BIM技术在IDC数据中心的应用

文/纪爽

云计算、大数据等技术的快速发展，带领数据中心产业进入了飞速发展的轨道。互联网数据中心（Internet Data Center，简称IDC）机房需求日益增长。IDC数据中心是IT工业的重要基础设施，是一个结构复杂、管线众多的大型工程。

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

IDC数据中心遇上BIM技术，将带来数据中心建设的新革命。

1 BIM的概述

1.1 BIM技术的介绍

BIM即“建筑信息模型”，运用BIM技术作设计的过程，不是纯粹是3D设计，而是个虚拟的建筑模型，是一个包含了项目设计全部信息的综合电子数据库。在这样一个真实的数字化的模型中，可以任意的输出平面、剖面、立面，以及各种细部详图、建筑材料、门窗表，还可以输出预算报表、施工进度等等。随着数字化、信息化及智能化技术的发展，以BIM技术为核心的多种3D软件日趋完善和成熟，在提高设计质量、缩短时间、节约成本等方面，有着2D CAD软件无法比拟的优势。

1.2 BIM技术的作用

随着项目的进展，数据信息将更加丰富，更加详尽。三维可视化模型基于最先进的三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”的数字建筑模型，

1.2.1 碰撞检查，减少返工

BIM技术最大的特点就是3D可视化，首先根据综合管线确定的标高、位置，建立BIM模型，将土建、机电、暖通、给排水、消防管路等模型进行融合，利用碰撞检查功能，直接生成碰撞表单，对其进行筛选归类，归纳形成分析结果，逐个调整及优化。避免了施工时各专业管线碰撞，减少返工带来了损失，最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量。

1.2.2 墙体开洞

在碰撞检查后的BIM模型里，为模型中穿墙的水管、风管、桥架进行开洞，并自定义选择是否添加套管，支持自定义修改套管的计算规则。完成开洞后，导出墙体开洞施工图，大大提高了土建施工时，墙体开洞的效率和准确性。

1.2.3 虚拟施工，有效协同

运用BIM技术协助施工组织设计，对关键工艺、工序等进行模拟，优化施工组织设计。运用 BIM技术模拟大型机电设备吊装，提供4D动画演示，验证吊装方案合理性。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

1.2.4 3D渲染，宣传展示

BIM模型可以真实还原图纸中的设计效果，让用户脱离传统的平面线条，通过导出的3D动画，给人以最真实感和直接的视觉冲击。结合二次渲染工具，提升了3D渲染效果及精度，可以更加直观的给业主及客户介绍设计理念，大大增加了中标率。

1.2.5 图纸导出，指导施工

根据碰撞检查后的BIM模型，可直接导出施工图纸，提供关键节点及或整体的综合平面图、深化剖面图纸等。各种平面、立面、剖面图纸和材料表都从BIM模型中得到。一些特殊构件的加工图纸，也可以在完成建模后导出，指导厂家加工生产。

2 实际工程案例

2.1 概述

宝之云IDC四期数据中心项目工程为多层互联网数据中心（IDC）建筑，筑总面积63167m2，3层建筑，首层设置冷冻机房、高压配电室、低压配电室、ΕPS、小机房、通信机房等其他辅助用房，二层、三层分别设置微模块机房、核心机房及低压配电室、UPS室、蓄电池室等。

本工程机房数量多、建筑面积大、机房内的管线设备复杂以及可靠性要求高。机房内的关键设备运行所需要的环境因素，如供配电系统、暖通系统、机柜、消防系统、安防系统、综合管线等是关键的物理基础设施，其安全稳定的运行决定了本工程的建设成功与否。

2.2 BIM应用

根据《上海市建筑信息模型技术应用指南（2017版）》的要求，BIM技术的实施是全系统的应用，以实现BIM价值的最大化。宝之云IDC项目的BIM应用是以工程建设项目的全员、全专业、全过程建设和管理为总体目标。宝之云IDC项目BIM技术应用的总体实施应满足全面管控工程项目的品质、成本、工期和效率的根本诉求。利用BIM技术的过程模拟实现对施工进度的有效掌控；利用基于BIM技术的协同管理优势，确保宝之云IDC项目管理效率的大幅提高。

