基于BIM技术的设备吊装模拟分析

基于BIM技术的设备吊装模拟分析

吴津1杜鹃2

1天津生态城环保有限公司天津市300450

2天津市富龙房地产开发有限公司天津市300450

摘要：随着BIM技术的深化与不断成熟，将BIM技术与吊装模拟技术相结合，利用BIM技术，在虚拟环境中建模、模拟与分析设计，提前实现吊装过程的数字化、可视化越来越成为主流。通过模拟吊装，可以优化吊装方案、优化吊装过程，利于吊装管理，提前发现实际施工中的问题，通过模拟分析找到解决方法，进而确定最佳吊装施工方案，用于指导真实的施工。基于BIM的模拟吊装技术模拟吊装可以提前分析出吊装现场的潜在问题，使得设备吊装更安全，更经济。大大降低吊装的实际成本。

关键词：建筑信息化；模拟吊装；分析

1吊装模拟

设备吊装施工过程中涉及到各专业的施工区域、人流路线、材料堆放位置、设备吊装路径及避让区域等。为避免不同专业的交叉施工现象，对设备吊装进行了模拟和优化。设备吊装不仅仅局限于吊点，起吊高度，安装、检测的空间布置，而是一个系统的融合于土建有限空间以及诸多机电专业前提下的优化过程，BIM吊装模拟这使得设备吊装更科学，更经济，更合理。

BIM设备吊装模拟，就是在多维的信息空间中，将设备吊装放置于一个映射现场实际施工条件在土建有限空间以及又有机电其他专业的交融下的虚拟完整的设备吊装过程，当然更重要的是技术模拟吊装可以提前分析出吊装现场的潜在问题。BIM实现了整个吊装现场的实际施工模拟，方便吊装参与方发现潜在的实际问题，并进行吊装方案的修改以及进度调整，吊装过程的整体优化和控制。

模拟吊装的特点包括：先试后吊。正式因为它的这个特点大大降低吊装过程的问题，节约成本。分析优化，对吊装方案进行分析与优化确保可施工性。

2传统吊装中的冲突

在实际的安装过程中，大型设备和管道需要从材料堆放区运送到实际的安装位置。整个运输过程往往会受到已完工程的限制。因此在设备吊装模拟时，需要对重点部位进行运输模拟。同时大型管道和设备在具体安装时也会受到已安装完成设备的影响。安装某一设备时，需要的不仅是设备的实体空间，还需要一定的人员工作空间，如果工作空间太小，会影响安装的效率。

当设备选型确定以后，接下来就是将设备以最优的经济效果吊装在有限空间内。通过BIM的设备吊装模拟，将以最经济的方式将设备与建筑安装空间更好融合。传统的方案设计过程中，各专业相对独立，不能更好的考虑各专业的协同作用等，需要后期调整和反复修改，影响整个吊装的的工作进度。

暖通专业的承包商希望BIM暖通模型可以支持部分风管和空调水管的提前预制和安装，同时指导实际的施工和安装。目前一些大型的承包商有能力实现暖通设备的安装，但是由于设计的不确定性和施工变更，暖通设计方案的正确性无法最终确定，因此很难实现大规模的预制装配生产模式。同时，暖通专业在整个机电系统的设计中占有很大的比重，同时在设计与安装过程中都有一定的优先权，自身布局的不合理，在吊装模拟时会显现。在设备尺寸巨大，施工场地狭窄，出入口又受到相邻设施的限制的情况下，结构封顶后进行设备的吊装就会碰到施工工作面受限的问题，会直接影响机电施工进度和成本。

3基于BIM技术的吊装模拟优势

基于BIM技术的设备吊装模拟方案具有更好的优越性。

首先，BIM技术有效解决了模拟吊装施工方案中的可视化问题。传统方法下，方案设计人员只能借助平面、立面和剖面图来表现设备的空间关系，在方案的修改过程中需要反复执行平面到空间的转化工作，耗费了大量的人力，也很容易出现漏洞。而基于BIM技术的设备吊装模拟分析在空间实景环境下进行，易于观察，修改及时可见，免去了中间过程，提高了方案修改工作效率，出错几率小。

