BIM技术在济南A-2地块综合楼管线综合设计中的应用

徐文博，赵妍研，栗 峰

（中国航天建设集团有限公司，北京100071）

1 项目概况

济南市A-2地块建筑高度77.95m，由两座楼组成，主楼为1＃楼，辅楼为2＃楼。地下两层，1＃楼地上19层，裙房4层；2＃地上6层，是集办公及基地内附属设施于一体的高层公共建筑。总建筑面积41 864.98 m2，设备管道包括给水管道、热水管道、污水管道、雨水管道、消火栓管道、自动喷水管道、冷凝水管道、风管及电缆桥架等。在管线种类和数量繁多且相互交织的情况下，采用传统二维管线排布，工作效率低下，常常导致二次返工，造成浪费。因此有效地对管线进行综合排布，对于提高设计质量、缩短施工周期、方便成本控制等至关重要。在二维施工图的基础上，通过BIM技术，使用Revit MEP软件搭建三维管道模型，通过碰撞检查，结合人工筛查确定有效碰撞点并调整，可以基本解决管线之间、管线与建筑结构梁板柱之间的碰撞，为整个项目后期施工提供了便利条件。

2 项目前期准备

因为BIM介入时间非常重要［1］，本项目中BIM工作小组很早就和各专业设计师建立沟通，一边设计CAD图纸一边利用Revit软件搭建建模。将CAD图纸导入到Revit里面前需要对其进行处理，具体是各专业图纸分系统按照楼层命名，例如建立一个文件名为给排水的文件夹，将每层给排水平面图按系统保存到此文件中。将所有专业CAD底图处理好后，开始导入CAD底图建模，再导入时需要进行设置，具体为在图1所示窗口中需要勾选仅当前视图、颜色保留、单位为 mm，定位为原点到原点，这样的设置就可以保证基于同一轴网搭建模型。三维设计图纸一般文件比较大，为保证电脑流畅运行，一般将各个系统分开单独搭建。

3 协同设计

建筑、结构、机电（水、暖、电）专业分别建立3个中心文件，工作人员通过编辑中心文件的副本，然后与中心文件同步，将个人的信息同步到模型中［2］。在Revit MEP中将建筑模型和结构模型通过链接方式导入，就可以实现设计师之间的即时沟通，共享设计信息，高效协同的工作。同时按照系统来建立工作集，各专业设计人都有自己的工作集，工作时选自己的工作集。这样能够很好地管理项目，每个人在自己的工作集里面建模，不会出现误删的情况。需要注意的是在建立工作集之前，需要修改每台电脑的Revit用户名，保证参与者之间没有相同的用户名存在。

4 模型搭建与碰撞检查

在BIM应用前，先建立各类模型［3］，具体为在BIM模型平台上根据二维CAD图纸分别建立建筑、结构、机电（电气、暖通和给排水）各专业模型。

4.1 土建模型搭建

首先是建筑结构模型搭建。在机电设备建模设计中，土建模型的搭建是为了创造出一个空间感，后面各个系统的模型搭建只能在这个空间内进行，这样的话就能让综合管线布置走向有真实感的存在。本项目中，建筑结构模型只完成面、墙、窗、结构柱、结构梁、顶板进行搭建。西河A-2地块办公楼建筑、结构模型如图2所示。

4.2 水暖电模型搭建

机电专业利用Revit MEP建模时机电专业分系统进行，如送风管、排风管、给水管、热水管、排水管、喷淋管、消火栓管、照明桥架、动力桥架等。各系统设置不同颜色以便区分。建模的顺序大致按从上到下，从大管到小管的顺序进行，以减少后期调整避让的难度。如果有横向的重力排水管需特别注意，应在风管及其他水管之前建模，这是由于重力管有坡度，而且不能上弯，一般需要其他管线去避让。

排布过程应考虑到空调水管、空调风管保温层的厚度及其与电缆桥架、水管外壁、墙柱的最小距离。空调冷热水管布置时应考虑管道坡度，考虑设备管路的操作空间及检修空间。不同专业管线间间距，必须满足设计与施工的要求。

