基于BIM技术的机电工程设计与交付研究

基于 BIM技术的机电工程设计与交付研究

李瑞兴

中物联规划设计研究院有限公司

摘要：BIM技术应用于建筑机电工程的全寿命周期信息化管理，不仅能够有效解决我国现阶段机电工程项目中的各种难题，改变以往的粗犷式施工方式。利用BIM技术不断实现施工企业各专业的协同工作，有效地降低施工成本和提高施工效率，在施工过程中明显地提高施工精确度，为施工企业节约成本、提高质量，提升工期，不断增强机电企业在建筑市场的竞争力。基于此，本文主要分析了基于BIM技术的机电工程设计与交付。

关键词：BIM技术；机电工程；协同设计；数字化交付

引言

经济的发展、社会的进步以及科学技术的日新月异，各种新材料、新技术以及新工艺在机电安装工程中得到了迅速推广与应用。虽然机电安装项目在现阶段的建筑水平下存在着较多的施工难点，有许多施工过程的困难可能是人力无法完成的，但是通过对BIM技术的引进和灵活运用，能够帮助机电安装施工人员更好地进行机电项目的施工，促进建筑功能的更好实现。

1.BIM技术介绍

BIM技术,是利用工程数字信息,对建筑进行充分完善的描述。作为一种多维模型信息集成技术,其兴起应用的领域十分广泛。目前在全国已普遍应用,为工程项目建设创设出了完善的协作平台。在有效控制成本、把握工程质量等方面也有着积极的作用。利用BIM技术构建的信息模型,能够实现直观的模型观察,特别是对于机电安装中一些含有大量管线网线等方面,可以做到清晰明确定位,还能够对许多信息关系加以精准剖析。对提高机电安装效率、实现各个项目的管理业务流程优化等方面,有着积极作用。近年来，随着BIM技术在机电安装工程中的广泛应用，我国机电安装工程的整体质量和效率大幅度提升，而进一步加强对于BIM技术的研究和分析，对于推动机电安装工程的快速发展有着一定的现实意义^[1]。

2.BIM技术在机电安装工程管理中的价值分析

现阶段机电安装工程中,对技术水平要求更高,其系统设计也更加复杂,传统的二维软件绘制的机电综合图纸已经无法满足管线布置的需求。因此,尤其需要引入BIM技术,对于现有的机电安装所涉及到的管线进行重新的模拟,针对其碰撞情况采取有效的优化措施。BIM技术在机电安装施工管理时,也需要充分发挥出三维数字技术的应用优势,在诸多信息可视化模型构建中,为机电安装提供更加清晰直观的协作凭条,使之更加真实客观地展现在施工人员面前,方便其对内部情况随时查看,并作出调整改动,以保障管线施工工序进度以及安装等施工正常进行,从而实现全过程的动态跟踪管理,避免出现施工拆除和后续返工情况^[2]。

3基于BIM技术的机电工程设计

传统机电工程设计过程为水电暖等各专业分别进行本专业管线设计，设计完成后进行管线综合，对较为明显管线碰撞处进行优化调整。但由于各专业设计均为二维图纸形式，管线综合主要依据设计人员想象力进行工作，所以大量问题较难发现，由此给后期施工造成大量阻碍，经常会导致施工过程中碰撞及返工等问题的发生。

BIM技术在设计前期介入，由于其较好的模拟性及可视化特点，可对各专业管线进行分别建模，然后直接进行碰撞检查，导出碰撞报告，在此基础上对管线排布进行初步的优化调整。而在进行更进一步的深化设计时，提前对现场施工条件包括施工顺序、安装工艺、施工进度等内容提前收集，基于此对模型进行深度的优化，编制出一套系统、科学的管线布置及安装方案，使机电安装过程实现流程化快速作业。针对复杂节点，对模型进行细节拆分，制作视频对施工过程进行模拟，达到指导施工的目的。

建筑工程项目施工过程中，可在设计前期获得工厂提供的管件设备参数信息，对机电管线模型进行精细化建模，输入各项后期所需构件材料、位置、尺寸等信息，在管综优化的前提下对构件进行合理拆分出图，确保成品构件与BlM模型的精准对应。BIM技术的应用减少了人工放样，减轻了现场管理的压力，提高了施工进度，减少了人力物力的浪费，信息输入的全面性有效运用到后期，可提高全过程机电管理的质量，实现现代化的信息管理。