在线三维吊装模拟是一套吊装方案辅助设计系统，利用先进三维计算机技术，融合实际吊装施工中的计算模型实现机械设备参数化选型、站位设计以及吊装过程的三维动画模拟。系统内置大量设备性能数据，用户可以通过设定检索参数快速定位满足要求的起重机及工况，同时提供了大量设备及现场环境、构件、吊耳等辅助吊装设备的3D模型，使用户快速建立吊装模拟环境。在实际施工前，对吊装过程进行模拟，今早发现可能发生的失重、碰撞等问题，提供吊装方案的可行性及安全性，并降低成本。

把设备在三维模型中显示出来，考虑加入支吊架的形式和尺寸后狭小空间里支吊架在转变成综合吊架，在实际设备吊装过程中，管道、设备等安装是有先后顺序，不是一步到位的。安装好的机电其他专业，将会直接影响后续的设备是否能吊装到指定的空间位置。在分析论证分时将已有吊装方案直接映射到现实的土建环境中，模拟吊装进行空间验证和分析，确保工人有足够的空间进行操作，便于安装和节约施工成本。

同时吊装模拟可以便能有效的解决这上述提到的传统吊装的存在的弊端，避免现场损失，减少不必要的返工和浪费。

4案例引入

位于中新天津生态城南部片区的生活垃圾收集运输工程，大型设备安装受到实际土建空间限制较多。例如垃圾分离器，尺寸、重量较大，难以运输。可充分利用吊装模拟，事先预留空间并且避免管线碰撞。通过模拟吊装，可全面呈现出从设备堆放位置，运输路径，吊点布置，预留等吊装全过程，在可视化的模型及周边环境的映射前提下，可以确定设备的卸车地位于何处，使其靠近安装位置，避免设备二次搬运。再通过手动液压拖车运输到指定吊装位置。按照安装要求可在实际模型下确定钢梁上预埋螺栓、吊点打孔、以及墙体上穿墙管开孔的具体位置和尺寸，避免实际施工中的位置偏差引起的其他安装冲突和工期的延误。在实际的抽风机+电机吊装下，其他先行专业管线等的预留都可以确定具体尺寸标准。再如垃圾集装箱，加以集装箱导轨，集装箱移动器，集装箱移动控制器构成整套系统。这些系统辅助垃圾集装箱进行吊装。在吊装过程中，需事先考虑空间位置，起吊高度及运输路径。基于BIM技术的设备吊装模拟方案可以有效地分析并解决这一难题。这一技术虽处于起步阶段，但发展前景不可限量。通过设备吊装模拟从设备卸车堆放、运输路线、安装区、吊点的预埋、工作平台搭建、起吊、安装等全过程安装方案都可以确定。根据后续现场跟踪情况，通过模拟吊装，来指导精细化施工，防止因空间冲突而引起的事故和工期延误。缩短了工期，节约了工程成本，产生了良好的经济效益，也提升了管理水平和管理效率。

5总结

在机电安装工程中，进行吊装模拟有着极大的意义。大型项目的管线系统较多，大量主管出入，而设备吊装又是在其他专业先行的情况下进行，不同专业的施工队伍较多，确定设备和管道的安装顺序非常重要。安装施工中，空间吊装方案的合理设计直接关系到工期、造价和工程质量，需要引起参建人员的重视。运用基于建筑信息模型的设备吊装模拟分析，发现装配过程中的问题，帮助设计人员改进方案是一种经济可靠的方法。施工中经常存在抢工现象，某系统的管道敷设完成后，造成其他系统安装空间不足的情况时有发生，因此产生的返工不仅延误工期，而且增加了施工成本。在设备吊装前，利用BIM平台进行吊装方案模拟，能够有效解决上述问题通过案例验证了BIM技术在项目机电吊装中的应用价值。通过吊装模拟，能够优化施工方案和进度计划，提高施工技术和现场管理水平。进而形成三维的可视化模型，进行施工模拟，给施工过程提供技术指导。

参考文献：

[1]汪军，基于BIM的MEP方案可施工性论证与优化研究[D].[硕士学位论文]重庆；重庆大学，2014.05；43

[2]李慧，BIM技术在大型公共建筑机电安装工程中的应用研究[D][硕士学位论文]郑州；郑州大学，2016.05；29

[3]姜晓龙，BIMJI技术在机电安装工程中的应用研究，[D].[硕士论文]。吉林；吉林建筑大学，2017.06；27

[4]黄炜，基于BIM的安装施工空间方案模拟[J]，1-5