BIM技术在某公建项目机电安装工程中的应用研究

王 松

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064）

1 引言

建筑业信息化是建筑业发展战略的重要组成部分，也是建筑业转变发展方式、提质增效、节能减排的必然要求，对建筑业绿色发展、提高人民生活品质具有重要意义。建筑企业应深入学习贯彻住房和城乡建设部《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》（建质函[2016]183号）与《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，以及《河南省住房和城乡建设厅关于印发推进建筑信息模型（BIM）技术应用工作的指导意见的通知》（豫建设标[2017]44号文）的相关精神，在实际项目中应用BIM技术，推动建筑业信息化转型升级。

建筑信息模型（BIM）是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达，通过创建并利用数字化模型，可对工程项目的前期决策、勘察设计、施工、运营全过程进行更加直观有效的管理和优化，实现建筑工程的可视化决策、虚拟化设计、协同化建设、透明化监管、精细化管理、科学化运营，为建筑业的提质增效、节能环保创造条件。提高工程项目全生命周期各参与方的工作质量和效率，实现建筑业向信息化、工业化的转型升级。

本公建项目总建筑面积约7.92万m2，地上9层，地下2层，其中地下2层为停车库，建筑高度为45.62m，分为办公和商业两部分。由三层裙房、两座塔楼组成。由于机电安装工程涉及专业众多，机电管路复杂，施工协调难度大，所以应用Revit、Navisworks等软件（如图1所示）碰撞检查进行设计纠错，管线综合进行方案优化、净高优化等，动画模拟施工进度管理，有效地解决了难题，加快了施工进度，取得了可观的社会效益和经济效益，下面分开来阐述。

2 BIM技术应用

图1 软件利用方案

1）设计纠错

通过BIM模型的搭建、机电管线综合等方式，设计阶段通过对空间、净高、检修安装的分析，提前发现设计图纸问题。

如图2所示的暖通空调平面图中，原设计方案将风管排至管线下层位置，出现交叉风管无法利用梁窝空间翻越问题，导致浪费了管综空间。建议改为风管排布在上层，并利用梁窝空间翻越，其他管线利用管线上下层间距通过。

如图3中的地下车库净高分析中，原设计方案中梁底标高2.950m，由于风管通过车道上空，风管尺寸为1250X630，风管底标高2.300m，预留消防喷淋头空间100mm，车道净高只能达到2.200m。建议调整风管尺寸为1600X500，调整后，车道净高可达到2.330m，规范中对于矩形风管宽高比要求不宜大于4，符合规范要求。

图2 暖通空调平面图

图3 地下车库净高分析

2）碰撞检查

机电安装工程中出现的碰撞多为管道与管道的碰撞、管道与桥架、管道与墙体、管道与结构、管道与设备之间的碰撞。利用Revit和Navisworks软件对各专业管线进行碰撞检查，根据碰撞检查情况，不断调整管线的空间布局，达到最合理的综合排布效果。（如图4所示）

通风管道和剪力墙交叉碰撞

图4 碰撞检查

3）管线综合

机电安装工程中设备、管线众多，施工难度大。利用Revit和Navisworks软件，可以实现机电专业的深化设计，根据工程的具体情况，对管线进行科学合理的布置。各专业技术人员在进行图纸深化设计时，同步创建BIM三维模型。在管线综合的过程中，针对管线复杂、管线排布空间不足、净高偏低等相关问题，运用BIM技术进行分析与推演，提前发现问题提前解决，减少拆改与返工，确保施工质量和周期。

如图5所示，办公标准层管综方案优化，原设计方案中多处天花设备位置冲突，且翻越较多，净高只有2.800m，走廊及办公区净高有提升空间。管综优化后调开了所有天花设备冲突问题，对各专业管线路由及高度进行了优化，将净高提升至2.900m。并分别针对冷媒井、强电井等位置进行专项分析，确保了方案的可行性。

图5 办公标准层管综方案优化

如图6所示，地下2层车库管原设计方案中各专业间管线碰撞问题较多，且净高不能满足车道高度要求，风管占据车道上空空间，对车道观感及标识导视系统存在较大影响。管综优化后通过综合考虑地下2层车库管线情况，并进行阶段性的方案比选，择最优方案，避免了优化前发现的所有问题。