（1）针对宝之云IDC项目机电系统复杂的特点，各专业在深化设计阶段应用BIM技术解决管线综合以及与建筑结构的碰撞问题，包括施工图纸的直接冲突、管线设备安装时的操作空间、设备检修必须的空间占位、大型设备吊装和运输路线分析等，在施工实施之前解决上述问题，达到确保工程质量、控制工程造价的目标。

图1：碰撞表单

图2：墙体开洞图

图3：变压器信息

图4：桥架明细表

本项目涉及各类管线34种，碰撞检查反反复复50余次，解决碰撞点1000余处，对于减少因“错、缺、漏、碰”导致的设计变更，促进设计效率和设计质量的提升，起到了非常大的作用，也为后续的管线快速、正确施工，奠定基础。碰撞表单如图1所示。

（2）根据碰撞、优化后的BIM模型可以直接标识出管道穿梁、穿墙和楼板的位置和尺寸，再结合规范要求，直接出墙体开洞图（图2），指导土建施工，大大缩短了开洞施工时间，且提高了开洞的准确性。

（3）通过BIM模型进行可视化施工交底，摆脱托了传统平面图纸的复杂性及难沟通性，让施工单位更加直观的了解工程整体概况、施工难点，有一种身临其境的现场感。3D模型+CAD图纸的结合，让施工变得更加简单高效，更便于项目各方掌握项目过程，以及核查施工成果。

（4）在碰撞完成的模型里，加入时间元素，建立一套4D施工进度模型，可以随时更新完工情况，观察项目进度，结合施工进度计划，实时了解项目各节点状况。并为材料设备的采购、加工生产和安装提供形象直观的计划。记录实际施工进度的4D模型，为进度与计划的偏差分析提供准确的数据。

（5）竣工模型中的机电设备包括型号规格、制造商、供应商、安装日期、使用寿命、维修周期等参数，为运维提供详尽准确的信息。变压器信息如图3所示。

（6）辅助工程量计算，为工程造价分析提供参考。

BIM模型是一个富含工程信息的数据库，利用BIM模型生成设备材料明细，可精确计算整个项目或区域的工程量。桥架明细表如图4所示。

应用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析，计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验，计数资料采用χ2检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

（7）利用模型生成施工图。利用软件输出所有需要的施工图纸，在软件里建立所有需要的施工图框，然后把项目信息，施工说明，平面图，立面图，剖面图，和详图排列在这些图框里。这样，用软件便完成了一套完整、准确的施工图。如图5所示。

图5：导出的施工图

2.3 项目总结

在本工程中，运用了BIM技术。采用Revit搭建了全专业的三维模型，采用Navisworks对各专业模型进行综合、碰撞检测后返回调整三维模型，最终实现各专业间协调无碰撞，完成管综设计、吊架设计、墙体开洞设计，并导出CAD施工图纸和可视.nwd模型文件指导施工。并根据施工单位及监理单位需求导出任一关键节点的三维视图，用于指导施工和检查施工成果。

BIM模型输入依据为各专业提出的资料，提供管线走向，大致标高。经过BIM管综设计，再反给各专业修改管线平面定位和标高，对碰撞集中的部位进行协调解决，消除所有碰撞点。BIM技术运用输出成果有：

（1）新建机房全方位精准建模。

（2）所有房间和走廊管综的碰撞检查，并依据模型对各业提出修改意见并及时调整。

（3）室内综合管线图（平面、剖面）。

（4）确定墙体开洞并导出施工图，指导施工。

（5）给相关专业提吊架资料或复核吊架定位。

（6）根据施工需要导出关键节点的三维立体图片（jpg）

（7）提供Naviswork模型，项目组和施工单位如有需要可实时查阅任何节点的模型。

在Navisworks模型中，给各专业的每一种不同的管线都设定了唯一对应的颜色，便于各方面间协调确认和可视化交流，以及为施工单位施工参考。

基于BIM的相关辅助设计中，BIM的参数化和可视化对于施工图的修改和碰撞检测、管线综合具有立竿见影的效果，提高了设计的质量和效率。

3 结语

BIM技术正在引领一场全新的工程建筑行业的革命，将设计师从传统的的2D时代带入了3D甚至4D时代。BIM是一项信息化、智能化的技术，服务于项目全生命周期，随着BIM技术的不断探索，在IDC数据中心这种大型项目里，BIM技术的应用将不断积累大数据化的信息资源，为建设项目的设计施工运营管理全过程提供加强大的技术支撑。