BIM 技术在消防泵房机电工程中的运用研究

黄 勇

（湖南消防实业有限公司，湖南长沙 410007）

0 引言

我国的建筑行业随着国家经济快速发展而不断壮大的同时，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术在其中的应用也更为广泛和深入，在机电工程中代替了传统的施工技术来实现工厂化预制和装配化施工，加速推动建筑安装施工企业的转型与升级发展。针对系统比较复杂的消防泵房机电工程，在有限的空间内开展机电工程建设与安装，需要应用专门的BIM 工作站来优化施工方案、提升施工质量，降低工程施工成本的同时提高经济效益。

1 工程概况

某公共建筑工程项目采用框架剪力墙结构形式，其里面为曲面，裙房为S 型方式布置，分为2 栋塔楼，此工程总共有地上14层、地下2 层，建筑面积为28 659 m2，在此工程项目中还包括必要的排水、消防喷淋、照明、火灾自动报警和防排烟等系统。在空间比较狭小的消防泵房内设置了多个系统，如果按照传统的平面管综方法进行排布，由于系统比较多，难以清楚地展现不同系统中各个管线的位置和关系。为此，在此工程建设中提出了采用设立BIM 工作站并应用BIM 技术来优化施工方案的策略。

2 BIM 技术在机电安装工程中应用优势

在此类机电工程施工中应用BIM 技术，可比较全面地展现模型的属性信息，提供可视化优势。对于前者，通过此技术所构建的BIM 模型包括了机电安装工程中的管段、桥架和设备等属性信息，不仅可以反映传统平面图纸标识的材料和规格型号等内容，还可以具体反映管段、桥架和设备的标高、生产厂家以及进场、加工、安装、验收时间等，及相应的安装与验收责任人等信息，实现对上述各类信息的高度集中，便于为工程建设和施工单位提供全面的施工信息，在方便施工和管理的同时，也便于开展后期维修。

可视化是BIM 技术应用于工程建设时最显著的优势之一，通过精准模型来直观反映工程建设中的各类管线空间位置和走向。应用传统方法开展机电安装工程建设时，需要具有较高专业程度的工程技术人员严格按照平面机电安装图纸开展施工和管理，同时还要求工作人员具有良好的空间思维能力来想象管线的走向。而BIM 技术以三维模型进行展示，降低了对工程技术人员的识图、读图能力要求，发挥BIM 技术可视化的优势，同时可对漫游视频进行渲染，便于工程技术人员直观地观察管线密集部位和复杂节点位置、关注重点区域中的布管情况和对室内净高进行漫游检查等。

3 BIM 技术在消防泵房机电工程中的具体运用

3.1 创建模型及管综优化

在对设计图纸进行详细解读并掌握设计意图和原理后，提升模型创建的效率和准确性，在模型创建过程中重点关注机电安装工程中的管道材料、标高、系统类型和连接方法等内容，尽量减少模型创建后的修改工作。此模型创建工作具有较大的工作量，需要不同专业的工程技术人员共同绘制。在考虑上述基本属性的同时，还要掌握业主方和自身施工需要的属性参数，保证通过正确且精确的模型来开展后续工作，如利用模型开展碰撞检测工作：将创建的土建和机电模型链接后，可以开展不同类型的碰撞检测工作，主要是对水管、风管和桥架、土建等开展碰撞检测。碰撞检测后开展管综优化，核对土建和机电模型的正确性，掌握管线排布的有限顺序和设计警告的要求，优化碰撞检测中检测出的碰撞点，按照有压管让无压管、水管让风管、小管让大管、附件少的管道让附件多的管道等方式进行优化，完成优化后再次开展碰撞检测（图1）。

图1 某节点优化前后对比

3.2 三维可视化技术交底

在传统的机电工程建设之前需要结合设计图纸要求开展技术交底工作，但是此种方式仅能展示管线的平面位置关系，无法对管线的空间位置关系进行清晰交底。通过BIM 技术的应用，利用BIM 模型对泵房的漫游视频进行渲染，通过三维视图来展示其中的复杂节点，更好地帮助施工人员理解设计意图并掌握其中的施工操作要点，同时帮助管理人员更好地开展现场指导和管理工作，实现技术、管理和施工人员之间沟通效率的提升，减少由于沟通不及时、不准确造成的施工拆改现象，实现管理水平的提高和施工风险的降低。还可以利用模拟视频对复杂节点位置的施工工序开展施工模拟工作，如针对泵房中数量比较多的DN150 管道，其具有较大的管径且布置比较密集，需要在施工过程中重点关注管道间距、阀门附件的安装间距和支吊架的布置间距等。通过BIM 模型的施工模拟来提供管道和阀门实际尺寸等相关数据，同时模拟其中的重点部位，观察其安装次序，实现对施工方案的持续优化。

3.3 支吊架的应用

在传统的支吊架布置过程中，主要是在设计文件和相关图集标准的基础上进行布置，参考依据只是对最大间距和单管的支吊架间距进行规定，不适合管线密集的泵房进行单管支吊架的设置。通过手工的方式进行多管支吊架的计算比较繁琐，需要计算管道和管内介质的自重等静载、管内介质对管道的冲击动载等，具有较大难度。而应用BIM 技术中的MagiCAD 软件分析支吊架的受力状态，在此基础上开展支吊架的综合布置和试算，可以得出最优支吊架的布置方案，在满足相应设计文件和图集标准要求的同时，节约材料和成本（图2）。还可以输出支吊架下料加工图纸，按图纸中的吊杆和横担长度进行下料，指导原材料的采购和预制加工，节省了现场测量工作量，缩短工期，也有利于保障下料尺寸的准确性。

4 实际应用效果分析

图2 支吊架的应用

利用BIM 技术开展消防泵房机电工程安装的某试点工程，得到当地政府部门高度关注的同时，也被当地的新闻媒体跟踪报道，建成后获得了一定奖项，并在当地树立了良好口碑。此工程通过BIM 技术的应用，在工程施工之前提前解决土建和机电工程等不同专业之间相互矛盾和碰撞的问题，预判施工中可能出现的问题，借助三维技术交底帮助施工人员更好地理解设计意图、掌握施工操作要点，降低了施工难度和拆改工作量。借助BIM 精准模型直接导出具体工程图和下料加工图，不需要依靠平面图和经验估算管道数量等工作，也节省了现场下料、加工、测量等繁琐工作，保证了下料加工精度，使此工程施工时间缩短了5 d 左右。应用BIM 技术需要组建专门团队统筹不同部门共同开展，提升了不同部门之间的合作能力和团队凝聚力，经过此工程施工培养了一批BIM 技术人才，积累了在同类工程项目中应用BIM 技术的成功经验。

5 结语

在消防泵房中的机电工程建设过程中，通过BIM 技术的应用可以开展管线综合设计和碰撞检测工作，减少对平面图纸和设计意图的误解而造成的施工错误问题，发挥其可视化的三维技术交底优势来明确其中的管线空间位置关系，确保施工人员具体施工操作的精确性。还可以应用其中的支吊架来提升下料尺寸的精确性，缩短施工周期。在此类机电工程中应用BIM 技术表现出工程施工可视化和高效化等优势，对提升工程项目管理水平和参建单位沟通协调能力具有重要作用，推动工程施工企业管理向更加精细化的方向发展。