BIM技术在装配式建筑电气系统中的应用

■ 宋 浩 Song Hao 樊 骅 Fan Hua 恽燕春 Yun Yanchun

“十三五”规划为我国未来建筑产业化的快速发展起到了极大的指导作用，节能、高效的新型建筑工业化生产方式将是我国建筑业的发展方向。积极应用BIM等新兴技术，使用信息化手段，促进我国新型建筑工业化的发展，是我国建筑业走可持续发展道路的必然选择[1]。

BIM技术通过整合建筑工程项目有关的信息数据，借助数字化技术建立三维建筑模型，仿真模拟建筑物所具有的真实信息。宝业·爱多邦项目是由宝业集团打造的预制混凝土装配式建筑示范项目，其BIM技术的应用，以“集成”的概念为主线，串联设计、生产、施工和管理的全过程，服务于建筑工业化的全生命周期。

1 项目概况

宝业·爱多邦项目（图1）位于上海市青浦区赵巷镇新城一站大型社区规划范围。本项目用地面积为27 938.2m2，总建筑面积83 218.35 m2，其中地上建筑面积56 917.49 m2，地下建筑面积26 300.86m2。地块内高层住宅和商业全部采用预制装配式结构，其余设备用房全部为现浇钢筋混凝土结构。为提高工程质量，打造优质项目，采用BIM技术辅助装配式建筑运行建设。因为对构件深化设计、加工生产、现场装配施工等拥有丰富的经验，本项目以信息化平台为主线，不仅囊括深化设计、工厂生产、现场施工，在监控管理、运维管理等方面的BIM技术应用上，也有所突破。特别是在电气安装方面，充分利用BIM技术的可视化、参数化、协调性等特点，提高电气安装的施工质量和整体品质。

爱多邦项目作为宝业集团上海公司开发建设的大型全装配式建筑社区，荣获上海市装配式建筑示范项目、全国建筑业绿色施工示范工程、住房和城乡建设部建筑产业现代化示范项目、2015年上海市建筑信息模型（BIM）技术应用试点项目等多个奖项。

2 预制构件深化设计

标准化的住宅设计是建筑工业化的前提，不仅可以有效降低产品的损坏率，还能够增强构件的通用性，加快生产速度，提高生产利润。建筑工业化发展的过程中，大家普遍关心标准化的模式会忽略建筑的多样化和个性化，从而影响人们对户型选择、外观效果和舒适程度等方面需求。宝业集团上海建筑工业化研究院通过BIM信息化平台的应用，实现了大空间可变户型的设计（图2）。

图1 宝业·爱多邦项目效果图

根据工业化住宅的设计要求、预埋件信息、钢筋信息、常用节点、构件参数、运输及施工工法，通过在信息化软件Allplan 中设定企业内部构件拆分数据，对工业化住宅结构进行自动拆分，若出现极少量不规范构件，设计师可人为进行二次调整。通过该软件，可生成生产图纸（图3）、生产数据、物料清单、3D PDF（图4）等内容。其中，3D PDF文件让没有安装相关三维工程软件的第三方也能清楚直观地查看三维模型及其附带的参数信息，确保了构件深化设计的高效性和准确性[2]。

3 电气系统建模和深化

3.1 电气系统专业协同建模

由Revit软件创建电气系统及机电其他专业信息模型，辅助Allplan软件应用。BIM团队负责人根据项目信息制作项目样板（图5），包含项目基点、高程、标高、轴网等信息。项目样板制作完成后，在服务器上建立中心模型，并将任务下发给参与项目的BIM工程师。各参与人员完成属于自己部分的电气系统深化设计后，只需点击同步按钮即可将工作内容同步至中心文件中。团队负责人通过电气系统建模内容（表1）及权限管理，对信息模型进行把控，保证模型精度符合要求。

图2 可变户型图

图3 构件生产图

图4 3D PDF模型

在建模过程中，需要将电气专业的CAD图纸处理后导入到Revit软件中进行建模，将二维图纸转化为参数化、信息化、可视化的三维模型（图6～8）。为避免预制构件与现浇部分电气系统预埋、预留管线施工时精度难以把控、现浇层厚度不满足布线要求等问题，在建模初期就要考虑各专业内部自身的碰撞，这样可以有效规避强弱电桥架及楼宇智能化控制系统、火灾报警系统等系统间产生的管线碰撞[3]。

电气线管及相关配件在建模时要特别注意高度变化，充分理解绝对标高、相对标高、净空高度等词的意思，因为标高计算的误差将直接影响到后期装配式机电管线安装的有效性。在利用Navisworks软件进行管线碰撞时，越是高精度的模型，越是有助于解决关键节点的布线问题，提供合理的解决方案，甚至有助于减少工厂构件生产时的操作流程或模具的使用，从而降低生产成本。所以，模型在三维空间的转换过程中，精度尤为重要。

