BIM技術在機電工程中的應用

建筑中機電專業(yè)的管線布置設計比起建筑、結構設計來說要復雜得多，尤其是各種碰撞問題的解決，始終是一大難點。傳統(tǒng)二維機電設計圖紙在信息表達、可讀性、修改、更新、交互性和可視化等方面存在不足之處，在協(xié)調溝通中易存在問題而引發(fā)碰撞，從而導致在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)返工而增加成本。BIM技術的出現(xiàn)，是建筑業(yè)的一次全新的革命。BIM技術在機電建模中的應用已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑設計和施工的重要組成部分[1]。利用BIM建模軟件和建筑信息構建起三維的模型，模擬建筑物的真實信息。這種建模方式不僅可以提供更直觀的設計效果，減少設計沖突和錯誤，并提高設計的靈活性和效率[2]。

一、工程概況

本工程以某科技館為例，科技館的機電管線包括給水、排水、噴淋和消防管道、空調風和空調水系統(tǒng)管道、強電和弱電橋架?？萍拣^項目總建筑面積13254 平方米，建筑高度 36.9米。為一類中高層公共建筑，項目抗震設防烈度設計為 7 度。項目地下1 層地上7層，結構形式主要是鋼筋混凝土框架結構，采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。

二、BIM技術應用

（一）BIM 建模軟件

在眾多BIM建模軟件中，本研究選擇由Revit和MagiCAD構建建筑模型和機電模型，進行管網(wǎng)綜合優(yōu)化、碰撞檢查、空洞預留、設置支吊架。之所以選擇這兩款軟件是因為，Revit是我國建筑業(yè)中常用的軟件之一，而MagiCAD是在 Revit基礎上安裝的插件，兩者自成一體，減少了軟件間不兼容而出現(xiàn)的一系列麻煩。且二者容易上手操作方便省時省力，能解決多專業(yè)合作的問題，多專業(yè)交叉兼容性好、不存在專業(yè)壁壘、多專業(yè)合作可以實時修改；同時具有強大的聯(lián)動功能，平、立、剖面、明細表雙向關聯(lián)，一處修改，處處更新，自動避免重復勞動，減輕了審圖的工作量；節(jié)約成本，減少設計變更，加快工期，提高工作效率。

（二）模型創(chuàng)建

需要把各專業(yè)的二維設計圖紙轉換為BIM模型稱為“翻?！薄＝?jīng)過翻模將二維圖紙轉換為三維的BIM模型，由于科技館項目規(guī)模大、機電管線復雜密集，需要不斷調整和改動，才能保證構建模型的準確性。首先使用revit軟件創(chuàng)建科技館的柱、梁、板、墻、樓梯、門、窗等建筑模型，在使用revit和MgiCAD軟件創(chuàng)建水系統(tǒng)模型，包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)模型；電系統(tǒng)模型包括強電橋架、弱電橋架的建模；空調系統(tǒng)模型包括空調水系統(tǒng)和空調風系統(tǒng)。在機電管線模型繪制過程中，先分專業(yè)分系統(tǒng)進行繪制模型。初步排布方案確定后，各專業(yè)就可以協(xié)同建模了，建模在同一個樣板文件中建模，保證建模標準的統(tǒng)一、成果的一致性。在建模過程中，需要根據(jù)設計圖紙和施工要求，來設置管道的起止點、管徑、材質、連接方式等參數(shù)，并確保管道與設備的連接正確。

機電模型的繪制的基本要求，首先機電管線進行最優(yōu)排位，最大程度減少管道所占凈空高度，滿足建筑使用對凈空高度的要求。計算機電凈高時，尤其注意對標高嚴格要求而且管線較多區(qū)域的機電凈標高，更加需要重視。通常梁下500-700mm左右空間作為機電管線布置空間，具體可以根據(jù)現(xiàn)場管線實際進行調整。繪制過程要兼顧安裝美觀性，從整體考慮，遵循平衡、避免管線過分集中，分散原則，節(jié)省空間[3]。

給排水專業(yè)建模時各系統(tǒng)命名要與圖紙保持一致，按圖紙要求設置管線坡度，各類閥門按圖紙中的位置設置。暖通專業(yè)建模除包括風管和水管還有與管線連接的各種設備，如：風機盤管、風口、散流器等。電氣專業(yè)建模要求要建出強電橋架和弱電橋架的模型，同時注意強弱電橋架的連接位置的處理?？萍拣^的綜合管線包括給水、排水、噴淋、消防管道、通風管道、強電和弱電橋架，在盡可能滿足上述要求的前提下創(chuàng)建建筑模型和水、暖、電的模型.建筑模型如圖 1 所示。

（三）管綜優(yōu)化

機電管線的布置原則：大管優(yōu)先，小管讓大管；有壓管讓無壓管；電氣管線避熱避水，水管的垂直下方不宜布置電氣線路；水管和橋架布置在上層，風管布置在下層；如果同時有重力水管道，則風管布置在最上層，水管和橋架布置在下層[4]。

建筑、水、暖、電建模完成后，各專業(yè)模型進行合成也就是合模。將機電系統(tǒng)中的各個管線進行合模，即將不同的管道連接起來形成一個完整的管線系統(tǒng)。在合模過程中，需要注意管道的連接方式、角度、高度等，確保管道之間的連接緊密、無縫。在完成管線合模后，需要進行管線的調整。調整的目的是為了優(yōu)化管線的布置，確保管道的通暢、安全和美觀。

