BIM技术在工程项目电气设计中的应用探讨

王向明

(福建省建筑设计研究院　福建福州　350001)



BIM技术在工程项目电气设计中的应用探讨

王向明

(福建省建筑设计研究院福建福州350001)

结合具体工作实践，详细介绍了BIM技术在工程建设项目电气专业设计中的应用，并基此，引入VR技术对电气设备的运行管理——全新的三维运营管理模式。

可行性研究；电气设计；三维建模；可视化；三维运营管理

0　引言

随着国家经济的飞速发展，越来越多的大型工程项目投入到建设中，这些工程项目从前期立项到竣工验收投入使用，过程阶段多(包含前期方案、工程咨询、初步设计、施工图设计、施工建设管理、造价管理、运营维护等)，各单位部门的参与方多(包含建设单位、设计单位、工程咨询、施工单位、造价管理、物业管理等)，涉及的专业多。每个阶段、部门之间、专业之间图纸交付、信息交流的工程量大，仅凭传统的“二维图纸模式”已经满足不了大型工程建设的需求。BIM(建筑信息模型)是把建筑里的每个“零件”信息化、参数化，关联化，采用“搭积木”的方式，把各阶段、各专业结合在一起，协同管理，贯穿工程项目的全生命周期。传统的二维图纸可能需要成百上千张图纸来表达的，运用BIM技术，一个BIM模型可以说明。使用管理简单、准确度高、三维模型可视性强。近年BIM技术越来越成熟，在工程项目建设的各个阶段的运用有很多成功的案例，在力求精细化作业的装配式建筑中起着举足轻重的作用。

1　项目可行性研究、方案阶段

项目前期是项目最重要的阶段，通过可行性研究的规划分析决定项目的功能、规模、投资等各项性能指标，建筑师通过方案文本、效果图等形式向建设单位表达设计意图，业主对建筑的成果的理解较多的还是靠“想象”。利用3DMAX等软件的三维建模也只适应在方案阶段，施工图的表达又是另外一回事。在前期方案阶段引入BIM技术，结合地理信息系统(GIS)，获取项目用地的日照信息、地形信息以及对项目地块进行竖向分析、风向分析等，在场地内构建建筑模型，复杂地形的建筑物利用BIM模型进行参数模拟，进行合理的总平规划、人流流线、交通流线等。运用BIM三维可视化的特点，生成三维模型(见图1)或者三维动画，“所见即所得”生动地向建设单位展示设计意图，对功能布局、日照分析、能耗控制等亦有准确的定位。以电气设备房间功能分区布局为例，选用房间标志的命令，可自动读取房间面积，对平面图中的房间功能分色块显示，见图2。

2　设计阶段

传统的CAD二维制图设计，经常出现以下问题：

(1)由于工程的复杂性、工期紧等原因，容易出现专业之间配合不到位的修改图甚至返工，规模大的工程由于图纸量多，同专业的图纸不一致的情况亦不在少数，比如平面、立面、剖面不一致，强电平面和弱电平面不一致等。

(2)工作效率低下，简单重复的劳动过多。

(3)二维的图纸的可视性差，造成工程设计的失误不易被察觉 。

采用BIM技术进行设计，对于传统设计遇到的问题迎刃而解：

①是可沿用原有方案阶段的BIM模型进行深化设计，各专业协同作业，配合度高，专业之间链接提资专业的文件，一个专业的设计调整上传，其他专业会收到调整部位的监视信息，提醒做相应修改；同专业之间的调整亦会关联，比如在强电平面图上某配电箱调整了位置，在弱电平面图上会自动修改，避免出现同专业图纸矛盾的情况。

②采用BIM技术进行设计，设计完成平面，对应的平面、剖面、大样图自动生成，“智能化”程度高，设计变得简单。基于revit的软件，建筑物的每个“零件”在BIM都定义为族，每个族的参数信息量大，比如电缆桥架的规格、安装高度、敷设电缆的类别等，在设计人员根据自己的设计意图把族设置在相应的位置后，其关联性就形成了，以电缆桥架为例，设置相关参数，布置好电缆桥架后，若修改其中一段电缆桥架的位置，相连接的弯通、其他相邻段的电缆桥架会自动调整，对桥架的注释，只需一个命令，会自动注释电缆桥架的规格、安装高度、类别等参数(图3)。

