基于BIM技术的建筑工程机电安装施工研究

文／缪同刚 南京第一建设事务所有限责任公司 江苏南京 210000

引言：

当前，随着建筑工程设计与施工的复杂化，建筑工程中机电安装施工的难度也在进一步提升，特别是在机电管线的设计和安装中，管线的类型和走向复杂度极高，传统的CAD图纸设计方法已经很难满足实际的工作需要。在这种情况下，BIM 技术就得到了更为广泛的应用。但从目前来看，BIM 技术的应用还处于初级阶段，因此需要对其在机电安装施工中的具体应用做进一步深入研究。

1、BIM 技术概述

1.1 BIM 技术的基本概念

BIM 技术全称为“Building Information Modeling”，具体则指的是“建筑信息建模”。这项技术集合了多个学科，包括建筑学、土木工程学、计算机等，其基本原理是，通过整合建筑工程中的大量数据信息，构建一个建筑工程领域的数据信息库，在库中的数据信息的加持下，后续的施工环节将具有更高的效率和质量。当前，BIM 技术主要是基于各种软件加以实现的，通过操作这些软件，即可高效率完成对建筑工程各环节的管理、设计和评估等工作，得到更加优质的建筑工程项目[1-2]。对于建筑工程中机电安装施工部分而言，BIM 技术的主要应用内容则如表1 所示。

表1 BIM 技术在建筑机电安装施工中的主要应用内容

1.2 BIM 技术在建筑工程机电安装施工中应用的优势

在建筑工程机电安装施工中，应用BIM 技术的优势较为突出，具体则可细分为以下几个方面。

一是获得的信息更加全面。在建筑工程机电安装施工过程中，通过应用BIM 相关软件，技术人员能够获得施工所需要的大量数据信息，再通过数据库技术对这些数据信息进行整合，即可实现这些重要数据信息的共享，消除了以往信息传输不畅的问题。不仅如此，还可将施工人员的具体信息录入系统，实现对现场施工细节的实时监控，有助于及时发现和解决细节问题，从而进一步保证机电安装施工作业的质量。

二是信息的可视化程度更高。相较于传统的机电结构技术，其数据结构更为直观，具体表现在，技术人员能够通过软件直观感知建筑机电工程完成后的3D 效果，在这种情况下，施工中的各种疑难点均一目了然，由此，技术交底工作的难度也大幅降低，这种优势也是传统的CAD 等技术所不具备的。

三是具备“全生命周期”的特点。在建筑工程机电安装施工中，其涉及到的细节较多，导致管理难度颇高。而BIM技术的引入则有效缓解了上述问题，在合理应用BIM 技术后，管理人员能够对各个分项的施工进度、工作质量和工程成本之间予以有效的协调和把控，促进施工进度、成本和质量等指标之间的协调统一。不仅如此，BIM 技术的“模拟施工”功能对于后续维护和排障等环节而言，也发挥着较为重要的作用[3]。

2、BIM 技术在建筑工程机电安装设计施工中的实际应用策略

2.1 设计准备阶段的应用

对于当前大多数的建筑工程项目而言，其机电安装设计工作主要涵盖了强电、弱电、给排水、排烟和通风空调五个部分，各部分的功能必须满足实际需求。考虑到这一情况，设计准备阶段的重要性则较为突出。具体来看，在这一环节中，技术人员的首要任务是根据建筑工程的实际需要来构建BIM 模型，在构建过程中，需要在数据库中合理选择管线、设备和配件模型，确保其品牌和性能参数等指标均合乎要求。如数据库中缺少相匹配的设备，则需要根据提供的电子样本，自建相关的设备和配件数据文件，以完成模型选取。在模型的选取和确定工作完成后，则需要对各个专业模型进行链接组装，此环节需要注意的是，由于建筑工程机电安装施工并非一项完全独立的工作，因此还需要引入建筑的土建结构模型，确定机电管线的主管道（主管道的型号通常在DN50 或更高）。在此基础上，即可应用相关软件进行管线冲突检测和漫游检查，对于检测中存在的问题进行分析和整改，直至检测无误后，方可进入下一阶段。

2.2 机电管线的综合三维呈现

在确定机电管线不存在冲突碰撞后，即需要对所有机电管线进行综合三维呈现，此环节不仅能够初步展示整体效果，而且还有助于发现遗漏和缺少的管线，并明确机电安装工程和土建工程二者之间的融合情况，以此来进一步优化机电安装施工的效果。在实际工作中，机电管线的综合三维呈现通常基于Revit2018 软件（图1）完成。使用该软件时，先载入机电安装工程相对应的CAD 电子文档，该软件即可对文档中的数据进行层的拆分和打散，再逐层进行综合三维呈现。当然，此环节需要注意的是，在Revit 软件中，应当预先建立国内标准的机电管线，并需要区分有配件线管和无配管线管，此环节可充分使用软件数据库中现有的模板进行复制和修改。同时，管线的放置环节也需要注意属性栏和选项栏，必要时需要执行“添加垂直”和“坡度修改”等操作，并在相关位置进行标记。通过以上操作，即可逐步实现机电管线的综合三维呈现。

图1 Revit 软件界面

机电管线的综合三维呈现完成后，即可在此基础上进一步生成三维漫游模式。在这种模式下，技术人员可通过主观视角，核对机电管线的属性信息，核查布线高度是否合理，还可模拟出机电安装施工进场的场景。这也为后续的可视化技术交底工作奠定了坚实基础[4]。

2.3 综合天花设计

综合天花设计是在整体设计方案确定后进行的第一个环节。在这一环节中，首先通过BIM 相关软件建立综合天花设计的BIM 模型，该模型通常可以在已有的灯具、喷头等设备的数据库中直接进行复制。而后则需要根据管线的参数和精度要求，在软件中对各种构件的信息进行梳理，对管线的高度进行适当调整，以满足综合天花的使用和电气照明等方面的实际需求。

