基于BIM 的地下车库机电管线优化设计

2022-11-18张云飞张朔楠李周浩贺心怡

无线互联科技 2022年7期

张云飞,张朔楠,孙航,李周浩,贺心怡

(西安培华学院,陕西西安 710199)

0 引言

如今,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)已经在发达国家得以普及,但我国建筑领域对BIM 技术的应用仅仅处于初期阶段。我国之所以会在建筑领域应用BIM 技术,主要是因为以往建筑行业使用的平面(Two Dimensional,2D)施工图纸存在比较严重的信息流失状况,建筑工程师之间因图纸而导致沟通不协调。BIM 技术以三维图(Three Dimensional,3D)形式展示建筑施工图纸,工程师能够根据BIM 技术所建立的模型展开详细讨论,达到信息共享和交流的目的。

1 BIM 技术在地下车库机电管线方面的应用现状

1.1 地下车库机电管线应用BIM 的优势

为保障出行方便,居民开始大量购置私家车,私家车数量的增长导致停车位与道路的配比均存在失衡问题。建筑公司开始承接车库修建项目,尤其是地下车库的项目承接量越来越大[1]。但是,地下车库修建需要包含数量庞大且专业性极强的各类建筑构件,依靠传统的设计图纸无法解决地下车库修建期间的各项专业构件衔接冲突。为此,需要寻找优化地下车库机电管线的设计方法,借助先进技术梳理庞大且复杂的地下车库机电管线,让地下车库各个环节构件均能满足车库的修建需求。我国经济正从高速发展转变为高质量发展,建筑行业也需要进入转型状态,建筑利益相关方需要加强前期信息沟通并对后期验收提出更高的质量要求[2]。为强化建筑项目管理工作,在建筑施工期间融入BIM 技术,以该种方式降低项目施工中的各项信息沟通错误,实现对项目管线的综合调整。根据实践表明,BIM 技术能够在建筑工程项目的全生命周期中产生较为明显的应用优势[3]。而BIM 技术被运用到机电安装工程中以后,有效弥补了2D 设计图纸中信息表现不足的问题。BIM 技术能使机电工程的管线设计更加优化,能够直观地向负责的工程师传递设计信息,规避人力资源或物力资源浪费问题,实现对机电安装工程的优化,能够强化对机电工程安装现场的监管和控制,有效压缩机电工程工期[4]。总体而言,建筑工程项目中应用BIM 技术能够让原本的二维图纸变成3D可视化图纸,让工程师更加直观地寻找到管线的具体分布状态,BIM 模型的建立让工程师寻找管线密集排布的关键点,寻找连接管线的有效途径。BIM 技术让各个流程的工程师聚集在一起展开交流与讨论,避免实际施工阶段产生工程冲突问题。

1.2 BIM 技术在地下车库机电管线的应用中存在的问题

尽管目前BIM 技术已经在建筑行业具备较为明显的发展优势,获得建筑行业专业人士的肯定。但在落实到具体工程项目中时,BIM 技术的应用依然存在比较明显的问题:(1)目前在借助BIM 技术创建模型时呈现出族库不完整的情况,虽然不少工程都根据自身所整理的信息数据创建族库,但该种族库创建与我国建筑行业的设计标准呈现明显不匹配的情况,其中管件类别、机电管道以及机械设备等族库均布符合中国建设标准构建的要求[5]。(2)虽然很多建筑工程中都已经开始使用BIM 技术,但这些应用均以参数方式呈现,在落实到设计流程、概预算流程等时,参数过多反而会影响数据修改,导致BIM 软件中出现信息冗余的问题。(3)尽管在项目设计中借助BIM 技术创设单体构筑物模型,但该种模型只适合在第一次参考时作为依据,无法被二次利用,不仅无法设置项目变量,还容易因模型移动而出现管路连接中断的问题[6]。

2 BIM 技术在地下车库机电管线项目中的优化设计实例

2.1 工程项目概况

本次项目位于北京市,西侧是首钢工业遗址,东侧与北辛安西红线相接,南侧与北辛安一街北红线,西侧到京门公路东红线,属于功能型住宅,总体建筑满级为125 000 m2,地下建筑为4 层,主要功能包含机动车车库以及设备用房。根据工程项目概况,发现本次地下车库机电管线项目施工如下特征:(1)本次项目范围庞大,涉及的专业构件众多,原本的2D 图纸中虽然对管线设计进行深化,但呈现的设计深度无法满足机电管线优化要求,且因利益相关方的需求处于不断变化状态,设计图纸也要随时做出调整。(2)此次地下车库项目中包含的机电管线分布非常多,且不少施工作业都处于交叉作业状态,安防系统、警报系统、供配电系统、建筑结构、设备监控等都相互穿插,不少预制构件的初步模型都需要碰撞检查,因此,需要进一步优化和梳理设计图纸。(3)本次工程项目的工程程序非常复杂,不仅管线分布比较密集且安装程序烦琐。鉴于上述工程特征,本次项目拟定引入BIM 技术。

