基于BIM的综合管网优化

李世海

【摘要】在办公、商业项目中由于安装专业设备繁多，专业间的图纸冲突问题尤为严重，机电安装的空间越来越紧张，给业主方在后期的费用、质量、进度的控制带来了极大的考验，特别是在图纸变更是问题重重。本文以某办公楼项目中施工图阶段的综合管网优化为例，简要介绍BIM技术在其中的应用及心得，也算抛砖引玉。

【关键词】BIM；综合管网；优化；

1.项目背景

本项目位于某市新区大学城科技园，地下2层约12000平方停车库、地上27层建筑面积41000平方米，其中1～4层为配套小商业裙房，5～27层为写字楼。本项目在安装专业共涉及给排水、强电、智能化、消防、暖通空调五大专业。

麦格劳西尔公司（McGraw Hill Construction）在2015年度的《中国BIM应用价值研究报告》中指出，BIM技术在应用中前五大项目效益依次为优化设计方案、减少施工图中的错漏、提高客户参与度并增进了解、减少施工现场协调问题、减少返工，而这些都直接影响了业主方的管理，同时BIM技术的应用也提高了企业形象、提升了项目利润和拓展了新客户

2.项目准备

受业主方委托，我司组建了相应的综合管网优化团队，在对图纸进行了细致了解后着手准备相关优化工作。本项目的软件平台根据项目特点我们初步流程确定为在REVIT建模、协作→NAVISWORKS碰撞检查→REVIT优化调整→广联达整体解决方案系统，确定造价→多方案评比→确定最优方案→出终稿施工图。根据此流程我们对相关人员进行了相应的培训。

根据此流程，我们先建立了基本的土建模型，然后采取链接模式在REVIT服务器中协作，分为给排水、强电、智能化、消防、暖通空调五大专业，并按照统一的文件规则命名，如TD-PL-UP-1F表示TD项目，PL给排水专业，UP给水，1F1楼，所有模型文件均保存在服务端，对文件目录做了相应的规定，同时也收集整理了相关的族文件及插件，以便后期的应用。

碰撞检查时采取链接模式两两检查以提高效率，相应的报告导出后分发给相应专业，并组织人员进行相应的调整，调整时采取在三维模式下，通过投影仪、激光笔讨论，直观、快捷、有效的解决问题。调整后的模型导入到广联达整体解决方案，通过算量、计价得出其造价，并通过多方案比较后得出最优方案。

3.碰撞检查

碰撞检查作为BIM技术中应用最为广泛的功能，也是BIM技术优势的最直接体现，其三维化、可视化均得以完美体现，不仅可以实现物理碰撞，同时可以实现距离设定，也就是软碰撞。

对于碰撞检查出来的结果程序会自动标记并生成详细的列表，然后转入管综优化阶段进行调整。在碰撞检查功能中，虽可以分析出碰撞点，但因为碰撞条件设定项目不够详细，无法排除构件本应相接或与领近构件落差等的合理碰撞，需通过三维可视图逐项对碰撞点进行判断、解读与分析，来确认是否合理碰撞，较为耗费工时，若本身经验不足，容易造成误判，特别是一些实际施工过程中的问题。

在这里特别需要主要的是设计院的设计以出图为目的，符合规范就好，对于BIM中的信息反而不是太过于关注，而业主方的应用则完全不同，因此在实施这项应用点时我们特别注意了对软碰撞的规则应用，共编写了23条规则，目前还在陆续增加中，如这其中有净高检查、相对位置检查、保温层检查、重复构件检查等，这些规则主要是为安装管路服务的，这也是碰撞检查的一个重点应用范围。

需要注意的是限于现阶段计算机配置，建议碰撞检查一层一层的进行全专业碰撞检查，否则系统资源耗费过多，移至降低工作效率甚至死机。一般来说有冲突的多是本层内的，跨层冲突很少，我们在碰撞检查时先按层检查，最后做一遍整体检查，从而节省了时间。本项目位于某市优化；

4.优化原则

经过碰撞检查得到了列表，就要开始优化了。一般来说主要是调整各专业管线之间的冲突，比如风管与消防管、桥架之间的冲突、这个是最常见的硬碰撞了，经过一定的原则优化后的结果返回各自专业，并进行各自的调整，调整好后再次进行相应的碰撞检查，检查无误后进入下一个流程。

根据经验，我们调整管网布置的方式基本按照如下顺序：

①、定位排水管（无压管）。排水管（含空调冷凝水管）为无压管，不能上下翻转，应保持直线，满足坡度。一般应将其起点（最高点）尽量贴梁底使其尽可能提高。沿坡度方向计算其沿程关键点的标高直至接入立管处。

