基于MagiCAD的BIM技术在安装工程中的应用研究

李 平（江苏建科工程咨询有限公司， 江苏 南京 210018）

1 MagiCAD 软件

1.1 MagiCAD 软件的特点

（1）MagiCAD 数据集系统划分清晰。

（2）机电产品族数十万种，来自生产厂家的真实产品的尺寸、参数详尽，可参与计算。

（3）人性化的搜索功能，快速查找所需构件。

（4）“交叉”功能，可以在平面视图上直接完成管道的交叉避让调整。

（5）“更改特性”功能，可以完成诸如添加保温层的操作。

（6）“选择过滤器”功能，可以快速查找所选内容进行替换。

（7）机电专业、建筑结构预留孔洞功能，可以设置孔洞的预留规则。

（8）可控制导出 IFC 模型时需要包含的信息，可根据实际项目、环节的需要自定义属性。

1.2 MagiCAD 软件在机电安装工程中管线综合深化工作方法及流程

1.2.1 前期筹备事宜

（1）熟悉整理图纸和设计说明。

（2）根据项目体量大小，选择合理的项目协作方式：①体量较小的小型项目，采用分专业单文件方式建模（本项目运用该协作方式）；②体量适中的中型项目，采用中心文件工作集方式进行建模；③体量更大的大型项目，为了避免建模卡顿和将来模型集合时对电脑性能要求，一般采用分层分区中心文件方式进行建模。

（3）项目图纸拆分和底图处理。

（4）项目建立统一标高轴网以及基于建模规范的项目样板。

（5）土建模型搭建或处理。

（6）确定项目各区域最小净高要求，或确定项目各区域精装修吊顶标高。

（7）项目各楼层分专业统筹排布竖向分区。先在 CAD中对机电所有专业进行套图处理，筛选出管线最密集；然后排布空间最紧张区域，优先进行初步统筹竖向分区排布。

（8）对机电安装工程中部分专业不可避免的三边工程，前期应沟通甲方及相关设计施工单位，预留足够空间区域。在机电工程中，如电业桥架、燃气等特殊专业，极易形成三边工程。图纸滞后，可提前沟通甲方、相关专业设计部门和施工部门，索要方案图和初步设计图纸；沟通空间路由需求方，尽量在建模时预留足够的排布空间，防止出现后期管线综合（以下简称“管综”）方案大幅修改。

1.2.2 分专业建模流程

（1）建模阶段一。确定机电建模起始区域并绘制主管道。机电模型建模起始点优先选择各专业主管道密集区域、竖向空间紧张区域，对主管道进行分层的纵向排布。尤其要注意的是，在主管道距离土建墙梁柱等构件处预留足够空间，以防因土建施工误差而造成现场无法安装。

（2）管道综合一。起始区域各专业主管道模型综合，讨论首版管综竖向排布方案，校核标高，机电建模小组负责人，组织各专业建模人员召开首次管线综合排布方案协调会；通过对起始区域主管道模型综合排布，对原初步管道竖向分区方案进行优化，并提前预警净高不足情况，协调甲方、设计部门对净高不足区域管线走向路由及时进行调整；当起始绘制区域净高不足，需调整管道路由位置时，可先依据经验排布多版方案，然后再协调甲方、设计、施工等部门多维度地对方案进行比选（造价、施工工艺、设计要求、后期使用效果等），确定最优方案。

（3）建模阶段二。各专业基于首版管综竖向排布方案，继续绘制完善主管道，仅绘制各专业对净高影响较大、管径较大的主要管道且不分区域。

（4）管道综合二。主管道整体模型综合，优化排布多版平面排布方案，校核标高；机电建模负责人组织第二次模型综合；根据机电管线碰撞调整原则对主管道碰撞点进行逐项调整、排除，校核标高；排布多版多专业主管道平面优化排布方案。

（5）协调会一。机电建模负责人组织第一次多方、多部门管综协调会。管综协调会尽量要求业主方、施工部门（土建、精装、安装、各相关专业分包）、设计部门等多方多部门参与，多专业主管道平面优化排布方案的确定要综合考虑造价成本、施工工艺要求（含精装标高要求）、设计要求、后期运维等多方面因素，经综合考虑，由业主方敲定最终方案。