原设计方案

图6 地下2层车库管设计优化

4）方案优化比选

通过BIM模型对管综方案的推演，发现方案优缺点，选择最优方案指导施工。如图7所示方案一中风管全贴大梁，其他管线碰撞翻小梁底，优点是保证地下二层所有部位净高最大化。缺点是桥架、消火栓、喷淋、给水、排水等翻越过多，施工作业困难导致工期延长以及成本投入增加，水阻较大，而且机电工程观感不佳。该方案虽然保证了净高，缺点更加明显，不具备操作性。

图7 管综方案一

如图8所示方案二中风管全贴大梁，干管贴次梁底，支管贴风管底。优点是利用风管底部的法兰与支架的空间布置，净高影响小，较为整齐。缺点是干管遇风管后翻越仍较多，喷淋支管长度增加，成本增加明显，而且喷淋支管整体下压，造成压低净高的视觉影响。该方案虽避免了大量的管线翻越，但是净高还有提升空间。

图8 管综方案二

如图9所示方案三中风管与梁之间预留160mm的空间，供各专业管线穿过，发生碰撞时按小管让大管的原则翻越，每跨梁间增加喷淋干管，喷淋支管全部贴小梁。优点是可以节省大部分水、电专业干管翻越。缺点是完成后较方案一、二净高降低，而且增加了喷淋干管。综合来讲该方案净高仍然较低，不可取。

图9 管综方案三

如图10所示方案四，也是最终应用的方案，在设计不同意加大风管高宽比的情况下，允许较大高度的风管（500mm）贴大梁。其他高度的风管（400mm及以下）距大梁80mm，其间布置喷淋支管以及给水、排水管道。降板区（净高为2.7m）的风管高度调整为320mm，并贴大梁。其它管线在非降板区大梁以下，形成2.45～2.65m，2.67～2.87m和2.88～2.95m三个空间层，其他管线与喷淋支架尽可能平行布置，与风管交叉时，避过大小梁，利用梁窝空间翻越。

图10 管综方案四

局部风管高度为630mm区域满足净高不得小于2.20m的最低要求。行车道上原则上不宜布置风管，应尽可能调整至车位上方。水系统干管建议采用45度弯头，减少局部阻力损失。行车道侧不宜布置消火栓箱，应尽可能布置在车位侧方，但不能影响车辆的停放。灯具的安装高度不宜小于2.4m，且同一区域应保持同一高度。

5）净高分析

对于地下车库，机电管线复杂，安装布置困难，通过BIM三维模拟管线综合，与业主及施工方沟通，反复推敲得出最优方案。在最优方案下，分析各区域最低净高及可行性，地下2层所有车位上方净高控制在2.300m以上，车道净高控制在2.430m以上，降板区域净高为2.360m，因降板原因，净高已达到上限，样板段之外区域均可达到净空高度及满足观感等要求。

6）指导施工和施工模拟

通过BIM三维出图，把BIM模型综合管线反映在二维平面上以指导施工，BIM工程师驻场服务的同时，核实现场实际情况并随时与施工方保持沟通。

如图11左图是BIM三维模型，右图是现场施工情况，现场机电专业安装未全部完成，安装方案与BIM模型管综方案一致，达到了指导施工的效果。

图11 指导施工和施工模拟

利用Navisworks和Office Project等软件动画模拟施工场景，将Revit软件的三维模型导入到Navisworks软件中，利用Office Project软件中的项目进度管理的功能，能够实现建筑施工进度的可视化管理，通过模拟施工场景，被赋予时间属性的各个建筑构件的四维模型（BIM 4D）会按预定的进度逐步加载到施工场景中。

3 总结

通过BIM三维模型模拟，结合现场情况，在建模及管线综合的过程中发现问题并反馈给业主的方式，在施工初期解决了大量的问题。BIM技术提高了沟通效率，衔接施工图设计和施工。BIM技术提高了审图效率，通过虚拟建造发现问题。BIM技术提高了决策效率，精细化设计为决策提供精准依据。BIM技术降低了工程项目投资成本，节省工期，减少拆改，取得了可观的社会效益和经济效益，所以值得大力推广。

[1]邵光华. BIM技术在建筑设计中的应用研究[D]. 青岛：青岛理工大学，2014.

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