2.4 桥架方面的设计

桥架设计是机电工程项目中的重要组成部分，在原始的CAD 图纸中，照明系统、电力系统和弱电系统等通常会存在共用桥架，因此在桥架的设计过程中，同样需要对属性栏、选项栏和功能区三部分予以关注。其中，在属性栏中要注意管线的分组，重点是合理配置T 型三通和四通等，本着自下而上的顺序进行。如配件尺寸不合乎要求，则需要在“管理”选项卡下的“MEP 设置”功能中进行新建尺寸。同时软件中的自动连接功能也要注意应用。

在桥架设计过程中，桥架的标高是需要重点关注的一个参数，特别是在建筑工程的地下室部位，更需要引起重视。根据相关的设计规范，可将给排水主管道和弱电桥架布置在3.150mm 的标高位置，可兼顾美观性和实用性。

2.5 设计工作的排查和优化

在设计工作基本完成后，仍需对设计整体进行排查和优化，以消除可能存在的线路碰撞隐患问题。此环节的工作通常基于Revit 软件中的ClashDetective 工具进行。考虑到实际需要，通常先定义检测规则，设置墙体之间的碰撞不进行检测，以避免误报现象的出现。在此基础上，设置重要管线之间的距离大于特定数值，以此来逐步开始检测。在碰撞检测完成后，还要使用Navis Works 软件进行漫游审查，其主要作用是查看BIM 模型中的布线位置是否合理，以及是否执行了相应的规范操作等。

3、BIM 技术在建筑工程机电安装施工管理中的实际应用策略

3.1 应用于施工集成管理

在机电安装施工过程中，应用BIM 技术，能够对控制进度和预算进行管理。对于预算管理而言，其主要是通过将成本参数整合到BIM 模型中加以实现的。通过BIM 模型即可对机电安装部分的整体成本进行准确度较高的估算，有助于实现更为高效的成本控制。另一方面，对于控制进度而言，BIM 技术能够基于设计环节的碰撞检查结果，对项目的施工进度进行分析模拟，在此基础上，BIM 技术也能够与RFID技术、移动技术和GPS 技术等相结合，对现场的施工情况进行动态跟踪。整体来看，通过这两方面的工作，能够对采购、设计和施工等方面予以有机融合，对于提升机电安装施工水平有着重要的现实意义。

3.2 应用于施工物料管理

在施工过程中利用BIM 技术，能够将施工所需的各种物料的种类、价格和数量等信息予以准确统计，统计完成后放置在模型当中，由此即可实现对机电工程安装施工所需的成本进行准确计算。通过采用这种方式，能够做到“以最少的物料消耗达成施工质量”的目标，以实现造价成本的控制。另一方面，通过应用BIM 技术，也能够对施工物料的基本情况进行实时监管，明确物料的使用情况、供应情况、价格波动等，确保采购人员能够及时根据实际需要合理进行采购，避免材料不足或材料的过度浪费，以确保施工各环节有条不紊地进行。由此可见，通过应用BIM 技术进行物料管理，能够显著提升物料管理水平，进而推动施工进度方案的高效落实。

3.3 应用于工程质量管理

除了技术交底环节之外，在工程施工期间，也可通过BIM 模型与现场施工情况进行比对，将BIM 模型应用于机电安装施工项目的验收管理中。通过这种比对方式，即可有效避免施工错误，或是不按照图纸施工而产生的风险问题。另一方面，技术人员也可应用BIM 技术进行工程量的分析，确保工程已经按要求完成。这方面的应用通常由预算员和技术员共同协作完成，具体场景和工作方案如表2 所示。

表2 BIM 技术在工程量分析计算中的应用

3.4 应用于施工安全管理

通过BIM 模型所具备的4D 模拟的特点，其能够在施工安全管理的各个方向得以广泛应用。以高层建筑机电安装中常用的塔吊设备为例，通过BIM 技术，即可对塔吊回转时扫过的空间予以模拟，并根据模拟结果采取相应的优化措施，避免其与电源线和附近建筑物在空间上发生冲突，其也可确定使用塔吊的操作人员，以此建立防坠落保护机制。在这一机制的建设中，仍采用BIM 技术，建立防坠落构件模型，并通过3D 可视化功能对坠落风险进行判断，以实现安全管控[5]。

另一方面，BIM 技术亦可用于应急预案计划的制定。通过构建BIM 模型，可明确以下几方面的应急预案计划：（1）施工人员在场地出入口的疏散计划；（2）建筑机电设备和运送路线；（3）临时设施和拖车位置，以及车辆紧急调度的路线安排；（4）恶劣天气下的预防措施计划。

3.5 应用于机电工程运营和维护阶段

在建筑工程机电安装施工环节中，其采用的BIM 模型包含了大量的数据信息，这些数据信息中含有后期使用、维护、调试环节中所需要的所有信息，同时也为后续的改扩建和设备退役等重大变化提供了完整的原始信息。因此，在机电工程的运营和维护阶段也需要基于BIM 技术加以开展，利用BIM 模型可视化的优势，有效地辨识、计划和监控运营和维护阶段的工作。

结语：

总而言之，在当前的建筑工程机电安装施工作业中，应用BIM 技术的重要性尤为突出，通过应用BIM 技术，以往工作中的各种难题也将迎刃而解。因此，相关单位应当对这项技术的应用予以重视，在实际工作中，积极发挥BIM 技术的优势，并结合已有的经验，对实际应用的方法不断优化创新，从而进一步提升建筑工程机电安装施工质量。