③BIM的三维建模设计可视度高，准确地表达设计师的意图，减少工程设计中的失误，BIM的三维碰撞检测在现有工程项目中应用最广，对减少工程返工，节省造价，起到重要的作用。

在电气专项设计的变电所专项设计中，基于revit的三维设计已较多地应用于施工图设计。变电所内高度、面积有限，电气设备体积较大(比如变压器柜、高压中置柜等)，电气设备有规定的操作距离，各类电气设备多，电缆桥架多。以往的二维设计中，照明平面、接地平面、设置布置平面图、剖面、大样图等绘制图纸多，较容易出现设计失误。在某10kv高低压配电室的专项设计中，采用REVIT进行三维设计，链接建筑RVT文件，复制监视标高、轴网，在对应楼层的平面视图中，按规范要求布置好高低压配电柜、电缆桥架、照明灯具等，合理布线，绘制供电系统图，确定配电回路，检测三维碰撞，自动生成剖面和大样图，自动进行电气注释，通过BIM技术使复杂的设备用房设计变得清晰简单，出图图纸更为准确(图4)。

在装配式建筑设计中，精准定位设计施工尤为重要，失误返工会严重影响工程造价，传统的二维设计不能达到设计要求，需采用BIM技术，全方位考虑，精准设计，达到环保、降低造价等效果。

3　造价控制

传统的依赖人力统计的工程量清单，工作繁琐，容易出错。BIM族参数化的特点，对工程量清单的统计是个突破性的发展，建筑物的每个“零件”都准确地包含各自的信息，在材料表清单统计中，几个命令就可以把建筑物BIM模型内所有材料统计出来，包含面积、体积、长度等各种参数。比如暖通的风管、电气专业的桥架、管线等复杂的工程量的统计变得简单。

4　BIM施工模拟阶段

传统的二维图纸因其可视化程度差，施工技术人员需要根据其自身的“经验”才能准确地理解设计师的意图，利用BIM技术的设计模型，建筑物的每个细节准确地表示，施工人员根据BIM模型准确施工。利用施工模拟软件导入设计师的BIM模型，在建筑物的模拟场景进行施工前检查(图5)，对有问题的部位提前交底；建立5D模型，增加时间和施工进度的控制，可以完善施工管理，节省材料和工期。

5　全新的三维运营管理模式

在项目交付使用后，运营维护是建设单位关心的问题。传统的施工图竣工图是繁重的二维图纸，难以管理，易丢失，可利用率不高。BIM结合VR技术带来全新的三维运营管理形式，项目交付使用后，建设单位收获的是准确的BIM三维文件。这个BIM三维文件，简单易操作，对电脑要求不高，无需安装任何软件即可应用，而且伴随建筑物后续的生命周期。打开此三维文件，利用导航地图(图6)，管理人员可到达建筑物的任何部位，对建筑物的任一构件进行查看，比如点开头顶的灯具，即可查阅该灯具的瓦数、光通量、回路编号等各种重要参数(图7)。建筑物的任一部件有故障等问题，可在模型中对其标示具体故障，故障构件会自动显示红色警告，待故障排查后，删除故障，红色警告消除。

6　结语

BIM技术在项目建设各个阶段的应用很广，将很快成为项目建设中必不可缺的技术。BIM技术是个开放式平台，国内越来越多的公司投入到BIM技术的研发中来，针对BIM的设计、施工、运维、造价等都有较好的软件开发，但是BIM技术还是个新兴的技术，虽然好用，却因为设备族库不完善、revit二次开发欠缺、软件亦存在不完善的地方等原因，实用度还不够广，需要广大从业人员共同努力。

[1]Autodesk Asia Pte Led. Autodesk Revit 2015机电设计应用宝典[M].上海：同济大学出版社，2015:7.

[2]陆璐，李誉惠.浅谈BIM技术在现阶段电气设计中的应用[J].智能建筑电气技术，2015:2.

The application of BIM technology in the electrical design of construction project

WANGXiangming

(Fujian Provincial Institute Of Architectural Design And Research, Fuzhou 350001)

This paper presents a summary of practical work experience, detailed the application of BIM technology in electrical engineering design of construction projects, and introduced the brand new VR technology in the operation management of electric equipments, which is called the 3D operation and management mode.

Feasibility study; Electrical design; 3D modeling; visualization; 3D operation management

王向明(1961.06-)，男，工程师。

E-mail:1647311760@qq.com

2016-06-12

TU855

A

1004-6135(2016)07-0102-03