基于Magi CAD的工业园区机电深化设计应用探索

2023-03-12王艳红袁展伍陈卓宇杨雪滢

机电信息 2023年5期

王艳红袁展伍陈卓宇杨雪滢

（广东海洋大学海洋工程与能源学院，广东湛江 524009）

0 引言

BIM又称“建筑信息模型”，目前已在国内广泛应用。2002年，我国引入了BIM的概念。清华大学葛松培等人于2004年发表《建筑业信息技术应用新概念——BIM》一文，首次向国人全面系统地介绍了BIM技术，使得该项技术在国内逐步被研究和应用。BIM具有可视化、模拟性、可出图性、共享性、协同化和可追溯性等特点，在工程建设中可以实现三维渲染宣传展示、快速高精度算量、精确计划、有效管控、虚拟施工、减少返工、方便决策等工程价值。因此，在我国比较易于实现构件标准化的建筑行业，首先迅速掀起了BIM技术应用与探索实践的热潮[1]。

随着BIM的兴起，机电深化领域也有了重大突破。韩杰等人[2]以广州南沙医院的具体项目为案例，利用BIM技术对超大型医院机电各部分的应用进行了详细分析，为后续大型项目机电深化奠定了基础。刘俊[3]通过BIM技术对机电管线进行综合应用，验证了BIM技术对于机电管综优化的优势，通过制定执行手册，制定BIM管线综合优化组织架构等措施，为规避施工风险提供了新思路。孙鑫等人[4]利用工程实践案例，与传统的机电管线检查方式进行对比，对BIM技术防碰撞检测、分析途径、要点进行阐述，进一步验证了BIM技术在机电深化应用方面的优势。熊曦等人[5]对给排水消防系统繁多的三亚财经国际论坛建筑项目案例进行管线综合分析，应用BIM技术对给排水专业设计进行调整，并对其运用过程进行思考及总结，为日后这类复杂的建筑机电深化应用提供了一定的参考。

本文中的项目案例基于Revit构建建筑信息模型，通过Magi CAD软件对大型工业园区模型进行碰撞检测、管综优化、孔洞预留、综合支吊架布设等，并对其进行详细分析，对项目的机电模型进行深化。本文对具体案例的分析，具有一定的理论研究价值及实践意义。

1 工程概况

该工业园区项目总占地面积14046.4m2，由五栋建筑物组成，其中包括厂房、宿舍楼、办公楼、门卫室和水泵房。该建筑信息模型涵盖了完整的土建部分和机电部分，项目BIM三维示意图如图1所示，其中机电部分包含多个系统——强弱电系统、给排水系统、消防水系统、空调风系统、水系统、暖通系统，多个系统协调统一，每栋建筑物的机电部分由工业园区的外网暖通、给排水系统连接成一个整体。该项目整体规模较大，机电系统全面且复杂，施工安装难度大。

图1 项目BIM三维示意图

本项目工程应用BIM技术对工业园区模型进行机电深化的流程图如图2所示。

图2 机电深化流程图

2 创建项目三维模型

2.1 机电模型建立——实现Auto CAD到Revit的快速翻模

相较于Auto CAD，BIM技术有着可视化、多专业协同设计等优势，建筑信息不再局限于二维的平面，可表现为三维立体的模型，能更加直观、准确地发现设计图纸所存在的问题，及时改进图纸。在机电模型建立的过程中，由于管道错综复杂，建模工作大量重复且繁杂，因此利用红瓦科技二次开发的插件来缩短建模时间，提高BIM技术应用效率。

基于Revit平台，应用红瓦科技的快速翻模插件如图3所示，可将CAD图纸中的建筑信息参数直接读取并转化成三维的模型。导入CAD图纸到Revit中，利用其管道识别功能对CAD图纸的图层信息进行识取，快速创建给排水专业模型。对于数量繁多的管道附件，可以通过附件转换功能进行转换，转换完成后需对照CAD图纸对管道模型进行检查，以确保模型的精确度。其他机电专业也可利用该插件将建筑信息参数转化成建筑信息模型，减少BIM技术人员的工作量。最后根据机电专业的不同划分不同的系统，建立一套完善的机电系统，如图4所示；并对每个系统设置一个过滤器，对不同的机电系统进行不同颜色的设置，如图5所示，便于后期统一查找、修改及管理。

图3 红瓦科技快速建模操作界面

图4 工业园区机电系统图

图5 过滤器设置图

2.2 全专业模型汇总

构建模型的过程是一次提前模拟施工和校审设计图纸的工作，机电工程各专业在平面图中很难协同到位，但通过三维模型的搭建较容易实现，能够直观地发现并明确同专业同类型、同专业不同类型、不同专业之间的碰撞问题[6]。将各专业的模型整合在一起，让整个项目在三维环境下展示，能更直观、高效、全面地发现各专业之间存在碰撞的情况。