3.2 电气系统管线碰撞

将电气系统Revit模型（图9）导入到Navisworks软件中进行碰撞检测，可以根据该软件导出的碰撞报告（图10）对Revit模型进行调整，亦或是同时打开Revit、Navisworks两款软件，通过插件的应用在Revit软件中实时显示各碰撞点位置，进行同步更改。在对模型进行深化调整时，要提前拿出能同时满足设计和现场施工要求的解决方案，避免后期出现返工。

图5 Revit项目样板图

4 构件生产

表1 电气系统建模内容

工厂生产的装配式构件包含产品编码、型号规格、功能用途等信息，预制构件的加工图纸由Allplan创建的BIM模型直接生成，该软件能够清晰地表达构配件间复杂的空间关系，同时将含有物料清单、工艺尺寸等信息的BIM模型转化为工厂生产设备能够识别的Unitechnik数据格式，通过宝业BIM信息化管理平台，从设计端传输至工厂的生产系统，实现自动化的机械生产（图11）。工厂的自动化生产系统可以协调设计、制造、生产、运输之间的关系，更有效地对生产进程进行整体把控。

图6 电气三维模型

图8 地暖控制线管模型

图7 电气线管立面图

图10 Navisworks碰撞报告

工厂生产的预制构件主要由钢筋、混凝土、线管、预留洞及辅助施工用的零配件等材料组成，而线管（图12）是除钢筋、混凝土外工程量较多的一环。通过BIM技术的应用，不仅优化了预制构件中线管的布置，减少了生产的操作环节，还降低了25%线管使用量。

5 BIM在电气系统施工中的应用

图11 构件生产

工厂生产管理人员根据BIM信息化管理平台上提供的项目总体进度和现场施工条件安排发货时间。运送至现场的每一个预制构件都有唯一的标签代码，通过对构件的追踪控制，及时将信息反馈到信息化管理平台中,不仅能够及时反馈构件状态，还能够与ERP系统进行联动。

5.1 现浇部分电气线管施工

图12 构件线管布置

本项目属于普通商品房项目，预制楼板厚度为6cm，现浇部分厚度大部分为9cm，局部厚度有所增加。因此，为满足线管叠合厚度的需要，通过BIM技术对电气专业的不同系统进行汇总、优化，尽量避免各类线管两层、三层交叉的情况出现；实在无法避免的，也可以通过三维模型的施工模拟使其满足施工、验收等规范要求。

传统的施工管理中，电气线管这类在施工现场可操控性比较大的施工内容极易被忽略。在宝业·爱多邦项目中，通过BIM技术固化施工现场和预制构件中的线管布置，不仅减少了地上建筑线管的实际使用量，同时使得工人的工作效率大大提高，具有布置美观、操作标准等特点（图13）。

5.2 线管连接处施工

预制构件的预埋线管与施工现场现浇部分线管搭接是本项目BIM技术在电气系统中应用的一大特点。BIM机电工程师在三维模型中对机电管线的精准定位，避免了施工现场线管接头定位不准、错位搭接等情况的出现，为预制构件的结构设计师和现场施工人员提供了极大的便利（图14）。

爱多邦项目各专业信息模型的精细化程度高、包含信息全面、直观易懂，其三维信息模型和平面彩图的使用比传统的施工蓝图更具优势，在项目进展过程中发挥了相当大的作用。在结构深化设计方面，精细化的机电模型也让设计师不必再去反复查阅机电施工图纸，大大提高了工作效率。通过施工蓝图建立、深化的机电三维模型，不仅能够校核图纸中存在的各类问题，通过在BIM信息化管理平台中的流转，为建筑工业化全生命周期中的各个环节服务，起到了相当大的帮助作用。

6 结语

图13 现场线管布置

图14 现场线管搭接

电气系统BIM技术的应用在爱多邦项目的建设过程中发挥到了极致，体现了宝业集团上海公司对高品质的追求。新型建筑工业化因BIM技术供给的信息化管理平台实现了施工操作的装配化、构件生产的工业化和建筑设计的标准化[4]。BIM技术的运用，有效地将预制构件的生产与现场装配施工合二为一，解决了装配式建筑施工过程中存在的部分技术问题。

如今，BIM技术在机电系统中的应用已经较为成熟，但真正能够细化到施工细节应用的，少之又少。只有善于总结新技术的应用经验，在缩短施工周期、节约施工成本等方面苦下功夫，不断促进预制装配式建筑产业链中各部门的信息共享及交互，逐步实现设计、生产、施工的全过程项目流程，才能真正为产业化的发展推波助澜。

参考文献：

[1]纪颖波．BIM技术在新型建筑工业化中的应用[J]．建筑经济 ,2013(8)：14-16．

[2]骆念亲,夏锋,樊骅．BIM在工业化住宅项目中的应用[J]．住宅科技 ,2015(10)：14-17．

[3]沈维龙,宣超．BIM技术在建筑产业现代化电气设计中的运用 [J]．技术与应用 ,2016(12)：58-60．

[4]吴利松．BIM技术在新型建筑工业化中的运用[J]．中国高新技术企业 ,2016(20)：117-118．