②、定位风管（大管）。暖通空调的风管尺寸比较大，需要较大的施工空间，所以接下来应定位各类风管的位置。风管上方有排水管的，安装在排水管之下；风管上方没有排水管的，尽量贴梁底安装，以保证天花高度整体的提高。

③、确定了无压管和大管的位置后，余下的就是各类有压水管，桥架等管道。此类管道一般可以翻转弯曲，路线布置较灵活。此外，在各類管道沿墙排列时应注意以下方面：保温管靠里、非保温管靠外；金属管道靠里非金属管道靠外；大管靠里小管靠外；支管少、检修少的管道靠里，支管多、检修多的管道靠外。管道并排排列时应注意管道之间的间距。一方面要保证同一高度上尽可能排列更多的管道，以节省层高；另一方面要保证管道之间留有检修的空间。管道距墙，柱以及管道之间的净间距应不小于100mm。

按照上述规则初步排好后即可碰撞检查，然后进行优化。优化的目的是减少冲突，降低成本，同时还需要注意施工的先后顺序以及带来的施工不便和成品保护问题，这些在优化的过程中都要注意，以免后期的不便。

确定好主要布局后，优化原则如下：

①、大管优先，因小管道造价低、易安装，且大截面、大直径的管道，如空调通风管道、排水管道、排烟管道等占据的空间较大，在平面图中先作布置。

②、临时管线避让长久管线。

③、有压让无压是指有压管道和无压管道。无压管道，如生活污水、粪便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管都是靠重力排水，因此，水平管段必须保持一定的坡度，是顺利排水的必要和充分条件，所以在与有压管道交叉时，有压管道应避让。

④、金属管避让非金属管。因为金属管较容易弯曲、切割和连接。

⑤、电气避热避水在热水管道上方及水管的垂直下方不宜布置电气线路。

⑥、消防水管避让冷冻水管（同管径）。因为冷冻水管有保温，则有利于工艺和造价。

⑦、低压管避让高压管。因为高压管造价高。

⑧、强弱电分设由于弱电线路如电信、有线电视、计算机网络和其它建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰，因此强电线路与弱电线路不应敷设在同一个电缆槽内，而且留一定距离。

⑨、附件少的管道避让附件多的管道，这样有利于施工和检修，更换管件。各种管线在同一处布置时，还应尽可能做到呈直线、互相平行、不交错，还要考虑预留出施工安装、维修更换的操作距离、设置支、柱、吊架的空间等。

当然上述优化原则也不是绝对的，只是一个大概的原则，具体问题还需要具体分析，不同的项目有不同的特点，也应该根据现场情况自行调整。

5.实施效果

在优化过程中不同的管线走向费用不同，所以在实施过程中也是多个方案综合比较，仅此一项优化应用，一层层的优化，整个过程耗时接近2个月。在本项目中经过優化的管综经测算造价降低了大约5%～8%，如果算上施工阶段的窝工、开孔、废料等索赔，光这些变更费用起码要上升到20%。本项目地上4.1万平方，地下2层停车约1万平方，根据我公司类似项目的造价，如下图所示。

此表格单价是根据12年中标、14上半年结算的一栋同类型的办公楼的实际价格确认的，这个价格中已经包含了变更、索赔等费用，按照同等水平折算这对业主方而言可是近三百万的节省，这还仅仅是安装部分的节省，仅此一项就值得任何一个单位组建BIM团队了，此外还节省了大量的时间以及由此带来的财务成本，这些都是从BIM技术中得到，经济效益才是我们的根本出发点。

6.总结

在实施过程中我们感觉到还有很多的问题困扰着我们，一方面是相关专业人员的缺少，特别是很难有BIM技术和工程技术能力同时都具备的人才，导致优化出来的东西理论上没问题，但实际很难实施，所以还需要现场技术人员再予以把关；一方面是相关软件的水土不服，导致许多工作还需要手动调整，比如REVIT算量虽然可以导出明细表，但由于不符合国内算量规则，很多东西还需要在广联达软件中手动调整，以达到算量、计价的要求，这些操作也降低了我们的效率。

尽管有着种种困难，通过本项目的实施，我们还是初步掌握了综合管网优化的技能，也为业主方节省了大量的资金和时间。同时也希望通过本项目的实施，获得在施工阶段、在后期设施管理中的一些经验，为企业实施项目全寿命周期的管理提供帮助，更好的提高企业形象和竞争力。