BIM技术在工业化住宅机电安装中的实践

2018-06-09SongHao王施恩WangShien恽燕春YunYanchun

住宅科技 2018年4期

■ 宋浩 Song Hao 王施恩 Wang Shien 恽燕春 Yun Yanchun

0 引言

随着工业化住宅项目的推进，相关政策不断落地，配套技术的应用也随之推陈出新。近年来，我国虽然在项目的工业化设计、生产、运输、安装过程中增加了机械设备、深化设计和管理成本，但在按时完工的同时，也节约了大量的人工成本和材料成本。BIM（Building Information Modeling）技术作为建筑工业化发展的重要工具和手段，在工业化住宅机电安装中集精细化设计、工厂化预制、机械化施工和信息化管理为一体，从而开启了我国建筑施工从自动化到信息化的转变[1]。

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、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。该项目BIM技术在机电安装中的应用，更是从深化设计到生产、指导施工、运维管理等实现了全过程协同应用。本文将着重介绍BIM技术在该项目地下室机电安装中的实践。

1 项目概况

由宝业集团牵头打造的宝业·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，东至崧淀二路，西临配套学校，南至北淀浦河路，北至青湖东路。本项目用地面积为27 938.2m2，总建筑面积为83 218.35m2，其中，地上建筑面积56 917.49m2，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。项目以BIM技术为主线，将深化设计、工厂生产、现场施工、监控管理、运维管理等多方面BIM应用集成在BIM信息化管理平台。

2 软件选择

本项目预制结构、机电部分主要采用Nemetschek Allplan进行建模，配套工厂流水线生产构件。非预制部分结构、机电建模主要采用 Autodesk Revit软件及相关插件，并配套使用Navisworks、Synchro等软件，起到碰撞检测、管线优化、动画模拟、辅助生产、指导施工等作用。

3 技术应用概况

3.1 BIM应用概况

本工程BIM技术应用主要为项目提供全过程的BIM咨询服务。BIM团队由具备综合管线经验的技术人员组成，通过Revit及其他BIM软件的综合应用，解决本项目机电管线安装过程中遇到的管线碰撞问题，并使其合理排布、功能优化、成本降低。

3.2 工业化应用概况

工业化是建筑业发展的必然趋势，新型建筑工业化就是指采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理为主要特征的生产方式。本工程针对地上部分机电管线的安装实现了工业化的应用，同时，对地下室综合管线安装进行了工业化尝试，目的是为了满足建筑业现代化、工业化的发展需求。

4 项目BIM技术的实施

4.1 应用范围及目标内容

4.1.1 图纸设计校核

通过深化设计阶段BIM模型对内容进行设计校核、碰撞检测、净空分析，并将校核过程中出现的问题分析表述，提出优化建议形成报告。BIM团队将问题进行汇总至业主处逐一落实，并在模型上完成修改。

4.1.2 专业间预留预埋

通过对结构模型和机电模型进行碰撞检测，准确地在模型中标注结构预留洞（图2）、二次墙预留洞（图3、4）、预留预埋构件的位置、尺寸，利用模型与图纸、图片、文档对作业人员进行技术交底，保证施工留洞的准确性。

图1 爱多邦项目效果图

图2 结构预留洞模型图

图3 地下室某处砌体墙留洞模型图

4.1.3 机电深化设计

设备、电气、给排水、暖通空调各专业内构件，通过 Revit专业建模或依据模型建立规划分区、分段建立，然后集成，再进行管线综合设计。机电管线综合集成了各专业内构件的形态，模型（图5）内机电管线标高、机电管线构件几何尺寸与实际设计一致，遵循建模一致性原则。

4.1.4 机电支吊架设计与安装

图4 地下室某处砌体墙施工图

图5 地下室综合管线整体模型图

机电安装施工的支吊架建模不同于一般的管线建模，过程中需添加必要的参数并不断优化。在 Revit模型中，依据剖面位置，完成综合管线的支吊架的设计，含支吊架的BIM模型（图6）作为指导施工的基本资料。通过BIM模型指导现场交叉施工比较直观，工人易于接受，不仅使工人施工、现场协调的效率大大提高，同时减少了现场返工。

4.2 BIM技术实施

4.2.1工作流程

根据爱多邦项目BIM技术应用的要求，制定BIM技术在该项目中应实现的目标内容，组建团队并确定建模深度。根据业主方提供的施工蓝图及其他相关资料，建立BIM模型，减少随意布置的可能，达到高效利用空间的目的[2]。

4.2.2 建模深度

BIM模型的建模深度取决于BIM技术应用的深浅，而这方面又取决于业主的需求。较浅的BIM应用主要是解决机电管线的碰撞和重点机房的综合管线排布。若业主希望最终交付的竣工模型能够满足运营维护或工业化生产的目的，那么会对模型深度要求较高。本项目地下部分机电安装BIM技术的应用实现了BIM模型指导现场施工，部分区域实现工厂预制，并实现后期运营维护要求，所以模型深度较高。同时，在建模过程中，有很多内容需要注意（表1）。

