BIM 技术在机电安装工程设计阶段中的应用研究

刘天君

四川成都 610000

摘要：BIM技术的应用研究是建筑业信息化管理和数字化建造能否实现的关键。目前国内BIM技术的应用依然处于起步阶段，机电设计单位仍以二维设计为主，局部应用BIM技术为辅；机电安装单位则是各自为战，信息模型不共享；运营管理单位档案混乱，数据缺失问题严重；建设单位无法高效及时掌握项目进展情况。本文通过Revit 管线综合模拟，对幼儿活动室提出的三种送风方案从空间占用、净高、初投资、水平和竖向温度分布等方面进行了分析，得出以下结论：（1）由BIM系列软件建立的模型无论从实用性、美观性、功能性等方面来比较都具有相对的优势。（2）设计阶段采用 Navisworks Manage 进行管道综合碰撞检查是传统制图不具有的优势。（3）在设计阶段使用Revit、Navisworks Manage 相结合的建模及管线综合功能可以协助空调设计方案的制定和从空间占用、管道布置、净高、初投资等方面进行比选。

关键词：BIM技术；机电安装工程；设计阶段；

1引言

BIM技术在公共建筑机电设计阶段的应用主要包括可视化设计、正向设计、协同设计、管线综合、碰撞检查、管线深化和优化、性能化分析、逐时负荷模拟、工程量统计和造价计算等。虽然BIM技术可实现建筑全部信息的数字化表达，可在项目的全生命周期应用，且在我国的应用已经进入到快速发展阶段。但是由于设计、安装、运营的委托是分阶段确定的，施工仍然要求依据CAD出图，BIM技术对于硬件、软件、人力、学习等配置的要求较高等原因，目前多数项目仅建立模型作为加分项，或者进行CAD图纸的翻模工作。真正利用 BIM正向设计技术开展设计工作的不多，进行分析工作的更少，但是，设计阶段的信息模型是建筑全生命周期的开端也是基础根基。

2建筑概况

以幼儿园建筑为研究模型。在研究该工程中建筑生命周期的不同阶段根据实际遇到的问题选取了具有不同功能特性的房间，选取BIM概念下的核心建模软件Revit、深化模拟类软件Navisworks、能耗分析类软件Energy Plus 等进行模拟分析研究，从不同角度论证BIM技术在建筑机电安装工程的全生命周期内均能够起到传统平面设计无法匹敌的作用，并且能够提高工程收益。

在设计阶段选取该幼儿园建筑中具有较多功能的幼儿活动室作为研究对象，该房间原设计不加吊顶，空调设于走廊一边侧送风，因为自动喷淋系统的增项变更而需要对空调设计方案进行调整。幼儿活动室的建筑面积为91.2m²，进深12m，开间8.4m，层高3.6m。主次梁 相交，尺寸分别为500mm×300mm×12000mm和500mm×500mm×8400mm。房间朝南，南北分区，其中北侧为休息区，用于幼儿午间休息，南侧为活动区，是幼儿日常学习、玩耍、用餐的活动范围。

3. 建筑模型建立

3.1 Navisworks综合管网碰撞检查

Navisworks Manage是BIM概念中的核心建模软件Revit的强化辅助软件。将已建好的Revit模型导入Navisworks当中进行再加工是设计阶段一个重要的工作环节：综合管网碰撞检查。通过对三维项目模型中潜在冲突进行有效的辨别、检查与报告，Navisworks Manage能够起到减少错误频出的手动检查的作用。Navisworks Manage支持用户检查时间与空间是否协调，改进场地与工作流程规划。通过对三维设计的高效分析与协调，用户能够进行更好的控制，做到高枕无忧，及早预测和发现错误，避免因误算造成的昂贵代价。

Autodesk Navisworks Manage能够将精确的错误查找功能与基于硬冲突、软冲突、净空冲突与时间冲突的管理相结合。快速审阅和反复检查由多种三维设计软件创建的几何图元，对项目中发现的所有冲突进行完整记录。检查时间与空间是否协调，在规划阶段消除工作流程中的问题。基于点与线的冲突分析功能则便于工程师将激光扫描的竣工环境与实际模型相协调。