若出现大面积主管道交叉碰撞，则提前预警，沟通甲方通知设计单位更改主管道管线走向及路由方案；防止出现碰撞调整，导致项目造价大幅上升；最终须取得甲方及其他相关部门对第二次管综优化平面排布方案的书面认可。

（6）建模阶段三。基于管综平面优化排布方案，在各专业主管道模型基础上继续绘制主要设备及分支管道；各专业主要设备位置提前与甲方、精装修单位沟通确认；确认位置无大量变动后布置设备及连接分支管道；防止出现机电施工图纸与精装修图纸设备位置不符，影响精装修效果及做法；在主管道优化排布方案得到甲方、设计等部门的书面认可后，在此基础上深化管网中主要设备及连接的分支管道；防止主管道后期发生大量变动，加大已细部深化模型的变动工作量。

（7）管道综合三。细化主要设备及分支管道后的模型综合，解决碰撞，优化排布方案，校核标高。机电建模负责人组织召开第三次管综优化方案协调会。首先排除绘制分支管道后的碰撞点，校核标高是否符合规范、设计及甲方使用要求；对于碰撞点密集区域，或者净高不能满足要求区域，会同甲方、设计院、施工部门相关人员共同协商，决定是否对管综排布方案作出适当调整，确定调整方案。

（8）协调会二。机电建模负责人组织第二次多方、多部门管综协调会。管综协调会尽量要求业主方、施工部门、设计部门等多方多部门参与，各相关单位从各自角度对模型进行审核，提出最终意见。甲方重点从使用功能、预算成本上提出修改意见；施工单位从施工工艺做法及要求上提出修改意见，并提出设备检修口预留位置、个数等需求；精装修单位校核机电模型标高是否与精装修设计标高及做法冲突，设备位置、检修口与精装修设计或做法有无冲突；设计部门校核深化后模型是否有不符合设计要求区域；以上单位意见书面归档，综合各单位意见，形成最终管综优化方案，并对模型进行对应调整，调整后模型交付相关单位复核，复核无误后书面确认。

（9）建模阶段四。进一步细部处理及细部设备布置；满足平面施工图纸出图要求和甲方合同 BIM 相关条款要求；对模型进行细部处理后，即完成管综建模阶段；管综模型即可进一步进入深化应用阶段并按甲方相关要求进一步完善模型、信息，形成竣工模型。

2 工程概况

江苏省政务服务中心及公共资源交易中心项目用地面积 34 654.8 m2，地上 8 层，地下 2 层，建筑高度34.6 m，二期规划总建筑面积 98 188.04 m2，其中地上部分 63 595.59 m2，地下部分 34 592.45 m2，由政务服务中心、资源交易中心、后台审批、汽车库等功能组成；机械停车位 1 267 个、非机动车 2 071 个、窗口数232 个；幕墙总面积为 25 957.78 m2；钢结构平面呈扇形布置，钢结构采用钢框架结构形式（如图 1 所示）。

本项目重点难点：（1）专业系统多导致交叉作业多，协调工作量大；（2）本项目总体高度限高的问题，每层楼的净高控制严格；（3）公共空间、走廊空间小，管线复杂密集，净空控制要求严；（4）本工程创国家优质工程奖，管道在不影响使用功能的前提下要满足设计及施工规范，排布合理，管线清晰且美观；（5）地下室地源热泵泵房管线复杂。

图 1 屋顶管线综合三维图

3 MagiCAD 软件在机电安装工程中的应用

3.1 碰撞检查及管线综合

本工程屋面有 8 层屋面和 6 层屋面两种层面屋面，屋面涉及空调风、消防水、空调水、强电等多种管线，屋面有精密空调、VAV 外机、冷却塔等较大设备，且为上人屋面。考虑本工程是创优项目，屋面管线综合排布既要满足规范要求，又要满足创优要求。经碰撞检查发现，8 层屋面碰撞点 21 处，6 层屋面碰撞检查点 13 处。经过 BIM 排布，6 层屋面充分考虑屋面综合利用支吊架及美观，屋面的消防管线及供回水管道底部统一高度为出屋面 600 mm，屋面风管底部标高为 480 mm，精密空调强电桥架底部标高 420 mm，消防桥架底部标高为 600 mm。

