浅析BIM技术在机电专业设计中的应用

1 前言

随着BIM(Building Information Modeling)技术在建筑中应用发展，BIM在机电专业中的应用也不再局限于碰撞检查、管线综合优化设计。以电气专业为例，为了解决针对使用revit软件过程中遇到的强、弱电系统建模管理混乱的问题，相关BIM工程师通常采用中心文件-工作集建模的工作方式，但这种方式虽解决了以上问题，但对较大模型后期使用容易出错、族库依附于建筑专业模型不便移动等问题仍然没有较好的解决方案，结合某科研楼项目的电气专业设计特点，笔者摸索出一套更适用于电气专业建模的工作流程与方式，提高了该高层建筑项目电气专业建模的流畅度及工作效率。

2 科研楼项目概况

该科研楼项目总建筑面积44690.42平方米，地上39645.41平方米，包含三个单体1#办公楼、2#科研楼、辅助用房。本文以2#科研楼为实例，理解BIM技术的应用。2#科研楼地上共26层，地下共一层，总建筑面积为18450.64平方米，层高77.1m，属于高层公共建筑，耐火等级为一级，地下部分耐火等级一级。设计采Revit2014建立BIM模型。图1为2#科研楼轴测图示意图。

图1 2#科研楼轴测图

图2 Bim模型的搭建流程图

3 BIM模型的搭建

在进行BIM模型创建之前，首先要进行项目前准备，包括制图模式的选择，样板文件和族库的准备，另外机电项目的设计还要明确标高和轴网的定位信息，再根据标高轴网信息建立电气设备等模型构件。Bim模型的搭建流程图如图2所示。

3.1 制图工作模式的选择

首先没有什么工作方式是最好的，只有最适合的，都是为了保证项目效率和质量。每种工作方法都是对项目的拆分、组合，只是方法不同。怎样才能达到更好的效果，要根据项目情况、软硬件情况、团队情况来判断。Revit具体制图模式的选择如下表1所示。

该科研楼项目属于一类高层建筑，项目本身信息量庞大，若只采用中心文件-工作集的方式工作，对计算机硬件水平要求太高，运行缓慢，而且管理容易出错，结合电气专业自身的特点，笔者摸索出一套适合该项目电气专业建模方式，即灵活选用外部链接-中心文件结合的工作方式。

3.2 样板文件和电气族库的准备

Revit绘图与CAD相比，更加信息化，用户通过制作项目样板文件可一次性完成部分设置，包括二维注释族设置、对象样式设置、项目信息、共享参数设置、单位、位置设置、系统族设置、项目标高轴网设置、视图样板设置、明细表设置、出图样板设置等。电气专业样板文件选取如图3所示。采用外部链接-中心文件的工作模式，每个专业可拥有本专业独立的项目样板文件，电气专业的特点就是系统多，族的种类繁多且具有依附性，专门建立补充针对这一问题的电气族，如灵活吸顶灯族的建立如图4所示。

3.3 创建轴网与标高

实际建模过程中，可根据建模进度需要选用复制监视功能，如图5所示，将建筑模型的轴网和标高复制到电气专业项目中，然后根据电气本专业图纸和特点自行建模，这样可一定程度上摆脱电气专业完全滞后于建筑专业建模的传统模式。

3.4 标准层系统的分层管理

电气专业实际出图时，是按照电力、照明、弱电、消防等不同系统分别出图的，因此在使用revit软件建模时，可以尝试采用工作集和过滤器两种方式实现，针对该项目选用的外部链接-中心文件工作模式，笔者采用的是添加过滤器的方式，如图6所示，进行系统过滤并添加颜色进行区分，实现系统分层管理的效果。

3.5 楼层模型的成组复制

考虑到该项目是高层建筑，因此在使用revit软件建模时，可以采用成组关联的方式先建立标准层电气模型，然后进行相应楼层以成组的方式进行移动复制，如图7、图8所示，这样可提高建模效率并方便修改管理。

表1 Revit制图模式的比较

图3 电气专业样板文件选取图

图4 吸顶灯族的建立图

图5 复制监视选项对话框图

图6 添加过滤器管理的模式图

图7 创建标准层电力模型组图

图8 标准层成组的方式进行楼层复制图

4 BIM模型在该科研楼项目中的电气应用

本工程由BIM研究中心进行全链条模型设计，从建立工程标高，到轴网基本信息模型，再到电气专业与建筑、结构专业同时参与建模并协同工作，使设计更为高效。

4.1 专业化、规范化建模

该模型使用不同电气系统添加过滤器的方式，使电气各个系统独立，可以实现对应三维模型有层次感。对应分别生成每个独立的电气系统视图，标准层照明系统三维模型如图9、图10所示，进而对每张视图进行出图打印前设置，可实现更贴近实际出图习惯的规范化建模方式。标准层revit模型电力系统平面图如图11所示。

4.2 精细化、信息化建模

基于BIM 技术的电气设计的核心是管线综合，将Revit与Navisworks联合应用，实现三维模型管线综合、碰撞检测功能，针对楼层不同管线可能存在的碰撞问题，生成碰撞报告。Revit模型部分碰撞报告图如图12所示。

根据碰撞结果，在BIM模型中实时更改模型，通过次运行碰撞检测，实现机电专业主管线零碰撞，实现模型建立的精细化。最终机电管线综合图减少，设计优化，减少后期施工变更。优化调整后机电管线效果图如图14所示。

BIM技术在电气设计应用的另一核心为信息化、协同设计。传统二维电气设计通过纸质 或者CAD文件提资，信息传递可靠性不强。但是以 Revit为平台的电气设计，各专业无需互提资料，所有用电设备的信息可通过链接文件直接提取；其他专业提出的信息修改，通过管理链接文件或中心文件同步，可重新载入最新信息，做到实时更新、联动修改，保证了最终模型信息的唯一性和准确性。利用 BIM 模型强大的信息化特点，设计者亦可根据需求创建各种类型明细表，反应电气族的各种参数和属性 及其专业间提桥架洞口信息，标准层桥架洞口及对应明细表如图13所示。信息模型的实时更新不是所有变动电气专业都跟进，而是通过提链接文件或中心文件同步的方式，适时、准确地反应到电气模型中。

图9 标准层照明系统三维模型图

图10 标准层电力系统三维模型图

图11 标准层revit模型电力系统平面图

图12 Revit模型部分碰撞报告截图

图13 优化调整后部分机电管线效果图

图14 标准层桥架洞口图及对应明细表

5 结束语

本文结合科研楼高层建筑项目，对BIM技术在高层建筑中的电气应用进行探讨和总结，摸索出一套采用外部链接-中心文件、系统分层管理，成组整体移动的建模方式，提高了高层建筑项目电气专业建模的流畅度及工作效率。BIM作为一种新的设计方法和设计工具，在电气设计中的应用具有广阔的发展空间。