BIM正向设计在复杂公建项目暖通专业上的应用探究

摘要：采用BIM技术，完成暖通空调系统建模工作，对关键节点完成碰撞调整，在项目的设计阶段成效显著。以公建项目为例，阐述了BIM正向设计在暖通专业设计中各个环节的关键点，为类似项目顺利推进提供参考。

关键词：BIM正向设计； 复杂公建项目； 暖通专业

中图分类号：TU806文献标志码：A

0引言

BIM技术实质上是数字化的建筑技术，为未来建筑提供彻底改变当代建筑设计和运行维护的机会，它应用的最大价值在于打通建筑的全生命周期 ［1］。但是，BIM技术的具体实施有其复杂性，遇到了技术、资源、管理等多方面的限制，国内在过去十多年的工程实践中，大多采用BIM模型作为CAD设计成果的验证，通常称为“翻模”［2］。实现BIM的正向设计，对于复杂公共建筑中设备管线较多，可以避免翻模带来的重复工作，为建筑业的发展带来巨大的效益，使得规划设计、工程施工、运营管理乃至整个工程的质量和管理效率得到显著提高。

1暖通专业BIM正向设计

复杂公建对于暖通专业来说工作量较大，特别对于南方无集中供暖地区的设计团队，暖通设计人员配置不足，但是施工图时间节点通常以土建的节奏为准，相对二维设计，BIM设计效率较低。暖通在复杂项目中采用BIM正向设计，需要面对的两个问题，一是时间紧、二是任务重，同时设计过程如果出现修改，BIM模型的修改量很大，所以在设计之前要科学地进行任务分解和团队分工。

在任务分解上，可以首先采取拉长专业设计周期，合理前置设计任务。复杂项目往往会净高较长时间的建筑方案设计。通常的二维设计中，此阶段暖通专业并未开展实质工作，但为了减轻后期工作压力，暖通可以做工作：冷热负荷估算、设计说明的通用部分、调试项目需要的BIM样板和族库。随着建筑方案的深化，会提供DWG格式的平面图纸，当功能布局基本稳定后，暖通专业负责人可以开展用PL线在CAD方案图，初步开展防排烟系统、空调风系统、水系统主管路由布置，平面末端路由基本未完成后，进行专业方案评审，邀请专业的校对、审核审定及专业内部设计制图人员同时参加，既是对设计制图人员的交底，同时也是拉通校审专家，评审暖通系统方案，避免后期开展BIM设计时，因为方案问题导致返工。暖通设计方案评审结束以后，需要梳理对建筑立面效果影响较大的百叶及风井位置，还有暖通的主要风管水管的走向对净高的影响，将不利因素提供给建筑、装饰等专业，共同针对不利因素进行评价，提前找出应对方案。

在团队分工方面，分工的目标是在满足项目时间节点的前提下，提高效率、保证质量。提高效率的主要原则是减少尽可能减少专业内参与人员，协助会带来信息交圈成本，故沟通成本等非必要不增加内部协助人员。暖通专负是关键岗位，负责前期的资料收集，系统方案的确定，组织专家评审，负责检查BIM模型的落地情况，设计团队内部及外部协调对接，并跟水电设计人员初步商定风管、空调水管等主要模型的高度。BIM模型设计阶段，可以根据节点和BIM人员状况，安排较多的BIM设计人员介入，起初阶段链接暖通的CAD方案图纸进行建模，每个建模人员可以在建筑发布的统一轴网上分层建模，快速形成暖通系统主要设备图纸。地下室、屋面、一层及标准层是独立的任务单元在建模人员分配时可以按着单元分配。竖向的加压、排烟、新风、空调水立管等竖向系统，独立建模，便于核对建筑结构模型的准确性，特别是管井内梁的位置。暖通专业BIM正向设计流程详见图1。

