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BIM技术在建筑机电工程设计与施工中的应用王小文

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王小文

[导读] 摘要：近年来，因具有信息共享、一体化和建筑全生命周期等方面的优势，BIM技术在建筑行业获得了越来越多的应用。

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        摘要：近年来，因具有信息共享、一体化和建筑全生命周期等方面的优势，BIM技术在建筑行业获得了越来越多的应用。建筑机电作为建筑业中必不可少的重要组成部分，在当前项目规模越来越大、涉及专业越来越多的趋势下，将BIM技术作为指导建筑机电工程设计和施工的重要工具应用到项目建设中具有积极意义，有利于保障设计质量、提高施工效率、完善项目效果。
        关键词：BIM技术；建筑机电工程；机电设计；机电施工
        1 BIM技术及建筑机电工程特征概述
        1.1BIM技术内涵
        BIM其实就是建筑信息模型。通过信息模拟系统实现土木信息的真实模拟，能实现在线复原建筑构件、工程进度等几何信息和非几何形状信息，实时监控建筑工程。目前，在建筑领域之中，运用BIM技术的范围比较广，在保障建筑工程安全方面起到了非常重要的作用。从BIM技术的优势性出发，分析数字表达、信息资源共享、工作过程的全监控和同步建筑工程工作的特点，可以令其有效地应用于大规模的机电工程管理。
        1.2建筑机电工程的特征分析
        1.2.1技术含量高，技术配合面广
        目前许多电气设备实现了自动化控制和网络信息网格化管理。建筑中的各个独立工程都有机电系统的参与，并具有很高的技术含量，此外在施工中必须与多个工种、多个施工部门（如给排水、供暖、电气、通风等部门）合作，这就给管理带来了巨大的困难。一旦协调管理出现漏洞，一些信息化系统就无法正常使用，进而会影响建筑整体的功能。
        1.2.2施工队伍较多，施工水平参差不齐
        任何缺陷都会直接影响工程的成本支出，所以不严格地管理，容易导致成本管理失控。在实际的工程施工过程中，会有很多施工队伍参与其中，并存在技术水平不一致的问题，所以要平衡施工队的质量，就必须进行全面的监督和管理。
        1.2.3机电工程施工存在工期压力和技术压力
        只有克服了很多技术困难和管理困难，才能保证机电工程的顺利进行，体现其功能和建筑价值。此外，进行全方位控制与管理非常关键，机电工程施工是一个长期的过程，从施工到安装都属于机电工程的范围，因此很容易出现工期安排不当导致工期延长的问题。
        2现阶段BIM技术在工程设计与施工中的应用
        某市政污水厂项目的主要工程内容：排水工艺系统，建构筑物、现场设施的改造、电气系统、仪表及控制系统。

        图1 某车间BIM设计图
        2.1在设计中的应用
        2.1.1多专业正向设计模型创建
        利用多种BIM软件，由本工程设计人员依照设计实际进度同步完成工艺、结构、建筑、电气、暖通除臭等各专业模型的创建，并依照设计过程的推进，逐渐加强设计模型的深度，各专业的设计讨论、沟通、协调、决策宜基于三维模型进行（如图1、2）。