第一，三维模型建立

利用BIM技术，不仅能够在设计前期通过三维模型的建立来进行设计图纸的具象化，在施工后期还能够通过相应的渲染软件进行视频的制作和渲染，良好地展现出施工效果。现场根据图纸创建Ｒebro机电专业模型，现场有三个机电专业工程师，分工分区域根据图纸及现场进行层高分析，首先是图纸上分析，后必须去现场复核标高，对于现场与土建模型不相符的位置需要先对土建模型进行调整。调整好后便确定各专业管线所在标高^[3]。

第二，碰撞检查

基建工程开展碰撞检查的过程中,若遇到碰撞问题,需根据管路特性加以修改。修改时,要遵循先大后小的原则,即先布置较大的管径、造价较高的管道,后布置管径小且造价低的管道。在不影响正常功能使用下,也需要适当的调整其管道和桥路的规格,再由冷凝排水考虑。排气管在考虑上翻或下翻时,也要兼顾其管路的高度,更有利于排水。

第三，净高分析

在应用BIM技术过程中,应用三维模型也会给出一个具体的剖面图。工作人员可以通过剖面图进行适当调整,最大化减少施工过程中出现浪费。采用过滤器的方式对标高加以检测,根据相应要求,将最低的管线标高加以设置,并对过滤器所设计的颜色进行展示。若是管线标高无法满足相关要求时,过滤器会将设计好的颜色展现出来,有利于技术人员了解标高的实际情况,并做出有针对性的解决措施。

第四，综合支吊架设计计算

利用BIM软件对综合支吊架进行设计计算，出具支吊架验算书及材料用量统计表，进行规格优选并生成生产加工图，确保支吊架受力安全且经济适用。

4基于ＢＩＭ技术的机电工程交付

4.1模型交付

采用轻量化平台进行机电工程BIM模型交付，能够解决传统工程交付中存在的数据不兼容、利用率低、可读性差等问题，保证机电工程项目各参与方基于同一模型环境进行的数据传递、共享和交换，实现轻量化的模型交付。

4.2模型出图

基于三维模型的二维出图方式能保证专业内平立剖图、系统图、详图等表达的一致性和及时性，消除专业间设计冲突与信息不对称的情况。以Revit软件应用为例，为提高出图表达效率，可借助Revit API进行二次开发出图、标注和算量，实现管线综合设计图纸、特殊部位设计图纸等的快速表达^[4]。

4.3碰撞检测与漫游浏览

基于各专业模型，可进行专业内、专业间冲突和碰撞的检测，并形成检测报告。该报告的内容主要包括模型检测版本、检测规则、检测范围、碰撞位置、问题描述和优化调整建议、检测日期等。基于BIM技术的模型漫游是指结合虚拟现实技术，为各参与方提供身临其境的视觉、空间感受，并辅助完成多方案比选、可视化设计交底和可视化校审^[5]。

结束语

机电管线错综复杂，机电设备种类繁多，在施工过程中经常出现管线碰撞，净高不足，预留预埋定位不准确等问题，造成多次返工，增加成本，影响施工进度。而运用BIM技术可以对机电管线进行综合优化设计，通过碰撞检测及优化提前解决管线碰撞问题，合理优化净空高度，提高施工效率，有效避免后期返工问题。可见BIM技术对机电优化设计的价值不容小觑。

参考文献

[1] 黄军才，杜运坡 .BIM 技术在公共建筑机电设备安装工程中的应用研究[J]. 工程建设与设计，2020（2）：263-264.

[2] 胡德阳 .BIM 技术在建设工程机电安装中的应用分析 [J]. 名城绘，2020（4）：1.

[3] 南嘉菥 . 浅谈 BIM 技术在地铁机电安装施工中的应用 [J].科技致富向导，2015（18）：35.

[4] 刘学 .BIM 在机电安装施工管理中的应用和探索 [J]. 城市建设理论研究（电子版），2016（208）：51-52.

[5]胡金杰,秦久运,张民才. BIM 技术在地铁机电工程施工 管理中的应用[ J]. 暖通空调,2019(10) :23 - 24