专业之间碰撞及管线综合设计,优化设计,提高工程的施工质量水平,提升企业管理的精细化程度,实现项目的降本增效。
        1工程概况
        天津市某示范小城镇农民安置(B区)用房建设项目社会保障服务中心。整体为框架剪力墙结构,地下一层,地上十层,总建筑面积55625.7m2 ,其中地上建筑面积47175.4m2,地下建筑面积8450.3m2。其功能地上主要包括办公用房、会议、辅助用房等,地下层主要用于设备用房及机动车停车。该项目属于大型公共建筑项目,机电安装系统繁多,包含了通风空调、电气、给排水、消防、智能化等机电专业,管井、地下室、吊顶和机房内机电管线布置密集,错综复杂,交叉繁多。
        2 BIM技术的实施流程与应用
        2.1 BIM技术实施流程

                      
        2.2 BIM技术应用
        2.2.1发现图纸问题
        在二维图纸向三维信息模型转化的过程中,是对包含了对设计院初设图纸中管线信息、设计路线和初始标高等基本信息的一次校核,同时发现可能存在的较初级的设计漏洞、施工不利点、图形或标注错误以及机电工程各专业图纸之间的管道碰撞问题,如水管穿风管、风管没有保温空间、水管穿桥架、洞口未预留、洁具件数与汇总表不符等。由具备现场机电施工经验的施工方来绘制模型,可以充分利用这一过程提前发现更多潜在问题。通过对问题进行整理汇总,形成书面文档,及时与业主、设计方、项目部时沟通交流处理,作为日后图纸会审的依据。
        2.2.2碰撞检查
        碰撞主要表现在四个方面:一是各个管道问发生的碰撞;二是桥架与管道间的碰撞;三是设备与管道的碰撞;四是结构与管道间的碰撞。
        传统二维平面下,很难判断出三维空间环境下的综合碰撞情况。采用BIM技术,强化各专业管线碰撞检查,以碰撞检查状况为依据,对管线空间布局进行合理调整,可提高综合排布效果,找出各专业空间的碰撞冲突,提前发现问题,辅助设计优化,使得图纸问题的发现、讨论、修改和验证过程的周期大大缩短,同时减少施工阶段可能发生的二次施工的风险。

 

        依据施工图暖施-3、5、7、9,风管上皮标高均为F+4.5m,建筑立面剖面图中显示吊顶标高为F+4.2m。将图纸数据反映到Revit软件当中,进行BIM模型整合之后,很清楚的可以看出,暖通风管的尺寸(mm*mm)为1250*320、1800*500、2000*500的几种规格,风管下皮将漏在吊顶之下,并且风管与吊顶的具体碰撞位置从BIM模型之中清晰可见。
        2.2.3墙体预留洞定位
        为提高结构施工质量,在结构施工前利用BIM技术准确定位混凝土预留洞位置,对班组进行可视化交底,避免二次打洞,破坏结构,减少项目成本投入,同时保证工程实体质量的安全性和美观。
        2.2.4管线综合优化
        管线综合优化是机电安装工程常用的施工管理技术,涉及到暖通、给排水、电气、建筑智能电气等专业的管线安装。利用各专业建立的BIM模型,进行碰撞检查,发现碰撞点后,对三维模型进行调整。调整中需要综合考虑各方面因素:各专业平衡优先级,管线发生冲突时,一般避让原则是有压管让无压管,小管线让大管线,施工容易的避让施工难度大的;电缆桥架不宜在管道下方;综合支架的布置及安装空间;吊顶高度等。调整完成后的模型,可导出二维平面图及绘制剖面图,交与业主方审核及设计方同意盖章后用于现场施工。
        以B区一楼东走廊吊顶内管道为例,使用CAD画出走廊剖面图(见图4),运用BIM技术对管廊管线进行三维建模,剖面图及三维模型(见图5)。

 

        分析上述剖面图及三维模型,存在以下几点问题:
        强电桥架与400*200新风管发生碰撞;1000*1000新风管与土建梁发生碰撞;1000*1000新风管与工艺排风风管发生碰撞;强电桥架施工后无法放电缆,无检修空间;水管支管与新风风管、工艺排风管发生碰撞。通过三维模型可以直观的看到碰撞的位置与效果,提升协同效率。
        通过分析暖通、给排水、电气、消防及建筑自动化各专业的图纸,对机电各专业管线进行二次布局,剖面图见图6。


        管线综合平衡二次深化设计变更部分如下:
        将新风管1000*1000变更为1600*630,可以节省370mm吊顶空间;将送风管800*320及回风管630*250调整至房间内布局,不占用吊顶空间;重新调整各管线的标高次序,将强电桥架摆放在最低层,方便电缆施工及日后检修。
        对二次深化设计综合平衡后的管线进行三维建模,模型可见图7。

          

        2.2.5综合漫游,可视化交底
        运用BIM三维可视化功能及时间维度,利用碰撞优化后的三维管线方案,可对整个楼层最终完成的管道布置进行漫游,展示机电管线整体效果,包括机电管线与设备的空间关系,及支吊架型式等。可进行施工交底和施工模拟,优化施工工序,发现工程的重难点施工部位。简单、直观、便于理解的优点使现场安装人员身临其境的去查看相关管线排布及走向,减少施工出错率,提高安装质量的同时,加快施工进度。
        2.2.6净高检查
        通过三维模型的漫游功能,对各楼层平面进行综合管线检查,综合考虑地面完成面、吊灯龙骨、阀门等因素,查找最终净空高度不满足业主精装要求的区域,对区域重新进行调整,减少建筑空间损失,提高业主的满意度。
        2.2.7材料统计
        在建造建筑信息模型过程中,任何一个元素都会被赋予与其相对应的参数。在完成模型绘制工作之后,按照实际需要对单个系统所使用的具体材料以及数量等进行统计,有效的减少前期算量周期,加快预算的进行,为项目管理策划奠定基础。还可以设置条件进行适当的筛选。项目管理人员根据不同施工阶段的实际需求,通过对模型进行操作,即可获得相应数据,不仅方便物资招标,还有利于物资材料采购计划的制定。相对过去机电设备材料配件都是根据经验预定,没有准确的数量,通过BIM模型,各种施工信息如人力安排、材料计划、劳动定额等十分精确,实现了精确的过程控制,对提高施工管理效率和提高成本管理水平起到直接效果。
        2.2.8预制拼装
        通过三维机电深化设计得到的BIM模型,经多次使用及反复修改,对机电专业的各类配件模型描述准确,可以利用模型来做预制加工,如风管提前预制之后多节预拼装,再整体提升安装,不但方便于施工,而且大大提高工作效率,为加快进度,减少工期奠定基础。
        3结语
        BIM技术作为建筑行业信息化发展的新兴技术,其可视性、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点以及碰撞检测等工具的应用必将在项目协调管理方面掀起改革的浪潮。未来如何对BIM技术更多应用点的研究与推广利用将是各企业的焦点,也是提高企业项目管理水平和核心竞争力的关键点。 

参考文献:
[1]王维军.BIM技术在南昌某站房机电安装工程中的应用[J].施工技术,2015(12)
[2]周燕,周海.BIM在机电安装工程中的应用[J].建材发展导向(下),2015(5)
[3]吴立成.BIM技术在机电安装施工中的运用[J].城市建设理论研究(电子版),2015(23)

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