        图2 某车间BIM设计图
        2.1.2管线搬迁模拟
        本工程与位置临近、同步进行的某提标工程交界面多，基于对现状工程及拟建工程整体统筹的考虑，需对现状地块内的管线（雨水管、电缆）进行改造迁移，保证尽量减少对某污水处理厂正常运行的影响[1]。基于周边地形、现有建筑、道路等信息及地下管线探测、障碍物、管线等的探测成果，拟借用BIM技术对管线搬迁方案进行验证，建立搬迁模拟，校验管线搬迁方案的合理性和准确性（如图3）。
        2.1.3冲突检测与管线综合
        工艺、建筑、结构、电气、仪表自控、暖通除臭各专业模型的管线经软件设置后，通过相机视口观察、漫游、碰撞检查等手段，发现工厂系统设计中的冲突和碰撞，从而加强细部控制的力度，整合出三维校审和管线综合优化报告，交由各专业继续进行深化，反复重复上述过程，直至全专业协同解决复杂区域的所有碰撞问题。
        2.1.4辅助设计成果表达
        二维图纸仍然是设计成果表达和存档的重要形式。本工程管道设备复杂，传统二维制图方法自由、修改灵活，但各视图需单独绘制，错、漏、碰、缺难以避免。本工程在借助BIM技术和专业软件完成工程设计的优化后，以BIM模型为基础形成平面、剖面、详图等视图，并结合相关标准，形成满足审批审查、施工要求的二维图纸，尽可能减少传统设计手段中图纸表达不一致的问题。对于复杂部位，可采用三维透视图等方式对设计进行补充说明。
        2.1.5管配件工程量统计
        本工程管线主要有工艺给排水、强弱电、通风空调以及天然气等，管线错综复杂，管配件繁多，传统的工程量统计工作易发生错漏。利用校验的BIM模型进行精确的工程量统计，有效避免人工算量过程中的误差损耗[2]。同时，BIM算量中信息联动性的特点，在出现设计变更时，可通过模型的调整，自动实现相关工程量的变化，减少造价人员的重复工作量，也方便建设单位在不同的变更方案间，结合经济性和合理性进行选取。
        2.2在施工阶段的应用
        2.2.1施工深化模型创建
        根据项目进度计划编辑WBS并根据WBS使用BIM软件搭建对应精度的模型；上传BIM应用成果文件，其中方案模拟(.mp4)、交互文件(.exe)等成果文件上传至BIM平台；项目实施过程中根据现场实际进度，通过平台上报：最小级WBS上报施工开始时间，施工完成时间[3]。施工场地重大设备进出场进行线上登记，完成平台线上整改单审批流程。
        2.2.2可视化指导施工
        在项目实施现场配备高性能电子计算机和大型触摸显示屏，包含了所有施工图设计、施工深化设计信息的BIM模型和施工模拟文件等BIM成果，在大型触摸显示屏中进行展示和浏览，使一线施工人员以及施工管理人员能快速、直观、方便地查看设计方案。
        2.2.3施工组织模拟
        施工现场组织基于施工深化设计模型进行开展，包括：施工场地规划、设备材料运输路线模拟等，充分利用BIM技术对施工组织方案提前进行模拟并优化，从而使施工组织过程更具有可控性，施工实施更高效、经济、科学、合理[4]。
        2.2.4复杂节点施工方案模拟
        采用BIM可视化手段，就施工之中复杂节点方案做好必要的模拟和验证，从而优化相应工作内容的施工方案。
        2.2.5施工进度计划管理
        根据施工深化设计模型、施工进度计划资料，按照不同深度、不同周期的进度计划要求，把进度计划同模型加以关联，结合虚拟设计与施工技术对项目实际进度和虚拟进度进行跟踪和对比，以便更好地找出进度方面的偏差，从而做好纠偏工作。
        2.2.6竣工模型构建
        竣工交付阶段应根据BIM实施策划及基于BIM项目管理计划整合完成项目竣工模型，竣工模型保证与实际建造的工程信息保持一致，为运维阶段的BIM技术应用奠定数据基础。
        结束语：
        随着建筑建筑业的发展，传统机电工程领域所应用的二维图纸已无法满足建筑机电工程实施的需要，而依托BIM技术在该领域的应用，能很好地呈现出机电安装工程的具体情况，对施工方案做出合理的优化，特别是能避免因多专业分别设计导致的管线碰撞等传统技术难以在前期发现的问题，为后续各环节施工提供可行指导。该技术的实践运用，让电气设计变得更为优质于高效，其在建筑机电工程的应用有进一步提高的空间。
        参考文献：
        [1]潘文莹.试析管线综合布置技术在建筑机电设备安装工程中的应用[J].门窗,2019(21):246.
        [2]乔兵兵.简析BIM技术在建筑工程设计施工管理中的应用[J].建材与装饰,2018(03):91.
        [3]相传军.BIM技术在建筑电气工程设计与施工中的应用[J].工程建设与设计,2017(16):208-209.
        [4]杨志敏,李惠玲,徐晓晴,刘宁宁.BIM技术在建筑工程设计与施工阶段中的应用价值[J].建筑与预算,2017(03):5-9.
        个人简介：王小文，男，陕西省彬县人，出生于1985年7月，现在是机电工程师，从事专业是机电工程及自动化，研究的方向为机电设备在建筑工程应用中弊端。