合模是管綜非常重要的一個環(huán)節(jié)，科技館實際項目中，留給機電設備管線的安裝空間一般在500mm~1000mm之間，由于管線復雜，空間也十分受限。合模后遵照管線布置的原則，在滿足凈空高度的要求下，應充分考慮各個管線之間的空間和交叉情況，避免出現(xiàn)碰撞。合理布置管線的路徑和高度，確保它們不會相互干擾?？萍拣^的機電管線布置是一個復雜而關鍵的任務，不同功能的空間對凈空高度的要求不同，同時需考慮安全性、可維護性和美觀性等因素。根據(jù)科技館的特點和功能，合理布置管線，確保其正常運行和展示效果。機電管線的布置應考慮安全和可維護性。另外，應留有足夠的空間和通道，方便維修和更換管線[5]。本項目管綜后模型間圖 2。

管線綜合時，凈高不滿足要求，可以移動部分管線的位置，當無法移位時，可以考慮風管是否可以變截面，原則是不改變風管的截面積，本工程也用到了這種方法，是很有效的管綜調整辦法之一。

（四）碰撞檢查

MagiCAD具有強大的三維協(xié)同設計功能，可以將機電管線的模型與其他相關模型進行檢測，可以自動檢測機電管線之間的碰撞。對專業(yè)內、專業(yè)間的碰撞問題進行檢查復核并形成詳細的碰撞檢查報告，可以根據(jù)軟件提供的沖突報告，快速定位和解決碰撞問題，及時進行調整和優(yōu)化。將繪制完成的科技館的三維模型使用MagiCAD進行各專業(yè)之間的碰撞檢查,生成沖突報告。MagiCAD可以生成直觀的可視化展示和報告，幫助更好地理解和分析機電管線的布置情況，通過可視化展示和報告，直觀地了解管線的碰撞情況，及時調整和優(yōu)化管線的布置。并對每層管線的縱向碰撞進行翻彎調整、避讓，也就是解決同層管線的碰撞，如圖3。

（五）支吊架與孔洞預留

管綜優(yōu)化完成后根據(jù)管道的布置要求，查閱相關文獻資料，和各個系統(tǒng)布置支吊架的標準，按照規(guī)定范圍，結合建筑和結構圖紙進行支吊架的布置和孔洞預留，利用MagiCAD的支吊架功能,在管綜模型的基礎上安裝合理的支吊架。

孔洞套管設置，進行管道各項參數(shù)的設置，先把管道套管的數(shù)值設置到本項目允許的范圍內，再依次設置風管和電纜橋架的數(shù)值，這樣就完成了孔洞預留的前期設置，首先選中范圍，選擇機電管線的管道，可以一個一個創(chuàng)建套管，也可以批量的進行創(chuàng)建，最后把每個管道、風管和電纜橋架都進行空洞管件的創(chuàng)建，完成了空洞套管的創(chuàng)建。        

（六）工程量統(tǒng)計與建筑效果

Revit是功能強大,將最終完成的模型生成并導出導出材料表，可以進行工程量的統(tǒng)計，對項目預算和成本控制起到重要的作用，Revit軟件內置的明細表包括管道、管件和附件等，可以為施工備料提供依據(jù)。同時 Revit模型可以導出gfc文件,gfc文件導入到廣聯(lián)達GTJ、GQI中進行土建和安裝工程量的計算，為項目管理單位提供了機電工程的材料量統(tǒng)計。實現(xiàn)了工程量與施工進度協(xié)同關聯(lián)，使管理方可以做到精細化管理，同時revit也可導出FBX格式文件，可以使用Lumion或DMAX對模型進行渲染，更真實的還原完工場景，給人以更直觀的體驗。

三、結語 

本文以某科技館工程項目為例，應用BIM軟件對機電管線建模，同時進行管綜優(yōu)化、碰撞檢查、孔洞預留和設置支吊架應用。可以為機電工程設計和施工提供很好的參考價值，得到以下結論：

ＢＩＭ技術的引入機電設計，可以完成整個模型的構建，用三維模型展示機電管線布置，使得設計師和施工人員能夠直觀地查看管線的布局關系，發(fā)現(xiàn)沖突、重疊和干擾等問題更加容易。同時為各專業(yè)設計師和不同工種的溝通建立了良好的平臺，可以在同一模型上共同工作，機電、結構、建筑等各專業(yè)的設計信息可以即時交流和協(xié)調，能夠直觀反饋設計問題，減少了大量修改設計圖紙的時間；同時三維模型反映了建筑、結構、設備之間的空間布置情況，為施工提供了參考模型，備料數(shù)據(jù)；同時為建筑終身管理、維護、維修提供了最細致的參考與定位。解決了傳統(tǒng)設計中存在的各種隱患，實現(xiàn)了多專業(yè)間的協(xié)同，減少了后期的返工以及設計方案變更。通過碰撞檢查、管綜優(yōu)化，支吊架設置和空洞余留能夠有效地解決實際施工過程中出現(xiàn)的大部分問題，為水、暖、電協(xié)同設計提供便捷的途徑，對后期項目施工有巨大的指導作用，有助于減少施工過程中的困難和問題，提高施工效率，可以保證高質量完成項目，同時也降低項目的施工成本和未來維護的費用。

revit軟件功能強大，revit模型可以導入GTJ、GQI、Lumion、3DMAX等其他建模軟件，為建筑計量計價、建筑表現(xiàn)等其他功能提供模型支持。

本文來源：《產品可靠性報告》http://m.00559.cn/w/kj/32519.html