基于 BIM技术的机电施工材料控制方法探讨——以随州万达广场为例

杨均 彭洋 张文涛 汪科尔

中建二局第三建筑工程有限公司 北京市丰台区 100070

摘要：BIM技术经过这么多年的探索应用，工程领域不同类型的多数企业，已经走进如何发掘BIM技术革新所带来最大化、全面化的应用价值，探索BIM技术在不同方向应用方式的深水区。本文以随州万达广场为例，结合BIM技术，建立建筑结构及机电全专业信息模型，并进行机电管综深化设计，导出材料设备明细表，作为项目材料控制的基础。结合项目资金计划、施工进度计划、劳动力计划、材料设备排产周期对项目材料设备从采购、运输、安装进行全程精细化控制，减少资源浪费，节约成本，达到降本增效。

关键词：管道综合；BIM应用；材料控制；节约成本；利益最大化

0引言

材料控制是项目成本控制的基石，对建设项目的重要性是不言而喻的，长期以来，建筑业浪费现象严重，建筑材料使用率低及施工能源的消耗是我国建筑业浪费的主要因素，因此，施工过程中资源的合理控制对施工成本的控制极其重要^［1］。BIM（Building information Modeling，以下简称 BIM）技术具备信息量丰富、可多维度分析、数据可分类等优势，能为施工阶段材料控制提供较准确的工程量，对施工阶段成本控制具有重要的实际意义^[1]。从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

1、建筑信息模型的建立

1.1工程概况

随州万达广场位于湖北省随州市,神农大道和编钟大道交汇处,滨湖体育场对面。是集购物中心、银行、商铺、运动集合店、宝贝王、次主力店、大玩家、影院、早教、健身、 餐饮及地下车库等于一体的大型城市商业综合体，定位湖北省“楚天杯”、国家优质工程。

本项目总建筑面积:157889.69m²,其中:地上建筑面积113175.84m²，地下建筑面积44713.85m²；建筑高度24.75米(室外地面至建筑女儿墙顶,规划高度) ，分为地上地下共计五层：地下一层以地下超市、超市外场区、设备用房、地下车库等为主，地上一～三层以室内步行街商铺、室内步行街餐饮商铺、次主力店、银行、娱乐门厅、超市入口、金街商铺等为主，四层以大玩家、健身、影城、商管用房、员工餐厅为主。本工程机电专业主要涉及暖通空调、给排水、电气、小市政等专业。

1.2 BIM模型建立的要点

BIM模型建立之前，各专业管道系统和电缆桥架拟使用材质及连接方式，必须和现场施工一致。

⑴给排水专业中系统众多，不同类别管道材质均有涉及，在建模过程中既要详细参照设计说明，同时也应结合现场施工单位实际工艺流程，避免模型与现场不符，导致材料明细表不准确，无法进行切实有效的材料控制。

表1 给排水专业各系统建模要点

⑵暖通空调主要包括空调水、空调风、防排烟系统。本专业中，不同厚度、不同使用功能，不同使用位置的水管、风管，采用的连接方式，施工工艺也是不同的。在建立模型的过程中应立足设计说明要求，结合现场实际进行模型绘制。

表2 暖通专业各系统建模要点

⑶电气专业根据模型要求建立的level等级，分别建立电缆桥架系统、配电箱、灯具、插座开关模型，重点在于强弱电井、变配电室的深化。

表3 电气专业建模要点

2、机电管线综合排布

2.1机电管线综合排布原则

小管让大管，越大越优先；有压管道让无压管道；不保温管让保温管；一般性管道让动力性管道^［2］；强、弱电分开设置；电气避让热水及蒸汽管道。管线综合排布，严格按照前述基本原则的同时，还需考虑施工工艺、工人安装操作空间、后期维修更换空间。

图1 随州万达广场机电管线综合排布原则

上述剖面图仅表示最不利点处的管综排布标高原则,同一防火分区内，净空高度在满足最低要求基础上保持一致。

2.2机电管线综合排布注意事项

结合随州万达广场在管道综合排布、现场安装、开业运营等不同时期遇到的困难和问题，对前期BIM深化设计提出以下建议：

⑴管综排布目的：减少碰撞，避免拆改；抬升标高，提高视觉效果；优化工程量，综合排布后的工程量一般不超出原图纸工程量。

⑵建筑结构中，不同位置，框架梁大小不一致，选取框架梁出现次数中位数，作为参照梁。

⑶地下室排布需满足货车通道的净空高3.6米、2.8米的要求，行车道不低于2.8米，车位不低于2.6米。

⑷管综排布不能在一跨区域内过度集中而在旁边跨区内空白，要均匀分布。2.6米是极限位置最低标高要求，在有条件区域整体排布标高能上调的必须上调。目的是为减少支吊架重量、增加地面净空高度，减少视觉压抑感。