2.2 BIM 应用现状

2.2.1 团队架构

由于已经确定好需要修建的项目,应用BIM 技术就是要根据该项目的信息数据建立BIM 模型,此时即便是利益相关方想要根据自身需求更新项目数据,也可直接将更新数据输入BIM 软件,直接重新加载BIM模型。此时为了保障BIM 模型顺利更新落实,建筑企业需要针对BIM 技术的应用制定完整的团队架构。按照BIM 技术应用的实际情况,可将团队架构划分为机电和土建两个方面,机电方面包含暖通、给水排水、电气等专业,而土建则包含了土木工程建筑的各项施工环节[7]。此时为了以BIM 技术来对错综复杂的管线进行梳理,建筑企业专门设置BIM 团队。具体而言,安排一位项目经理、一位项目副经理、一位BIM 经理。其中项目副经理下辖土建、机电负责人,而BIM 经理下辖BIM 培训人员、BIM 机电工程师以及BIM 土建工程师。如此安排,处于BIM 技术条件下的各个专业负责人需要各司其职,按照工程项目的需求安排团队作业。

2.2.2 技术应用标准

按照项目对BIM 技术的需求,项目施工流程推进期间,需要制定BIM 技术的应用标准,确保BIM 技术应用能够严格按照标准执行。BIM 技术的标准主要指处于BIM 软件中的文件目录和文件命名。因此,在文件目录设置方面,需要考虑到项目模型的具体类型,保障文件目录设置能够符合项目需求,在特定的平台中创建属于项目模型的文件目录。具体如图1 所示。

文件命名也是BIM 技术应用标准的主要内容,BIM 技术呈现的信息化特征非常明显,但也是因为信息化的特征要求BIM 模型在创建之前需要根据项目设计要求创建规范的命名。例如,在工程量统计方面,需要按照工程前期各个构件的实际情况进行严格命名。如果该流程命名不规范,可能在后续以软件方式进行工程量统计时会出现统计结果不细化的情况,从而影响BIM 技术的应用效果。因此,需要强调BIM 命名规范问题,保障项目后续信息整理与统计时的结果更加科学合理。例如,S-F1-厚800-C4-P 10-筏板基础-人防,该命名中S 代表的是建筑专业;F1 代表的就是楼层;名称/尺寸代表的是构件的名称或者是构件的尺寸;厚800 就是构件的名称和尺寸;C4 代表的是砼标号/砌体强度/抗渗等级;人防代表的是构件类型。

2.2.3 应用流程

图纸审查是BIM 技术应用的第一个步骤,BIM 专业负责人需要针对项目设计图纸进行梳理,了解图纸的版本型号与工程项目是否对等,了解图纸中的各项问题清单,确保图纸信息保持统一。完成图纸审查以后,需要对项目进行样板模型构建。该次样本模型构建是由BIM 机电负责人和土木负责人共同负责完成的,分别依据二维图纸所创建的项目模板,形成的文件格式属于RTE(Revit Project Template)格式,该样本模型中包含了项目的标高、族库以及轴网等信息。随后,BIM 负责人开始创建视图模型以及中心文件并严格遵从工作集的使用原则完成项目模型构建[8]。随后BIM负责人将就模型展开碰撞检查,了解在BIM 模型梳理下管线综合设计方案的选择,确定管线的优化设计。最后,对管线设计布置进行校准核对,出具BIM 图纸,并在BIM 技术三维视图中进行信息交流,让负责工程建设的工程师了解图纸情况和施工现场情况,强化对施工现场的监督和管理。

2.3 BIM 技术在项目中的应用亮点

本次工程项目中所涉的机房主要有数据机房、动力机房、排水机房、换热机房、消防泵房和空调机房等。机房内管道规格较大,且需要与机电设备进行连接。针对各种管线,尽量成排布置,并合理安排管道走向,尽量减少管道在机房内的交叉、返弯等现象。在一些管线较多的部位,通过计算制作联合的管道支架,既节省空间,又可以节省材料,把整个机房布置得合理整齐。