建模过程可以参考的相关标准：GB/T 51212-2016《建筑信息模型应用统一标准》、GB/T 51269-2017《建筑信息模型分类和编码标准》、GB/T51235-2017《建筑信息模型施工应用标准》、GB/T 51301-2018《建筑信息模型设计交付标准》、JGJ/T 448-2018《建筑工程设计信息模型制图标准》、STG114-2022《建筑信息模型数据存储标准》及相关企业的内部标准。

暖通设计正向涉及的相关软件是Revit及二次开发的平台，暖通设计常用的插件包括BIMSpace机电及机电深化、MagiCAD及红瓦科技提供的族库大师、建模大师级设计协同大师，还有检查模型的工具Navisworks、Fuzor或Lumion。

2专业间的协作

BIM设计对比CAD二维设计比较大的不同是模型修改量较大，但是设计过程修改是没法避免的［3］。通常项目周期紧张，暖通专业属于中游專业，建筑方案还没稳定下来，施工图就开始配合了，虽然是正向设计，但不建议配合阶段就采用BIM软件，仍采用CAD跟建筑专业提资机房、管井等，同步进行专业内部的主要选型计算及主要系统路由方案绘制，待建筑条件基本稳定后，多安排BIM人员建模，在尽量短的时间内通过中心文件的形式完成初模搭建。暖通设计给电气设计的提资，通过Revit软件建立提资模板完成。管线综合阶段，机电合模，三个专业设计需要拉通人力分配，可以提高信息共享性避免无效沟通，进而提高效率［4］。水电专业相对地上地下管线校多，可以负责地下室的管线综合，地上部分及屋面以暖通管路为主，可由暖通专业负担调整管综。

3设计质量保证

BIM正向设计工作，相对CAD设计较为流程较为复杂，有观点认为需要引入国际标准化组织（ISO）的质量管理体系［5］，但是目前设计院BIM没有完全普及，特别对于年龄较大的审核、审定岗位，直接校审BIM成果有一定的困难。可以每周导出一版.DWG和.nwf格式文件，采用CAD按着通常的校审做法进行，通过可视化工具查看nwf格式的模型效果。这个做法虽然校审有一定的滞后性，但是也可以满足质量需求，另外采用这种方式校审，不需要打开模型，可以有效提升校审质量，针对有争议问题，校审人员可以跟BIM工程师直接针对模型沟通。

4案例分析

4.1项目概况

本项目位于合肥国家级高新技术产业开发区，集商业综合体、销售型商业、超高写字楼为一体，其中商业综合体面积约9.5万m2，地上5层，建筑高度29.4 m；地下2层，建筑面积约8.5万m2；超高层写字楼面积8.3万m2，39层，179 m。商业综合体部分采用的BIM正向设计，超高层办公楼采用BIM翻模（图2）。

4.2设计过程

项目周期跨度约8个月，进度流程详见图3。暖通设计总投入，专负1人、副专1人，建模人员5人，暖通专业负责综合体地上部分的机电综合，投入3人。采用的标准为国家标准：《建筑信息模型设计交付标准》；设计企业标准：《模型审查标准》；建设单位标准：《龙湖天街建造标准》、龙湖《BIM模型信息标准》《机电管线排布标准》《 CBB标准模块》。

项目模型组织方式见图4，暖通设计在初模阶段，建模人员单机建模，合模后均在本地服务器完成协同作业。暖通设计出图清单为：各楼层通风、空调及消防平面，风幕、水系统等相关平面大样均为Revit软件；图纸目录、设计说明、材料、各系统原理图等为CAD。图5为暖通设计团队负责调整的商业总图地上部分管综模型图纸。

4.3难点及措施

4.3.1提资问题

（1）土建提资：通过CAD协同提资后，建筑先返到CAD图上，然后再落到BIM中，比如夹层的风机房，落资较迟，暖通设计在BIM中直接绘图时，BIM中无机房条件，只能初步放置风机等，带来后期反复调整。