⑸管综排布时，需考虑阀门、送排风风机、落地式空气处理机组（滤网、电机）、吊装式空气处理机组的检修空间、操作空间。尤其是楼上公区走道空气处理机组的检修空间不得小于600mm，吊顶检修口上方不能有桥架、管道。

⑹本工程桥架不做叠层排布，若标高受限区域需叠层排桥架的，提前沟通。桥架最高标高为梁下50mm,尽量抬升标高，减少翻弯。多趟桥架同向排布时，桥架横向距离超过2m时，中间必须设置不小于300mm的操作空间；桥架下方管道排布时，需考虑后期上方管道桥架检修的上人通道。

⑺管道排布时，按照单管单支架考虑（万达要求），管道间距应大于100mm,最不利位置处不得小于50mm;管道碰撞除上方存在桥架处需下翻外，一般进行上翻弯，避免管道存水，更加美观。

⑻屋面排布时，需考虑在屋面有环场通道，方便后期设备更换维修。

⑼所有管网排布时，需结合现场实际的预埋孔洞，杜绝因深化设计后需重新开剪力墙洞的现象。

⑽管网综合碰撞检查过程中，需要考虑管道支架造成的碰撞及标高冲突，特别是吊顶区域。

⑾制冷机房、变配电室、消防水泵房等大型机房有大量吊装管道、桥架区域，照明灯具若是吸顶的则改为线槽灯，考虑最低标高。

3、依据材料计划进行工程量统计

3.1工程量统计

BIM模型的准确建立；符合实际现场施工的管道综合排布深化设计，是保证材料控制精确、切实有效的基石。根据最终的BIM深化模型，通过明细表功能，获得水系统不同材质管道长度，管件、管道附件个数；风系统风管面积，风管管件、风管附件个数；电缆桥架长度、电缆桥架配件个数的工程量明细表。本文中不在描述具体操作步骤，通过各类插件比较应用，推荐使用revit原生材料明细表功能，进行分专业、分区、分楼层工程量统计。

3.2材料控制要点

项目材料控制是综合性的、全方面的协调管理，需要结合项目资金使用计划、施工进度计划、现场劳动力计划、劳务单位分包情况、材料设备排产周期进行综合考虑。项目的资金使用计划是上下波动的，类似正弦波段；资金使用计划的峰值比劳动力计划峰值早一个月；施工进度增长幅度与劳动力增加呈正相关。

机电设备材料包含暖通、给排水、电气等专业，既包含制冷机组、锅炉、冷却塔体积大、供货周期长的大型设备，又包含各种材质的管道、电缆、电缆桥架等周期短的，但需求量特别大的材料，必须结合现场施工进度，分批排产、分批到货。项目设备材料控制，应注意：

材料设备到场不过分提前或滞后。设备材料若过分提前会造成资金紧张，到场后，场地狭窄，造成二次搬运；增加设备材料保管费用，损坏、锈蚀风险；若滞后，则会造成窝工、索赔。

材料设备按计划分批到场，项目的资金使用计划、施工进度计划、劳动力计划都存在峰值；部分体积小，易保存材料可以提前采购，避开资金使用高峰，减少资金周转压力。

按不同分包单位施工区域生成材料总计划，进行材料控制，分批到场，责任到人。

建立健全有效材料申领、使用、变更制度，精细化控制。

4、结语

BIM技术的发展，一定是回归到价值驱动，为项目建设参与各方带来切身的利益，才能有更加广泛的、深层次的应用。把BIM技术与现场施工相结合，在BIM模型的建立之初，机电管综深化设计时进行管控调整，提前规避BIM模型与现场施工不符风险，为项目材料设备控制提供准确的、适用的数据；根据项目资金、劳动力、施工进度及材料设备排产周期合理制定到场计划；利用准确的设备材料数据，按各家施工单位责任区域材料总数发放材料，做到精细化管控。最终在参建各方共同努力下，避免了材料频繁二次搬运，浪费大幅度减少，实现为项目节约成本目的。

希望在今后的项目中，利用BIM技术进行项目的材料控制时，能结合BIM5D、二维码技术等进行更加深层次的探究应用，为建设参与各方节约成本，谋求利益最大化。

参考文献：

[1]李静，杜润泽.BIM 模型视角下建设项目成本与进度控制研究[J].价值工程，2016（1）：54-56.

[2]赵宏俊,吴银仓,叶雄峰,杨莅宇,朱伟.BIM技术在工程实践中的探索与应用[J].建筑机械化,2016,37(12):41-45