基于Revit平台对模型进行协同的方式主要有两种，如表1所示。由于案例工程过大，机电模型复杂，易出现电脑卡顿现象，难以实现同时共享设计内容的要求，综合考虑，案例工程通过文件链接的方式，在主文件中插入其他专业模型的链接，完成全专业的协同。

表1 两种协同方式

在插入链接的过程中需要注意一点，各专业模型的链接需放置在同一个文件夹中，以免后期在主模型中其他专业的链接文件丢失。然后导入建筑CAD平面总图，设置正确的图纸单位，导入图纸后，分别插入各个专业的模型链接，利用Revit中的对齐命令，将链接模型中的轴网与CAD图纸中的轴网进行对齐，可对模型进行精准定位。各专业模型汇总整合后，可通过子面域的绘制，对子面域的材质及颜色进行设置，如图6所示，完成道路的绘制，导入Revit中族库的场景设备，完成整个工业园区外观及布局。

图6 材质设置界面图

3 机电深化设计

后期对模型进行机电深化设计，对工程的实际应用具有非常重大的意义。利用BIM技术的碰撞检查功能，发现冲突的管道、设备、建筑、结构等，可在施工前发现图纸存在的不足，及时修改，以免施工阶段出现返工的情况，浪费时间和金钱。在机电深化设计时需综合全局考虑，先保证项目的可实施性，考虑后期维修是否便利等，再去追求排布美观等方面。

3.1 管综深化设计

BIM技术的碰撞检查能提前发现施工现场中存在的“错漏碰缺”，对各个专业进行有效协同，并在施工前对图纸的“错误”“漏洞”“碰撞”进行修改，优化设计方案，尽可能避免后期施工阶段返工，使施工阶段更加高效。BIM技术可以在三维的模拟环境下，直观地将错综复杂的管道系统立体化展示出来，应用Magi CAD软件单独展示发生碰撞的位置，导出详细的碰撞报告，便于技术人员查看具体情况，及时修改，优化调整图纸。

利用BIM软件对室外管网进行管线之间、管线与土建构件之间的碰撞检查，生成碰撞报告。随后对每一处碰撞进行核查，根据管线避让原则（小管让大管，支管让干管，有压管让无压管，施工简单的让施工难度大的），对所有管线进行管线路由优化[7]。根据该原则对发生冲突的管道进行管综深化设计，确保其具有可实施性后，再追求实用和美观性。应用Magi CAD软件导出碰撞报告，其中对发生冲突的构件ID、发生碰撞构件的类型有详细介绍，如表2所示。需要开洞的位置，并对模型进行自动开洞和尺寸标注。对于一些无法识别的错误，对其进行手动开洞，后期通过二维出图功能将带有标注的图纸导出，如图10所示，对原有的图纸进行改进，解决了后期施工阶段孔洞尺寸不正确、孔洞定位不准等问题，提高了施工效率。

表2 部分碰撞报告

3.3 综合支吊架布设

传统的设计图纸一般只含有建筑、结构、给排水、暖通、电气图纸，并未专门对支吊架进行图纸说明。因此，对于综合支吊架的布设，主要是靠施工人员根据现场的情况，按自身经验和国家规范进行布设，难以保证

对碰撞报告进行分析，主要管道存在的碰撞类型大致如下：

（1）由于净高不足、预留空间不够，管道与建筑、结构发生碰撞；

（2）管道标高不正确导致风管与管道发生碰撞；（3）管道与管道直接发生冲突碰撞。

根据不同的冲突类型对三维模型进行修改，在Revit平台应用Magi CAD软件对发生冲突的地方进行单独展示，如图7、图8所示，便于BIM技术人员查看及修改，修改完成后进行碰撞检测直至零碰撞。导出的报告如图9所示。

图7 管道发生碰撞图

图8 管道碰撞修改图

图9 Magi CAD导出碰撞报告

图10 办公楼二层局部孔洞预留图

3.2 孔洞预留

传统的孔洞预留施工过程中存在着“孔洞定位不准确”“孔洞尺寸不正确”这两个主要质量问题。经过进一步研究发现，引起这两项主要问题的主要因素有3个，分别是缺乏科学的图纸审查方法、缺乏管线专业协同作业方法和技术交底不透彻[8]。通过应用Magi CAD软件可以有效解决这3个问题，在各专业的模型整合后，对多专业模型协同设计，使用Magi CAD插件检测出支吊架的准确性和安全性；而且基于经验进行的布设，对于所需材料并没有一个明确的概念，易造成后期成本的浪费，而这些问题应用Magi CAD软件可以解决。Magi CAD软件能够在三维的虚拟环境下对支吊架进行布设，并根据实际情况在软件中设置对应的参数，对其强度进行自动核验确保安全性，导出强度核验计算书，对其综合性能进行核验，综合考虑安全、经济等多要素进行优化，优化修改后导出详细的图纸及清单，这就保证了安全性和准确性，提高了施工效率，有效避免了材料浪费、后期返工等问题。