浅谈BIM技术在管综优化中的应用

李清疆 王成莲

摘    要：BIM（Building Information Modeling）技术在机电工程管道中的应用较为复杂。利用BIM技术对机电管线进行碰撞检查和管综排布，可以实现管道走向、安装高度及排布的优化设计，便于工程实施安装，实现空间最大化利用等。基于BIM技术应用，分析在设计过程中对管综集成优化，从碰撞检查、设备管线排布、虚拟建造等方面对项目进行建模分析及优化，保证管道维护空间、建筑整体净高等需求。

关键词：BIM;管线综合;碰撞检查

1  引言

人们对建筑功能的需求已由原始的“躲避恶劣气候、自然灾害、防御野兽或敌人侵害”转变为现代的“安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居”，随着社会的发展人们对建筑功能的需求也会更高，建筑工程中各种设备、管线也越来越复杂，在建筑工程管线综合方面传统的二维设计图已无法全面指导施工。BIM（建筑信息模型）为三维模型，可为建筑工程提供完整的、与实际一致的信息。尤其是在在管线排布优化、碰撞检查、虚拟施工等方面有效解决了管线布局错综复杂、提升整体净高等问题，避免了项目设计变更和现场施工拆改，显著提高了项目进度及效率。

2  采用BIM技术设计与传统二维建筑设计的对比

以某建筑工程项目为例，就碰撞检查、优化排布及施工虚拟建造方面进行对比分析。

2.1  项目概况

本项目为某学校项目，主要以该项目地下空间为实例进行分析。本项目地下空间包括停车库、食堂、舞蹈室等，功能较多，且地下空间净高要求较高。导致地下空间机电设备、管线之間关系错综复杂，须对机电专业涉及的给排水、智能化、强电、消防、暖通空调之间的设备、管线交叉进行优化处理。

2.2  传统二维设计

项目机电设计主要包含给排水、暖通、电气等三大专业，运用传统二维设计在对各专业设计完成后分别出具平面图。其各专业图纸都涉及到后期的管综排布，采用传统二维设计进行机电设计只能表达单一截面或局部的管线综合，很难对工程整体进行详细的分析，管综碰撞部分无法完全暴露及避免。根据二维图纸对管线交叉的地方只能局部的进行调整，无法考虑到管线的连贯性，容易导致局部管线调整后其他的位置又发生碰撞。

2.3  BIM技术设计

采用BIM技术设计可提供完整的、与实际一致的信息。其设计成果如图1项目管综优化局部三维视图1所示。

采用BIM技术设计管线综合有着明显的优势及意义。根据项目梁下安装净高在三维模型中对各管线进行整体排布，在根据管线的走向调整平面位置，在遇到碰撞的地方利用梁弯对管线进行上翻，提升了项目整体净高以及管线综合的美观。采用BIM技术设计可以很好的完成管线之间的协作，促进设计最优化，同时可以保证与实际高度一致，并且可以准确、及时的对信息进行转换，从而减少设计阶段及施工过程中的工作失误，提高工作效率。

2.4  BIM技术在管线优化中的运用

在机电安装中，管综系统越复杂，设备管线越多，管线布局就更为错综复杂，设计中的问题导致返工可能性就越大。在项目中采用BIM技术，通过revit软件快速建模并利用模型完成深化设计，进行管线综合优化提前发现存在的问题并改正，减少了施工过程中的返工。

2.4.1  管线碰撞检查

传统的二维设计在对管综进行深化设计时是对暖通、电气、消防及弱电等相关专业施工图平面图叠合到一起，再按照一定的原则确定各种系统管线的相对位置，从而确定各管线的标高，再对关键性部位绘制局部剖面图。从而管线交叉的地方很难进行全面的分析，碰撞无法完全的暴露及避免;对管线有交叉的地方也为局部调整，没有考虑管线的连贯性，便会导致解决了一处碰撞又带来其他地方的碰撞。

利用BIM技术可以在管综设计时，对其进行碰撞检查，通过碰撞检查在施工前尽早的发现已存在或有可能发生的问题，对施工中不合理的地方进行各单位的商讨出最佳的施工方案及解决办法，降低了二维设计施工的返工，提高施工效率以及质量，缩短工期。

本项目在对各专业进行三维建模后，再根据最终应用到施工现场的图纸对模型进行调整，再对各专业模型进行整合形成一个全专业模型，利用revit软件对全专业模型进行碰撞检查，并自动生成碰撞报告，将碰撞点尽早的反馈给各方单位进行及时的沟通协调，减少在深化设计阶段的管线碰撞及返工的现象。

2.4.2  优化排布

传统二维设计叠合的平面图管线复杂繁乱，不能直观的看出管线交叉部分。有时也会因为工程空间、结构体系的复杂性，无法完全满足设计原则，尤其是对净高要求比较高的情况之下，需要根据现场对管线进行布置进行调整。

利用BIM技术可在碰撞检查后，对各专业管线之间进行调整，调整好后再次对模型进行碰撞检查，检查无误后在进入下一步的工作。在经过对车库净高分析后，以满足最大净高要求对管线进行排布优化。其优化的目的主要是为了减少各专业之间的冲突，降低项目成本，提高施工进度。

基于BIM技术最终确定本项目的优化方案为：①在确定好基本的排布原则后，以区域优化的方式将车库以防火分区分开进行优化。②因本项目车库层高过低，风管主管道在主梁下100mm进行安装; 喷淋主管贴主梁安装，喷淋支管采用上接式贴次梁安装;电缆桥架与消防水管底部与风管底部对齐。③根据二维图纸建立的机电模型发现大部分管线比较分散，为满足后期支吊架的安装，对部分管线进行了位置调整。并出具相应的调整方案提交给设计方，经设计方各专业设计人员沟通协调后对设计图纸进行修改。④对设备房管线以及设备进行优化排布，提升了设备房的净高以及管线排布的美观、整齐。

2.4.3  虚拟施工

传统建筑设计无法对施工过程中可能存在的问题事先预料，导致在施工过程中存在许多的问题，而造成局部的拆改及浪费。在应用BIM技术后可在施工前进行施工进度模拟，通过4D模型进行虚拟施工可直观快速的将施工计划及实际进展对比，同时有效协同，各个单位都能对工程项目存在的问题和情况了如指掌，极大的减少了项目在施工过程中的返工。

3  总结

管综优化工程采用BIM技术，有效地克服了传统二维图纸指导施工的弊端，有效的解决了多专业集成管理的问题，应用BIM技术对各专业设计进行碰撞检查，不仅能消除管线交叉问题，还能完善工程的设计，减少了在施工阶段因为错误导致的拆改浪费及工期延误，进而优化了项目成本。BIM技术还可在三维模型进行细化之后，通过相关软件进行贴近现实的模拟演示，在模型中不但能添加构件的相关信息，还可直观的查看构件安装过程。让项目各方能对工程整体及细节都有了解，配合VR等技术可实现虚拟现实，增加业主及相关人员的真实体验感。运用BIM技术可以提高项目设计及施工的工作效率、准确度，最终提高项目的经济效益。

参考文献：

[1] 吴英武，周家明，陈卫.BIM技术在建筑安装工程中的运用[J].重庆建筑，2017（1）.

[2] 王健.大型地下室机电管线综合的BIM技术应用[J].施工技术，2016（6）.

[3] 刘俊.BIM机电管线综合与安装施工[J].建筑技术，2019（7）.

作者简介：

李清疆，男，重庆人，高级工程师，建筑专业，从事建筑技术、BIM应用、建筑节能、绿色建筑、装配式建筑、智慧建筑等方向的研究。