BIM技术在某宿舍楼工程机电管线优化排布中的应用

张 燕 邓丽君

（西南科技大学土木工程与建筑学院 四川绵阳 621010）

1 管线综合排布的难点

尽管在管线综合排布时会遵循一定的排布原则，如避让原则、不同专业或系统分设原则及管线排布简洁美观原则等，但是因为在机电安装中，各个专业的管线错综复杂，难以进行合理排布和施工，所以管线综合排布还存在着一些难点。

一方面来说，一个建设项目建设，遵循的方式常常是设计院把建筑、结构、机电安装等专业分开设计出图后，再将其进行组合协调，找出其中存在的问题再进行优化调整，然后有施工单位根据设计图纸进行施工。但在这个过程中会因为各方信息交流不畅、协调困难等问题，发生各种本可以避免的碰撞。并且在实际工程施工过程中，土建、机电、装饰装修等各个施工单位可能因为赶工期等各种原因，难以顾及各专业间的协调，使得施工过程中相互之间出现矛盾。

从另一方面来说，在建筑行业日益发展的大环境下，从业人员的数量也越来越庞大，在这种情况下，从业人员的专业知识难以得到保证。而施工人员专业素质参差不齐，是影响管线综合排布质量的又一个难点。

2 BIM技术概述

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，BIM技术起源于美国，现今在国外多个国家已经运用的较为成熟。BIM技术具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。BIM的本质就是把数据转化为信息，以三维虚拟现实建模为基础，将建筑工程项目中所涉及到的各种相关信息集成得到工程数据模型。[1]

3 传统管线综合排布方法的缺陷及BIM技术的应用优势

传统管线综合排布仅仅是利用Autocad软件进行图纸绘制，只能表示某个截面或局部范围内的信息，有较大的局限性。并且在传统的二维图纸中，各单专业的管线在整合后，会显得比较凌乱复杂，更加难以准确的把握各种系统管线的排布位置和标高，难以暴露管线的碰撞情况。

而BIM软件通过对机电安装各单专业的二维图纸转换为三维模型，再将其进行整合，通过三维模型的信息集成，可以便捷的检测出各单专业间管线的碰撞情况和不合理的地方，再利用BIM技术优化性的特征，可以在BIM软件里对各项碰撞问题提出优化方案，进行深化设计，从而更轻易的解决以往施工中可能出现的问题。由此可以看出BIM技术的应用思路是，先绘制出各专业的三维模型，在对其进行模型整合，然后利用碰撞检查得出检查报告，最后进行优化分析，解决碰撞问题。

4 工程应用案例

4.1 工程概况

某宿舍楼工程总建筑面积为3255.03m2，占地面积1421.22m2，结构类型为钢筋混凝土框架结构。机电工程包括给排水、电气、消防喷淋、暖通专业。

4.2 BIM应用软件的选择

本项目创建机电模型选用广联达公司旗下的Magicad软件。相比Revit软件，它体量更轻，对电脑配置要求更低，运行更加流畅。另外，Magicad具有庞大、完善的产品族库，内嵌欧洲最大的产品建模数据库，其中包括了70多个供应商的数十万种不同类别的产品。除此之外，Magicad还具有计算管道水力和预留洞口等功能。这使得在机电建模过程中，可以更加准确完善的绘制和添加模型构件，得到更精确的机电模型。模型整合软件也选用的是广联达BIM审图软件，因为它能够导入Revit和Magicad软件模型，也可以实现模型整合、碰撞检测、净高检查、碰撞优化等操作，满足管线碰撞检测、优化调整的需求。

4.3 工程应用

4.3.1 分专业建模

根据设计图纸，对该工程的机电部分进行分专业建模，其中消防专业和给排水专业共用一个底图，其模型在同一底图中绘制，共用一个项目工程文件。完成单层单专业的模型创建后，就需要把各层模型文件进行整合。在整合时，为了使各层模型能够实现从三维几何外形的叠加及三维模型信息的叠加和整合，我们需要建立连接点，通过连接点的功能，我们可以准确的定位上下层模型间的相对位置关系，使模型能够精确的叠加整合在一起。由于机电专业涉及系统繁多、管线紧密、难以区分，所以对不同管道和桥架按系统用颜色进行了分类，发挥了BIM技术模型可视化特点的优势，方便查看，为碰撞检查等工作带来便利。

4.3.2 模型整合及碰撞检查

各专业模型的整合是进行机电安装中管线碰撞检测的前提和基础，利用广联达BIM审图软件作为三维模型集成平台，将各专业模型整合在一起，如图1所示，然后进行碰撞检查。

图1 给排水、电气、暖通、消防模型整合图

碰撞检查分为单专业碰撞检查和多专业碰撞检查，经过单专业和多专业管线碰撞检测后，根据生成的碰撞分析报告，整理得出首层各专业碰撞检查结果：给排水单专业碰撞点98个；通风单专业碰撞点20个；电气单专业碰撞点92个；给排水与暖通专业碰撞点15个；给排水与电气专业碰撞点19个；电气与暖通专业碰撞点12个。

4.3.3 管线综合排布

据上述碰撞检测后生成的碰撞分析报告，利用BIM技术三维可视化的特性，可以直观准确的定位到发生碰撞的管线位置，并进行优化调整，以达到管线优化排布的目的。

（1）单专业管线优化调整

以给排水为例，在给排水模型中发现了一处雨水管和排水管发生的碰撞。利用软件内置的一键返回建模软件查看修改的功能对原模型进行查看，发现是因为在二维底图中，雨水管和排水管布置的位置太接近，而排水管和雨水管的管径都较大，彼此之间没有足够的空间而导致了硬碰撞的发生。在不影响排水系统正常使用功能的前提下，对雨水管的位置进行微调，修改调整后的模型如图2所示。

（2）多专业管线优化调整

图2

多专业管线的优化排布比单专业管线优化更复杂，多个专业的模型整合后，管线排布更密集，也容易发生碰撞。若不能及时发现并解决碰撞问题，各专业系统则不能正常运行，出现后期发现问题再重新返工的尴尬局面，浪费人力物力。所以利用BIM技术可视化、模拟性的特点提前发现、解决管线间的碰撞问题，优化设计方案，对项目的质量和效益来说都是十分重要的。以给排水与消防为例，在首层中，给排水专业的给水管与消防专业中的消防管道发生了硬碰撞。通过对二维图纸和模型的查看，比较分析后遵循管线排布原则对其进行优化，优化结果如图3所示。

图3

3 结语

通过BIM技术在本项目中的应用，在软件中构建三维模型，对整合后的模型进行碰撞检查，并进行优化设计。提前发现设计中的问题，避免在施工时会带来的碰撞，达到了缩短工期，降低成本的目的。