BIM设计技术在住宅机电安装工程综合管线中的应用

王柏柱，周欣伟，郑智伟，韩超

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 案例概况

雄东片区A单元安置房及配套设施项目位于河北省保定市雄安新区西北侧，总占地面积121.8×104m2，其中建筑面积40×104m2，建筑高度42m，总层数11层，开工日期2020年7月8日，竣工日期2021年8月27日，共历时384d，合同总价1.9亿人民币，承包模式为机电专业综合承包。

2 BIM设计技术的应用优势及原则

2.1 应用优势

BIM（建筑信息模型）技术是应用在综合管线中的数据化工具，通过模型产生的数据信息，实现对综合管理安装、运行和维护全生命周期的共享和传递，帮助技术人员正确判断，提供协同工作基础，其在住宅机电安装工程综合管线中的应用具有众多优势。在本项目中，由于机电安装工程所涉及专业众多，既有建筑和暖通，也有消防和给排水，这就需要设计单位不断优化设计流程，组建BIM设计团队，建立基础信息模型，按照设计要求将实际数据输入BIM设计软件中，通过软件对数据信息进行分析，传送至共享平台上实现信息共享[1]。如此一来，安装工程的平面图变为立体化模型。立体化模型用来模拟机电安装工程综合管线中实际的施工进度，建立数据库，并通过内部漫游的方式查看安装工程内部结构和综合管线走向，比如，红色标注为已确认的碰撞点、绿色标注为实际施工过程中未确认的碰撞点。在明确综合管线排布规则后，机电安装主要负责人和BIM设计主要负责人再进一步优化综合管线，从而及时发现本项目机电安装工程的不足之处，提醒设计人员作出设计变更。

本工程项目运用BIM设计中的模拟性能避免机电安装工程中的冲突，减少人力、财力资源浪费，防止返工现象，达到与BIM技术一致的安装效果，从而保质保量地完成本项目工程，提高安装效率和降低安装成本。

2.2 应用原则

2.2.1 避让原则

在本项目机电安装工程综合管线布设工作中，如遇综合管线交叉时，综合管线的小管径要避让大管径，压力流道避让重力流道；综合管线冷水管避让热水管（因热水管的造价高于冷水管）；弯曲综合管避让不可弯曲管；金属材质管避让非金属材质管；附件少的管线避让附件多的管线。这样有利于机电安装工程顺利推进，便于后续维护与保养综合管线。

2.2.2 上下原则

综合管道分层布设时，由上自下严格按照蒸汽、热水、给排水管线顺序排列，通过BIM设计的模拟化并在满足综合管线规范布设的前提下，合理利用管线布设空间，进而实现综合管线少碰撞、少交叉的目的。

2.2.3 先后原则

为了满足本项目的防火要求，分别独立设置电缆井、管道井、排烟排气道等各种竖向管井，并布设在竖井中；平面上，综合管线一般布设于项目的吊顶、技术层或夹层中。但是，由于吊顶内部空间较小，综合管线布设还遵循需先后原则，预留检修余地。

3 机电安装工程综合管线中BIM设计技术的应用

3.1 在预算统计中的应用

①在传统的住宅机电安装工程综合管线布设中，施工人员大多借助Auto-CAD计算机辅助设计软件，使用二维绘图和基本的三维设计，这一设计方式不仅费时费力，而且容易出错。而BIM本身就是一个信息数据库，能帮助工作人员获得准确与可靠的信息数据，通过这些信息数据进行前期方案比选、成本估算以及工程预决算等工作。

②BIM技术给本项目机电安装工程综合管线及附件工程量的统计、预算、成本和管理创造了便利条件。基于BIM设计技术的模型数据库，使获得到的数据信息更加准确可靠，降低了施工人员测量、审图、统计等繁重的工作任务，充分体现了综合管线各施工阶段材料供应与实际需求的情况[2]。

