房地产住宅开发机电BIM全周期设计管控体系搭建与实践

文／施龙 阳光城集团股份有限公司 上海 200082

引言：

地产行业已逐步从野蛮生长的黄金时代，度过精益求精的白银时代，划过利润微薄的青铜时代，自2021年正式进入“缩表出清”的黑铁时代。如今的市场环境下，房企对于项目开发的货值方案、运营节点、设计效果、施工质量，以及成本限额等均提出更加精细化的考核要求。

BIM技术(Building Information Modeling)是信息化、数字化技术应用的典型，其实现了设计从传统二维平面图纸到三维可视化建筑信息模型的转变。近几年已在各类开发项目中得到广泛应用，以复杂的公建项目为开端，已普及覆盖住宅商品房开发。但很多房企常将BIM设计应用于住宅的某个区域或某个阶段，未能形成集地上和地库一体化的BIM全周期管理。同时由于各房企内部BIM设计标准不统一，设计管理人员经验及水平不同，很多项目BIM介入时间偏晚，往往导致发挥的作用有限。本文从项目开发全周期维度出发，搭建机电BIM全周期设计管控体系，进而帮助项目管理者明确各阶段BIM设计管理的重点工作，统一介入时间，输入输出条件，实现BIM设计工作前置，达到全周期管理，一体化应用的优势，从而提高项目设计效率、出图及施工质量，减少安装拆改的无效成本。

1、BIM全周期设计管控研究及目标

1.1 行业现状研究

如何在项目开发中将BIM技术的价值最大化，很多专家、研究学者及业内人士开展了大量研究。其中60%聚焦于BIM后期应用，如研究借助BIM提升二维图纸的施工精度。王柏柱等人阐述了 BIM设计技术在住宅机电安装工程中管综设计施工、碰撞检查的应用及前景。余智飞分析了BIM技术对机电安装工程精细化管理的帮助，从材料管理、管线安装、施工安全、后期运维等角度进行了论述。孙益军表明利用 BIM 进行碰撞检测优化，强化各专业交圈、提升预留预埋精度，可大幅降低机电留洞与砌筑结构的冲突率。还有30%研究的是 BIM 技术的发展和未来协同应用的展望，这部分研究更偏向于理论，在实践项目中的试点较少。孙玉钦对BIM技术在建筑工业化中的应用进行了研究，并以PC住宅建筑为例，分析了BIM设计过程中各专业配合协同的要点。而从房企项目设计管理角度出发，针对住宅开发的“机电BIM全周期设计管理体系”的应用标准研究，目前涉及并不是太多。

1.2 BIM全周期设计管控目标

BIM全周期设计管理可分为前期设计建模、后期施工服务两个阶段。前者目标是通过搭建各专业的BIM模型，强化专业图纸交圈，实现地库、地上单体、室外管线的可视化，解决设计图纸的错漏碰缺及管线综合布置问题。传统施工图叠图碰撞检查是将各专业图纸晒成透明硫酸纸，以公共坐标轴基点为统一参照，按顺序将各专业硫酸图纸叠图，判断冲突和碰撞。早期这类纯人工的叠图方式效率低，精度也较难把控。而后CAD二维电子图纸取代了硫酸图纸，大幅改善了叠图工作及图纸修改的便捷度。但其实质还是依靠人工检查，由于设计师工作经验不同，图纸中的“错漏碰缺”还是较多发生。BIM技术则是进一步在三维建筑模型上，借助电脑软件实现自动检查碰撞冲突。从而弱化了人工等主观因素的影响，保证叠图的精度和效率。同时，结合可视化、集成化、协同化的功能，可方便设计、工程、客服、物业等多部门联合审查，对各空间净高、梁位关系、预留预埋、管线布置、支吊架安装等进行详细检查，直观指导施工，保证项目最终呈现效果，对于提高项目施工品质具有很大意义。

后期施工服务中，施工人员可直接查看BIM三维化模型，对于地库、夹层等管线复杂区域进行预判，减少误差规避风险，提高施工质量。由于机电安装工程涵盖专业工种较多，水暖电专业设备、管线、材料众多，施工周期持续时间长，BIM的模块化设计，可实现图纸、材料、工程信息的整合，直接模块化提取，为合约部算量提供便利，实现成本动态管理。

2、机电BIM全周期设计管控体系

在实际项目BIM设计管控时，很多管理者常在土建施工图报审通过后启动BIM设计，此时BIM单位介入时间滞后，导致碰撞检查后多个专业的施工图需进行修改，故在审图通过版图纸基础上产生较多设计变更。

为减少无效成本保证利润率，优化设计变更量，本文总结多个项目管理经验，搭建“6+2+4”的机电BIM全周期设计管控体系，实现BIM设计工作前置，并在重要节点设置有效检查动作，明确地库不同区域的管线排布原则，有效保证BIM设计效果落地。

2.1 设计阶段管控要求

BIM设计启动前，设计管理人员需协同BIM单位进行实施规划，根据项目进度排布BIM全周期计划表，明确各阶段BIM设计的节点计划和核心内容，最终交付以模型和CAD图纸为代表的全套设计成果。设计阶段可具体划分为6个管控节点，详见表1。

表1 6个设计阶段BIM设计管控表

2.2 施工阶段管控要求

为保证BIM设计效果落地，提升项目呈现品质，施工阶段需根据进度节点，至少高质量完成2次交底，4次巡场。其中，BIM巡场根据主体预留预埋、机电样板段安装、机电大区安装40%和80%四个重要节点，梳理形成4大板块36项重点巡查部位及内容。见表2

