BIM在机电管线综合深化设计中的应用

2020-08-09陈华杰

工程技术研究 2020年13期

李健，陈华杰

（1.中电海康集团有限公司，浙江杭州 311200；2.浙江省省直同人集团有限公司，浙江杭州 311200）

随着工程项目数量的增加，人们更加注重项目建设质量与建筑物的居住安全，使工程项目的复杂程度越来越高。传统机电管线综合设计方法是利用二维图纸完成管线安装设计，但单凭二维图纸完成机电管线综合设计、施工与优化的目标很难被实现，这种设计技术已经无法满足当前工程项目的建设要求。通过对BIM技术的应用，设计人员在施工准备阶段就可进行碰撞分析检查，从而发现二维施工图纸中的设计错误或纰漏；轻量化管理下，统筹各个部门，避免各班组各自为政而导致管线安装混乱，增加检修空间，减少返工，保证管线综合设计质量，降低工程施工成本。

1 BIM技术在机电管线综合深化设计中的应用优势

传统建筑电气设计过程中的图纸直观性严重缺失，而BIM技术正好弥补了传统设计图纸的不足，图纸内容更加直观，这是其特有的优势，也是其被广泛应用于建筑电气设计中的重要原因，能促进电气设计不断优化与改善。通过BIM技术，机电管线综合设计过程中，设计人员根据建筑设计图纸对管线系统进行设计与规划，建立可视化数字模型，全面反映建筑内部空间状况与结构，电力管线与电力通路等分布与安装情况都被直观呈现在模型中，设计人员可通过观察建筑模型完成设计优化工作[1]。BIM技术构建的模型是三维立体结构，比二维结构更能直接反映建筑空间结构和电路分布的情况，提供正确的空间信息，设计人员能根据空间信息完善机电管线的设计与优化，减少由于碰撞引起的后期修改或施工错误，保证施工工作有序开展和预算合理性。BIM模型具有多样性，无论面对什么样的设计内容都能实现关联性设计，机电管线综合设计中BIM技术的运用可一次性完成多方面的绘制与修改，如平面图和立体图的绘制与修改，提高设计工作效率。

BIM技术在建筑电气设计中主要被用于配电、照明以及消防设计等方面，设计人员可运用BIM技术的协同设计功能完成电力管线空间信息的收集与设计，然后再与实际建筑结构对比、分析，检查其是否满足建筑结构设计要求；发挥BIM技术的检查作用保证电力回路的完整性与实用性，一旦动力条件改变，设计人员则要及时调整配电系统的电力通路，确保电力通路设计的完整[2]。照明系统设计过程中，设计人员需针对建筑内部各空间提出的照明标准完成照明灯具的检查工作，确保后续安装使用的照明分灯具符合施工规范要求，提高设计质量。

2 BIM技术在机电管线深化设计中关键过程的应用

2.1 基础模型的搭建

完善基础模型搭建的前提是确立统一的构件命名，构件命名统一才能保证模型信息具有通用性，在此基础上实时检测获取的信息，如果出现碰撞问题，模型能够快速定位具体位置，方便设计人员及时修改与调整。需注意，一定要保证建模中模型参数的精度，只有完成模型参数精度的定位之后才能推进施工工作有序开展。以建模建构种材质的增加、类型等信息为例，机电模型中添加类型、用途等信息，是对图纸进行一个全面的检测，保证图纸完整性，避免设计缺陷，为施工工作开展提供有效的指导，进一步细化与分类，就可达到精确定位的目的。

结构建模的主体是建筑内部的主要构件，如梁柱、墙板等构件的建模，主要建模对象是二次结构墙、门窗和楼梯[3]。建筑结构模型如图1所示。

图1 建筑结构模型

2.2 管线设计综合碰撞分析

管线设计碰撞现象是机电设计管理中普遍存在的问题，一旦发生碰撞情况必定会对施工质量造成不好的影响，导致管线系统功能发挥不能正常发挥。针对该情况，相关人员可以应用BIM技术从三维角度检查管线空间分布情况，及时发现并确定碰撞发生的部位，采取针对性措施修正。管线设计碰撞检查的对象主要是排水管道、暖气通风管、电气设备等管线与建筑结构质之间发生的碰撞。管线系统结构与分布情况较为复杂，如果同时进行碰撞检测，会影响检测效率与检测质量，所以要尽可能地避免碰撞检测同时进行，以检测功能正常运行为前提，再减少对建筑实体的检测量，检查管道与建筑空间碰撞情况，确定碰撞点，继而改善与优化[4]。寻找碰撞点可通过Revi软件的使用来实现，找到碰撞点之后还可自主生成碰撞报告，为建模人员提供设计修改的正确信息。常见碰撞如图2所示。

图2 强电与弱电碰撞及喷淋与给水管碰撞

2.3 管线综合调整

首先，确定净空目标要求，避免随意布置，提高对空间的利用效率。其次，调整机电模型中建筑结构与竖井的碰撞。其中，梁柱碰撞调整之前要检查碰撞管线的整体走向，确定走向部位是否存在其他碰撞点，有则进行整体调整，无则局部调整；墙板碰撞检查的前提是确定结构位置是否存在预留洞，并记录生成碰撞报告，检查中如果发现预留洞与管道位置不符，需及时更新模型，并调整模型内部的预留洞口，保证其符合管道位置，准确定位；竖井碰撞，调整中对需要保温的部位预留保温层厚度，紧贴墙壁。最后，确定机电管线碰撞调整原则，记住要以专业设计规范为标准。机电管线设计原则是电让水、水让风、小让大等原则。电缆桥架与线槽的安装高度越高越好，低位安装通风管道，分开布置电缆桥架与液体输送管道；控制水管与桥架的水平净距不得小于400mm，较差最小净距为300mm；强、弱电线槽之间留有间距，避免二者互相“打架”；管道交叉布置应秉承小管让大管、有压让无压的原则，避免管道碰撞。调整前后对比图如图3、图4所示。

图3 调整前多处碰撞

图4 调整后无碰撞

2.4 优化设计

完成相应步骤的综合调整之后，得出完整立体化的模型建构，然后进行优化设计，做好细节方面的处理。例如，模型中的管线属于细节处理，通过适量的检查与查询，可完成管线综合分布模型的建立。管线模型建立要求建模人员全面掌控每段管线的数据，并作为施工中的参考数据，确保模型建立的完整性，内容不仅包括管线安装施工设计，还包含施工计划与管理等功能，同时跟随施工过程发挥指导作用。另外，还要确保模型设计颜色与参数的统一，以便施工人员参考，推动工程施工有序开展。

3 落实保障措施

3.1 争取建设单位的全力配合

有了建设单位的全力配合，才能形成三位一体的沟通渠道，保证建设单位、设计单位与监理单位之间的有效沟通。模型建立过程中，对于设计图纸中存在的问题提出设计变更，并向三个单位上报变更的原因，争取尽快得到三个单位的变更签认。需要注意的是，导出的深化设计图必须是机电模型综合调整后所生成的，才能得到设计单位的签认，并以此作为合法施工依据。

3.2 三维可视化交底及指导施工

BIM技术运用下完成机电管线设计的优化，使工程项目实现三维可视化设计，从而完成三维模型可视化交底工作。无论是面对多么复杂的建筑空间，都可被三维模型直观反映，如配电室、锅炉房及制冷机房等，它们的管道与设备布置相当复杂，这时就要从不同角度及方位完成技术交底工作，让工人在模型观看中直观了解管线具体走向，同时深刻了解与认识管线避让方案。只有这样，才能在实际管线施工中严格按照图纸内容操作，避免返工，提高工作质量与工作效率。