3.2 设计阶段检查结果

使用Navisworks碰撞检查相较Revit自带碰撞检查功能，其工作界面更加友善，对于计算机的配置要求更低，但使用Navisworks碰撞检查得到碰撞结果后需要返回Revit中对模型的碰撞问题进行修改。Navisworks进行碰撞检查的主要步骤为附加文件、进行碰撞设置、依据碰撞报告，确定碰撞点信息。通过确认ID、图像、轴网位置等信息，返回Revit中对碰撞问题进行修改，最终达到建筑模型无碰撞问题的结果。

采用Navisworks可以图文并茂的形式清晰反映出现碰撞问题的位置及其原因。Navisworks提高了模型优化的效率，可减少反复寻找检查模型的重复工作，能够提前化解施工阶段各专业间的矛盾。解决检查出的碰撞问题的方法是：找到出现问题的具体位置，通过对模型的局部管网或建筑等进行微调进行修改，确保各部分之间相互不再出现碰撞的问题，进一步使模型得到优化。在传统的深化设计方法中，常常会因为平面设计空间感不强的原因，忽略管线贯穿预留孔洞的情况。在现场施工时也会出现由于管道位置变更造成预留孔洞无法使用，进而导致现场凿洞的不良情况，严重影响施工阶段的工程进度和工期，存在破坏已完工程的潜在危险。

4. 组织方案比选

4.1 设计方案的Revit模型建立

幼儿园建筑在设计之初未考虑自动喷淋系统，在施工前因不符防火规范的要求被强制要求修改设计增设，空调设计方案和装修方案需要随之进行调整，增设全室吊顶，为此依据空间占用少、净高大、经济的设计原则提出了三种空调调整方案，本文利用BIM建立模型进行研究来确定最佳调整方案。选择Revit软件建模，通过精准确定三种方案中空调机等设备的位置高度来提高方案模拟中的精确性，并利用BIM模型的可视化功能检验其安装效果。

考虑到该幼儿园为独立建筑，未设置机房，层高低，且周围建筑均非空调建筑，故采用多联机系统，将室外机设于屋顶。三种方案分别为顶送四面出风、西侧送和北侧送，依次对应为方案一、方案二、方案三，其中顶送方案中空调机采用四面送风中间回风而不是一般的顶送风口分设的风管送风方式。幼儿活动室的净高依据基于Revit软件建立的幼儿园模型及自动喷淋、空调冷媒管和冷凝水管道的综合模拟确定。

4.2 设计方案的造价比较

通过设备选型计算，确定方案一的空调设备为两台型号为RFT(D)22MX(N)的四面出风嵌入机，方案二、三的空调设备是两台型号为RFUT(D)22MX-C(N)的低静压侧送风管机。三种方案的初投资计算结果，通过分析方案一，层高2.4m，12480元；方案二，2.3m/局部2.1m，10500元；方案三，2.3m/局部2.1m，10460元。通过分析可知三种方案的初投资差别并不大，其差别主要涉及设备的选型。通过气流组织模拟、造价计算、Revit层高模拟等方面的综合性比较，选择方案一即顶送中间送风四面回风的布置方式为最佳方案。。

5. 结束语

本文通过Revit 管线综合模拟，对幼儿活动室提出的三种送风方案从空间占用、净高、初投资、水平和竖向温度分布等方面进行了分析，得出以下结论：（1）由BIM系列软件建立的模型无论从实用性、美观性、功能性等方面来比较都具有相对的优势。（2）设计阶段采用 Navisworks Manage 进行管道综合碰撞检查是传统制图不具有的优势。（3）在设计阶段使用Revit、Navisworks Manage 相结合的建模及管线综合功能可以协助空调设计方案的制定和从空间占用、管道布置、净高、初投资等方面进行比选。

参考文献

1. 郑国勤，邱奎宁．BIM国内外标准综述[J]．土木建筑工程信息技术，2012(01)：32-34．

2. 张瑶．BIM 技术在暖通工程设计、施工中的应用及研究[D]．吉林建筑大学，2018.

作者：刘天君，身份证号：513026196912023058。