图6 局部支吊架布置示意图

在正式建模前，先建立Revit项目样板，样板中会有统一设定好的项目基点和轴网、标高等信息。各专业BIM工程师根据软件特有的功能在中心服务器上同步建模，以达到协同的目的。在协同建模的过程中，不仅能够有效提高工作效率，还能够检查各专业图纸之间存在的问题，对复杂区域进行有效的评估和判断，避免在深化设计时出现反复修改的情况。

建模过程中，我们特别注意对模型信息的添加。爱多邦项目地下车库机电管线模型中的各类设备管线，如给水管、排水管、消防管、防排烟风管、各类桥架等，都根据企业BIM标准设置不同的系统、颜色、过滤器和其他需要的各类信息属性（图7）。

4.2.4 管线综合

在用Revit深化综合管线时，由于涉及到各专业BIM工程师的配合，管线布置的规则和优先级别显得尤为重要。BIM管线模型深化过程中，有以下几点需特别注意：①明确吊顶空间内各位置梁底标高及吊顶高度；②检查各专业是否有模型缺少的情况，了解各综合管线复杂位置；③按设计要求确定风管底标高、水管中心标高；④按各专业要求排布管线在吊顶空间内的位置，一般施工情况下，从上至下分别为暖通专业、电气专业、水专业；⑤模型中涉及到图纸改动时，需与设计方协调，如暖通风专业遇到空间特别紧凑的管廊且要保证吊顶高度时，应与设计师协调改变风管截面尺寸。爱多邦项目综合管线优化主要根据净空高度要求，采用分层布置的基本原则，以达到施工现场无碰撞（图8、9）、返工、美观、降低工程成本等目的。

4.2.5 辅助生产

工厂对机电构件的生产主要是根据机电构件的设计图纸，其要点主要体现在以下方面。

4.2.5.1 规模化生产

表1 建模注意事项

BIM技术可以对机电构件进行参数化及可视化设计，且自动生成关联的二维图纸。加工厂利用这些预制加工图，采用专业流水线加工部件，完成对构件的批量生产。此法制作精度高，尺寸准确，缩短了制造工期，减少了材料的损耗[3]。

（三）犬细小病毒病的诊断犬细小病毒病的特征症状是呕吐、拉稀、拉番茄汁样的血便，白细胞数目减少。体温在40℃～41℃，本病不分年龄，均可感染，主要是幼犬。潜伏期7～14 d，无明显的季节性。

图7 地下室综合管线局部模型图

图8 Navisworks碰撞报告图

图9 解决碰撞问题

4.2.5.2 预算准确，节省材料

通过BIM技术生成的二维图纸与实际构件的生产尺寸完全一致，大大提高了构件的生产质量和生产效率。

4.2.5.3 不受现场条件制约

工厂预制的机电构件不受现场施工条件的限制和其他子项施工进度的影响，在BIM信息化平台上可以制定生产计划，监督生产流程、跟进生产进度[4]。

4.2.6 输出成果

精细化的BIM模型深化完成后，如何使用成了大家普遍关注的问题。BIM技术成果输出的能力也是衡量一个BIM团队技术能力的重要方面。在爱多邦项目中，BIM模型的应用涉及多个方面，不仅通过平面出图指导现场施工，还通过三维模型浏览及局部施工模拟辅助现场施工，造价分析等也都在应用之列，输出的成果格式主要有Dwg、3D PDF、Wmv、Jpg等，便于大众配置的电脑浏览查阅和打印。

4.2.7 指导施工

（1）用于指导施工的深化设计图纸对于管线标高和走向均进行修正，现场施工时不会出现机电各专业碰撞和机电与结构碰撞等问题。在满足净空高度的前提下，使各区域的机电管线排布更加合理、美观。

（2）采用比传统蓝图更加清晰的全专业彩色图纸（图10）和BIM模型（图11）协助施工。在施工过程中，也发现多处除机电施工外的其他问题，于是不断通过BIM模型进行校核。BIM技术的应用从前端解决了后期不必要的返工，纠正设计和施工产生的误差。通过对整个项目机电全专业的三维模拟，有效降低了建设方的投资，体现了宝业集团对精品工程的追求。

5 结语

工业化的机电安装是行业发展的趋势，对比发达国家，我国的工业化水平相对较低，传统的施工技术依然占据大多数机电安装企业的主流。相比于传统施工作业模式的缺点，BIM技术逐渐成为一项不可或缺的技术手段并在国内快速发展，服务于建筑项目的设计、生产、运输、安装、运营维护等全生命周期。通过BIM技术的应用优化工程设计，减少施工现场的管线碰撞及返工，降低工程成本，对机电安装的发展起到了积极的推动意义，同时，也需要我们继续深入探索。