表2 施工阶段BIM设计管控表

2.3 地库重点区域BIM管综设计原则

根据多家房企设计限额指标，常规住宅项目（非豪宅类）一般地库经济层高范围：非人防区3.4-3.6m，人防区3.5-3.8m。因地库各类管线众多，为避免层高过低导致压抑感，在规范允许最低净高基础上提升200mm，设定地库净高控制要求：车道净高不低于2.4m，车位净高不低于2.2m，地下入户大堂装饰净高不低于2.6m，入户及搬家通道净高不低于2.4m，地下室其它通道净高不低于2.2m。

2.3.1 地库管线排布基本原则

管线综合是在有限的空间，完成专业多，数量大、工序繁杂的管线排布。BIM 技术可以及时检查和优化机电管线的排布和路径，进而形成更优的管线排布方案。同时，也能通过提前预留管线检修空间，从而推进施工的有序完成。管线交叉避让时，主要遵循以下原则：“小管让大管，分支管让主干管，一般管道让风管；低压管让高压管，有压管让无压管，冷水管让热水管；弯曲管避让不可弯曲管，附件少的管线避让附件多的管线。”

除了上述常规原则外，BIM设计优化更应保证机电管线在满足使用功能的前提下尽量提高地库净空高度（机电各类管线安装高度不大于0.6m，遇北方采暖管不大于0.65m）。机电管线外边间距为50～100mm（满足安装空间），电气桥架与其他管线平行净距150～200mm、交叉净距150mm，管线边与柱、梁底净距50～100mm。如图1所示：

2.3.2 车道区域管线排布

（1）平行车道管线尽量布置在车位上方，当无法满足时，应优先满足风管设置在车位上方。同时应尽量避免管线从卷帘门上方穿行，无法避免时，管线下净高至少保证高于卷帘门+卷帘盒的整体净高。当卷帘门为双轨中装时，洞口两侧预留不小于400mm的导轨安装空间；当卷帘门为侧装时，导轨侧预留不小于800mm安装空间。如图2所示：

（2）横跨车道的管线应尽可能集中设置，避免大量管线分散横穿车道。如图3所示：

（3）照明线槽灯底部标高应不高于风管底部标高，与风管交叉时，照明线槽上翻避让风管。通过调整上翻区域线槽灯间距，规避灯具与风管冲突，并在管线密集局部设置吊链灯进行补充照明。

2.3.3 车位区域管线排布

（1）风管、电缆桥架或其他主管道优先设置于车位上方，或靠近车道边侧设置，尽量提高行车道的净高；其中风管宜布置在车位尾端，避免在车头区域产生压抑感；各类水管、桥架宜靠近梁、柱、墙，并集中有序的沿梁底排布，尽量避免大管径管道交叉；

给水管线尽量布置在成排水管外侧，因给水管线一般由当地水务公司施工，进场时间偏晚，预留外侧可为后期施工安装预留空间。无给水管线的区域，低区消防管在外侧布置，便于连接消火栓。如图4所示：

（2）当人防门两侧走管时，应避开人防门开启范围内进行套管布置，若无法避开，则应保证管线下净高高于人防门开启高度。

（3）停车位范围内应避免设集水井，压排立管及阀门组件尽量贴墙设置；同时复核车位附近消火栓箱的安装，避免影响车门开启，或凸出结构立柱太多影响停车。

2.3.4地库坡道管线排布

地库坡道下口附近尽量不布置管线，若无法避免，则尽可能集中垂直过坡道口，且整体集中上翻局部抬高。坡道照明采用吸顶灯具，不设置线槽灯或吊链灯。如图5所示：

2.3.5 地下大堂前区管线排布

（1）入户大堂前区5m范围内应该尽量避免排布主管线，尤其大尺寸风管。消火栓尽量保证与大门间隔一个柱跨距离以上。如图6所示：

（2）若主管线无法避开入户大堂前区，则统一局部上翻处理。如图7所示：

2.3.6 入户大堂及电梯前厅管线排布

入户大堂区域优先避免管线穿越，若无法避免，则在满足精装吊顶高度要求下，管线尽可能抬高，结合吊顶形式可贴墙布置走管。

3、实际项目实践及总结

所属公司在湖州开发的某住宅项目，总建面积178015m，地库面积65387m，高层住宅876户，低层洋房114户。在此项目管理过程中，事件上述“6+2+4”机电BIM全周期设计管控体系并取得较好的成果。

（1）介入时间前置，在预审版施工图成形时BIM单位已提前介入建模，相比审图通过后启动BIM，本项目BIM设计初稿成果完成时间提前15天。

（2）减少大量变更，共发现并解决土建专业图面及碰撞问题124个，机电专业图面及碰撞问题195个。以上问题与施工图图审意见同步修改完毕，规避了审图通过后的大量变更，提升招标和现场施工的管控精度。

（3）地库净高控制，通过BIM优化和净高分析，实现车道区域管线底部净高达2.4m以上，车位管线底部净高2.2m以上，汽车库坡道管线底部净高2.4m以上，地下大堂门厅净高2.6m以上；同时，解决6处集水井侵占车位问题，优化23处消火栓布置；

（4）分阶段施工配合及管控，通过施工前期及时细化预留预埋图纸，中期完成全套BIM设计成果并详细交底，后期定期现场巡检答疑，以原有设计路径为基础，进行问题核查及管综优化，发现并解决施工疑问50多条，有效保证了项目地库设计效果落地及施工品质。