③通过利用BIM技术中的云处理服务，为设计单位、施工单位项目管理公司、甲方（物业管理）、设备供应商、材料供应商提供准确的数据库信息（见图1），促进工程项目顺利实施，实现超强的适应性和管理能力。BIM技术以工程项目管理为核心，实现对工程项目群体、单体、工程数据的动态管理，保证数据信息的真实性和完整性。

图1 BIM技术助力住宅机电安装工程综合管线信息数据输送模式图

3.2 在综合管线设计中的应用

从目前情况来看，国内很多大型住宅机电安装工程中越来越多采用了BIM技术，足以说明BIM设计已逐渐成为必备技术。机电安装工程综合管线设计需要根据住宅的给排水、电气、暖通等使用要求，布置与之对应的综合管线，对于综合管线相对复杂的情况或者综合管线集中的部位（综合管线转换层、技术层、走道吊顶），其在位置上会发生挤占或者冲突的现象，这就要在符合设计技术规范的前提下对综合管线统筹安排。此时，利用BIM技术中的可视化功能，动态模拟综合管线中存在的挤占和冲突现象，明确综合管线在机电安装工程中的合理位置，帮助设计人员制作出综合管线大样图。待各条管线经过综合之后，既满足了技术要求，又布置得整齐有序，为后续机电工程的安装奠定了坚实基础。

3.3 在综合管线施工中的应用

在传统的机电工程综合管线施工过程中，施工图纸需要经过人工审核，确定施工过程中的重点和难点。人工审核容易造成人为失误，且施工过程损耗巨大。BIM设计在本项目中的应用，能够帮助综合管线布设人员提前捕捉施工过程中的重难点问题，提高施工效率。另外，BIM技术模拟本项目的施工工艺，，明确住宅机电安装工程综合管线三维模型（见图2），帮助设计人员直观认知设计中的不足和缺陷，加强了机电安装各专业之间的协同效率，优化了施工效率，提高了施工质量，减少了返工和整改，缩短了施工周期。

图2 住宅机电安装工程综合管线三维模型图

BIM技术的出现，使原本复杂的机电安装工程综合布设管线变得简单。在传统的安装模式中，各综合管线互不相让并互相挤占空间，先布设的管线不考虑其他管线，不仅造成了严重的空间浪费，而且提高了设计单位的设计成本。引入BIM技术之后，制定出准确、专业的机电工程安装进度计划表，实现工程项目的可视化管理，合理安排施工顺序，减少资源浪费，减少窝工、返工现象，提高工程项目的社会效益。

3.4 在综合管线碰撞检查中的应用

在本项目的机电安装工程中，相关人员可凭借BIM软件检查建筑物体各层的水、电、暖，明确各综合管线布置情况。检查内容主要包括：

①所有水电暖管道协调一致、配电室上方不得安装卫生间和盥洗室；②配电箱和浴室不得使用同一墙体；③空调水管不得安置在电气控制柜上方；

④水过滤器设置在冷风机组入口的位置；

⑤保证机电设备安装的预埋件、留洞与整个工程项目的结构相一致；

⑥井道内的设备间和机房保持一致等，最后将以上内容通过BIM三维模型呈现出来。

4 住宅机电安装工程综合管线中BIM设计发展前景

时下，随着机电安装工程行业领域的蓬勃发展，BIM技术在其中的应用早已不止以上所述，未来时期内，3D模型将会逐渐发展成为4D模型乃至5D模型。虽然目前的BIM设计软件依然处于研究和试用阶段，但相信不久之后，BIM设计技术将会成为提高住宅机电安装工程综合管线的核心竞争力。

5 结语

经济的发展、社会的进步以及科学技术的日新月异，各种新材料、新技术以及新工艺在机电安装工程中得到了迅速推广与应用，住宅工程项目逐渐向着智能化、自动化方向发展。BIM技术对机电安装工程中的成本、质量、进度、合同管理以及综合管线设计方面发挥出了重要作用，值得大力推广。