（2）电气提资：暖通BIM中绘图，电气设计接受的CAD条件，需要为电气提资专门设置提资样板，每次需要单独导图，相对于CAD协同提资，及时性或便利性不足。

（3）接受结构设计的条件：结构设计需要先进行电算，导出二维模型后翻模，结构模型更新很不及时，暖通BIM设计，需要一边对着结果的CAD图，一边改模型，无法直接核查结构的BIM模型。

4.3.2管综设计问题

水电暖设计分专业单独建模后，地上部分暖通设计调整管综，水电模型，需要调改的，仍然需要介入调改，需要复返拆分和合模，效率很低。

4.3.3校审问题

由于电脑配置及校审人员对BIM的熟悉程度不足。

最后采用的模式，采用Navisworks查看三维，结合项目网盘，在网盘审查图纸，仍然采用CAD版公司质量管理流程。

4.3.4管综路由规划

各专业内二维未进行主要管线路由排布，在BIM反向阶段进行深化时间太长，占用了三维建模时间。

改进措施：应在BIM正向、反向开展前进行主要路由规划、管综排布、设备布置，根据专负、校对等意见修改后进行优化调整，再介入三维模型搭建。

4.3.5设备房间聚集

机电专业所需机房布置聚集在一处，导致管线在竖向空间交叉严重，管综调整难度大，严重影响地下车库局部净高。建议在设计初期机电三个专业所需机房布置优化好方案，尽量避免设备房间聚集在一处，有效保证车库净高。

4.3.6管综原则

前期正向设计开展前未进行充分论证，各方意见未及时收集整合，后期管综原则有所调整。

改进措施：合模机电设计深化，与建设方确定前场公区、后勤走道、商铺、电梯厅等管线方案。

5总结

本文结合具体项目，针对暖通专业开展BIM正向设计过程进行全面分析，总结了在项目实施的过程中几个关键点：

（1）效率提升：BIM修改工作量较大，推迟启动BIM建模，前置项目方案、设计工具的准备、项目统一技术措施的等工作准备，待土建模型稳定以后，全面开始建模，可大大避免返工，提高设计效率。

（2）提资协作：风机房、风井主要提资在CAD中完成，BIM模型仅为校验；针对较大管路路由处，提请结构专业方案阶段关注，避免设置大梁影响空间净高；电气专业提资在BIM中完成，管综阶段逐步修改。

（3）质量管理：模型直接校审不变，且校审人员BIM技术不足，推荐采用BIM导出CAD+可视化工具校审。

（4）人力管理：项目前期，专负全面介入把控全局，初模阶段全面增加建模人员，管综和精模阶段控制人力投入，分區域拉通机电设计，专注配合调整模型。人力投入根据项目节点及团队人员能力分布综合考虑，平衡好设计进度和质量。

参考文献

［1］GHAFFARIANHOSEINI A， TOOKEY J， GHAFFARIANHOSEINI A， et al. Building Information Modelling （BIM） Uptake： Clear Benefits， Understanding Its Implementation， Risks and Challenges［J］. Renewable & Sustainable Energy Reviews， 2017， 75： 1046-1053.

［2］杨远丰.全面BIM正向设计的关键技术与管理要点［C］//第八届BIM技术国际交流会暨新产品展览会， 2021， 5： 1-11.

［3］蔡财敬.建筑机电（水暖电）BIM 正向设计研究 ［J］. 洁净与空调技术 CC&AC， 2021（6）： 40-49.

［4］文改黎.某邻里中心项目暖通空调BIM正向设计应用分析［J］. 暖通空调， 2022（2）： 258-260.

［5］黄高松，焦柯. BIM正向设计的 ISO 质量管理体系研究 ［J］. 规划与设计， 2018（9）： 74-75.

［作者简介］辛玉广（1985—），男，硕士，高级工程师，研究方向为供热、供燃气通风及空调工程。