BIM技术在高层建筑机电管线综合设计中的应用

广西建工集团第五建筑工程有限责任公司 广西 柳州 545001

正文：

1.前言

BIM( Building Information Modeling)即建筑信息模型，是以建筑工程项目的相关信息数据作为模型的基础，建立的三维模型，是一种数字信息的应用，利用信息模型对建筑物在设计、施工及后期运营维护管理各个阶段全寿命周期的科学管理。在设计和施工阶段，可以先对建筑物进行虚拟建造，对虚拟建造的过程中发现的各种问题进行优化并解决，再建造真实建筑物，从而降低建造过程中产生的错误，减少不必要的返工，提高工作效率，节约工期。

2.工程概况

本项目为柳州市民服务中心项目，本项目规划总用地面积98154.19㎡，用地分为A、B两部分；A地块规划净用地面积为39597.06㎡，用地性质为公共管理与公共服务用地(办公)；为市民服务中心建筑的建设用地；B地块规划用地面积为47907.35㎡，用地性质为地上公园绿地、地下公共停车场用地；为公园建设用地。项目总建筑面积为194025.69㎡，其中地上建筑面积为77035.10㎡，地下建筑面积为116990.59㎡；地上9层，建筑高度 43.35m，1层层高6m，2至7层层高4.8m，8层、9层层高4.2m，属A级高度高层建筑。A地块设有两层地下室，B地块为一层地下室，AB地块地下一层形成了整体地下空间，长约402m，宽约 210m; A地块地下二层长178m，宽约 208m。地下室基本柱网为 8.4mx8.4m，为钢筋混凝土框架结构，塔楼范围外的纯地下室顶板采用无梁楼盖。基本柱网为8.4mx8.4m，主体结构型式为钢筋混凝土框架结构(含部分屈曲约束支撑)。上部结构平面在五层、七层局部退台，结构高宽比较小，有利于抗震抗风。西北角八层～屋面层设有两层挑空连廊，采用钢桁架结构，桁架高度4.2m，X向桁架跨度33.6m；1轴、2轴、3轴及8轴的Y向悬挑桁架既作为X向边桁架的支座，也可作为 X向桁架的平面外支撑。东南角局部室外平台为混凝土单层框架结构，与塔楼主体结构间设结构缝脱开。该项目机电工程部分包括暖通设计、给排水工程设计、电气工程，涉及到通风、消防、排烟系统、生活给水、热水及污水系统、消火栓给水和自动喷水灭火系统、变(配)电、照明、动力设备配电及控制、电话及网通信、火灾报警及联动控制、安全防范系统等。机电专业系统多，管线错综复杂，交叉作业多，管线碰撞问题严重。

图一 效果图

3.BIM在地下室机电管线综合设计中的应用

随着社会经济的快速发展，现代建筑物不仅规模大，而且功能越来越复杂，导致建筑物内设备设施种类繁多，在有限的空间里，各专业管线越来越多，施工难度也日益增加。传统的项目建设过程中，由于仅依靠各专业平面图、立面图、剖面图、节点大样图等，难以精确表述各专业管线在空间内的联系，不能直观反映各专业管线的空间关系，施工过程中必然会出现各种问题，导致大量变更，必然会造成返工，不仅增加了成本还延误工期。

3.1 BIM模型的构建

由于本项目具有机电管线系统繁多、设备机房多、设备先进、管线错综复杂、智能化程度高等特点。为防止施工过程中因为设计图纸问题及变更而造成的管线安装混乱出现返工，增加成本及延误工期等问题，项目施工前，利用 Revit2014系列软件，建立了建筑、结构、给排水、电气、暖通等专业的BIM三维模型，通过BIM技术对管线进行综合排布，对设计图纸进行深化。地下室机电管线综合模型如图2所示。

图2 地下室机电管线综合模型

3.2 管线综合原则

根据原设计图纸，了解各专业管线在平面位置及标高，充分理解原设计图纸的意图，满足原设计图纸的功能要求、施工安装要求及运营维护要求，同时结合建筑结构设计的限制条件进行统筹协调，采用BIM技术对机电管线进行综合排布。当管道发生碰撞冲突时，在满足规范要求的前提下，对各专业管线进行优化及合理布置，布置原则如下：

（1）电器管避让水管、水管避让风管、压力管避让无压管、小管径避让大管径、方便的管线避让不方便的管线。

（2）管线宜靠近墙、梁进行集中合理布置，在大梁位置处应避免设备管线的接头。

（3）桥架与水管多层水平布置时，桥架应位于水管上方，桥架铺设应考虑后期电缆铺设。

（4）管线外壁距墙面或侧边的距离不宜小于150mm，距梁、柱之间的距离宜为50mm,各种管道外壁之间的距离宜为100～150mm。图3所示为优化前与优化后的对比。

图3 地下室机电管线综合模型对比

3.3 管线综合碰撞检查与调整

采用 Revit和Navisworks软件对专业间和专业内部的管线进行碰撞检查，生成碰撞检查模型文件，再结合各专业要求对分析结果进行调整。本工程项目建筑体量大，地下室的机电系统多，机电设备先进，管线密集，进行碰撞检查时以楼层为单位先进行机电各专业之间的碰撞检查，再进行机电各专业与建筑、结构之间的碰撞检查，重点检查以下几点：（1）各专业管线位置是否协调；（2）各专业管线与机房、设备间等间距是满足规范要求；（3）各机电管线和设备安装是否与建筑、结构相匹配：（4）回风口与排风口位置是否满足规范要求；（5）是否存在管线穿梁柱的情况；（6）管线走向、净空是否可优化等。

4.结束语

柳州市民服务中心项目利用BIM技术可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的特点，运用三维手段建立建筑及管线设备模型，对机电各专业管线进行综合排布和优化，并指导现场施工，取得了巨大的成果，提高了机电专业的施工质量和工作效率，避免了不必要的返工，缩短了工期，节约了成本。同时为公司在其他项目上实施推广BIM技术提供了可参考的经验，为其他工程项目能够更好的运用BIM技术打下了良好的基础。