同时需要观察复杂区域管线间的关系并予以调整，尤其是这些复杂区域完成建模后，要有意识使用Revit MEP软件的碰撞检测功能，发现并及时调整，最好不要等到整个楼层所以管线桥架都建立再去做碰撞检测，因为整层检测速度很慢，并且调整不好控制。西河A-2地块办公楼机电（水、暖、电）模型如图2所示。

4.3 碰撞检查

BIM技术使得工程师能在可视化的三维模型中，直观、快捷地发现设计中的碰撞冲突［4］。建模完成后，机电专业首先解决各专业内部碰撞，逐一修改后，在Revit MEP中分别导入建筑、结构模型，机电专业设备管线之间、管线与建筑结构部分之间、结构构件之间进行碰撞，根据碰撞检查报告，如图3所示。

在图3中，因为Revit软件可以全面检测管线之间、管线与土建之间的所有碰撞点，往往包括400～500个，这时候就需要设计师人工选取重要冲突点，进行管线标高及位置修改。设备管线排布时，按照小管让大管、有压让无压的原则，同时结合建设方对于净空高度的要求；例如地下层设备井附近，在调整过程中为了提高速度，可以利用小插件（鸿业给排水）中局部三维功能，在局部三维窗口内对需要调整的位置快速、直观地修改，修改后如图4所示，由图4可见，在多管交汇的地方进行了精心的排布，这样的局部三维图对于后期施工帮助极大。

5 最终出图

BIM工作流程是先建立土建模型，然后进行各专业设备管线的建模，所有模型建完后根据各专业技术要求、空间要求、施工工作面以及施工验收等因素，对管线进行碰撞检测调整避让后，汇总出图，部分出图成果如图5所示。因为BIM技术在出图方面没有国家性标准，本次在出图过程中，除了传统的图纸表现，再辅以局部剖面图及局部三维图，以使管线关系一目了然。

6 BIM技术在管线综合应用中存在的问题

（1）族库种类需要多样化。Revit MEP2014里面自带了族库，然而在项目建模过程中发现自带的族无法满足设计需要，例如，族库现有室内水表为DN15、DN20两种规格，缺少实际经常会使用到DN50、DN60等型号。使用Revit族编辑器可以自行创建新的族构件，但需要通过项目的实践来积累和丰富族库。

（2）管线综合排布时建模人员专业技术素质需要提高。项目建模过程中，设计师是刚毕业或者工作一两年的年轻人，存在对机电专业规范理解不透彻，且对施工过程缺乏了解，导致在建立模型过程中，不能进行管线的合理化调整，往往需要经验丰富的工程师指导，影响了工作效率。

（3）BIM交付标准不够成熟和完善。BIM技术进入中国已经有十几年的时间，目前大型设计院都先后成立了BIM中心，并将其不同程度的运用到实际项目中，但是将模型转化为成果时，行业内缺乏统一的出图标准，没有国家层面规范性的文字可参考。

7 结语

BIM技术在设计领域全面替代传统设计应用还需要一个过程，现阶段其运用比较成熟的地方，是在二维图纸基础上使用使用Revit MEP软件搭建三维管道模型，然后通过碰撞检查及调整，基本实现管线零碰撞。对于复杂项目来说采用BIM技术进行三维管线综合设计，通过对设计图纸综合考虑及深化设计，使设计人员摆脱传统二维设计方式的羁绊，提高设计效率；尤其随着建筑的复杂程度增加，专业间的配合更加密切，传统平面图式各专业间的配合已经无法满足日益繁重的设计任务，而BIM技术的协同工作方式使得设计师间能够在三维可视化窗口中设计。相信随着BIM技术的不断完善和更新，其取代传统设计思维和设计方式的速度会越来越快。

［1］桂学明.BIM技术在上海中心大厦室外总体设计中的应用［J］.给水排水，2015（41）.

［2］刘忠生.BIM技术在乌海A8商业楼给排水设计中的应用［J］.给水排水，2015，41（2）：72～76.

［3］许华春 .庄国强 .机电工程综合管线优化中BIM技术的应用［J］.福建建设科技，2014（2）：54～56.

［4］顾海玲.BIM技术在上海中心大厦建筑给排水中的应用［J］.给水排水，2012，38（11）：93～98.