3.2 施工深化设计

施工深化设计主要是提升深化后建筑信息模型的准确性和可校核性。将施工操作规范与施工工艺融入施工作业模型，使施工图满足施工作业的需求。

（1）位置：2 楼 13 轴-14 轴交 G 轴-J 轴。

（2）调整前：空调送风管道与排烟管道十字交叉，因空调送风宽度为 2 500 mm，次梁间距为 2 000 mm，排烟管道无空间上翻，只能分层排布，分层排布后排烟风管底标高 3 300 mm，送风风管底部标高为 2 570 mm，此处吊顶标高要求最低 2 700 mm，局部 2 900 mm，不能满足吊顶标高要求。

（3）经设计确认BIM深化调整后：从J轴-K轴排烟风管处另外开三通绕过送风风管，此处净高 2 970 mm，满足吊顶标高要求（如图 2 所示）。

图 2 优化前后的对比

3.3 竖向净空优化

竖向净空优化主要是基于各专业模型，优化机电管线排布方案，对建筑物最终的竖向设计空间进行检测分析，并给出最优的净空高度。

（1）位置：1 楼 2 轴-4 轴交 H 轴-G 轴，此处为走道。

（2）调整前：空调风管紧贴梁底敷设，消防管道、喷淋管道在中间层，最下面一层为强电桥架，桥架底部净高为 4 050 mm，该处吊顶标高 4 150 mm，不能满足吊顶标高要求。

（3）根据施工现场实际情况进行调整后：喷淋管道、消火栓管道一直顺沿往下不横跨桥架，此处最低净高为 4 250 mm，可满足吊顶标高要求（如图 3 所示）。

图 3 施工效果图

3.4 BIM 出图

以剖切三维设计模型为主，二维绘图标识为辅，局部借助三维透视图和轴测图的方式表达施工图设计。减少传统二维设计的平面、立面、剖面的不一致性问题；尽量消除各专业、系统间设计表达的信息不对称，为后续设计交底、施工阶段深化设计提供依据。本项目地下 2 层地缘热泵泵房管线复杂、种类较多，利用 BIM 技术将空间与平面按照规范及设计要求进行排布，满足创优要求。对于复杂的机房，输出各专业平面图、管线综合平面图、局部剖面图（见图 4）、三维图（见图 5）等，以满足现场施工交底要求。

图 4 地源热泵机房BIM优化平面图

图 5 地源热泵机房BIM优化三维标注图

3.5 准确预留预埋定位

地下室人防部分涉及大量的预留预埋，利用 BIM 设计出具体的管线预留预埋图纸，图中能详细反映管道预留孔洞与建筑、结构的相对位置。施工单位根据预留预埋图纸进行现场预留预埋，以免二次开洞（如图 5 所示）。

图 5 效果图

4 工程应用效果评价

本项目利用 MagiCAD 软件，以原二维 CAD 图纸为依托，设计范围涵盖了空调水系统、空调风系统、消防水系统、喷淋水系统、防排烟系统、给排水系统等各个管路系统，真实反映了各系统管线间的位置关系，从中发现了一些设计中不易察觉的问题，如管线在局部高度上与结构梁的碰撞、各管线间的碰撞等。据此，对管线的布置和标高进行了相应的修正，杜绝了在施工过程中因传统二维设计而经常遇见的管线碰撞情况，解决了大量的现场问题，使施工过程变得更加顺利，不仅提高了项目部的工作效率，而且保证了工期、降低了成本，实现了项目精细化全过程管理，同时提高了项目管理水平及核心竞争力。

5 结 语

本项目运用 MagiCAD 软件，组织召开了监理内部会议32 次，施工单位及业主内部协调会 23 次，设计院协调会8次，处理变更 33 处。在实施过程中解决了 697 处碰撞，优化室内净高多处，解决了现场大量的问题，减少了专门开展现场协调组织工作所需的施工管理人员。该项目BIM运用成果受到了各参与单位的一致好评。