BIM技术在机电优化中的应用研究

BIM技术在机电优化中的应用研究

杨航

云南企国电力工程有限公司云南昆明650000

摘要：目前，随着社会的发展，住宅、商业建筑等将会得到更多的发展空间。设计建筑结构，设计者应首先判断结构方案的可行性，其次，还有后期综合管线布置的合理性，面对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。

关键词：BIM；建筑信息模型；碰撞检测

1.BIM技术的应用现状

在大型建筑中，往往大量的管道排布复杂，而在设计阶段也很难发现相互之间的碰撞，这就极易导致在施工过程中返工、窝工等一系列现象，造成人力、财力和物力的严重浪费。因此管线的碰撞问题值得重视。

为避免设计单位、承包商、业主等沟通不良造成的错误，有效降低冲突与变更设计，现在越来越多的单位、机构通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，显著提高效率，从而降低了工程生产成本，大量减少风险，保障工程按时按质完成。

2.BIM技术碰撞优势

(1)突破了二维图纸的局限性。传统的二维图纸碰撞分析是通过各专业工程师审阅大量图纸，共同讨论、分析管道交叉的情况，耗费大量人力和时间。另外，对于数量众多的碰撞点难以全部找出，情况也难以准确完整地记录。而BIM技术能很好地解决这个问题。

(2)有利于协调安装。工程师通过Revit软件，按照二维图纸进行各专业的1:1建模，利用BIM的可视化功能，形成三维的立体实物图形。通过BIM可以提高不同构件之间的互动性和反馈性，准确放置、调整管线的位置和高度，有效协调各专业管道的安装排布，使管道布置更加紧密合理，保证后期有足够维修空间的同时，又可以使空间的美观性得到保证。

(3)碰撞检测实现了管线优化和成本的节约。设计师利用Navisworks软件快速检查出机电模型中各专业存在的“错漏碰缺”问题，根据报告的结果反馈给相关设计人员进行优化完善，在施工前将所有管线的碰撞问题全部解决，从而在根本上解决各专业之间的碰撞问题，将原来需要实际改拆的工作运用电脑实现，省时省力还节约成本，避免材料的浪费。

(4)三维视图的模型动态展示增强了各方的沟通。传统方式下，业主方在审阅二维图纸时需具备一定的空间想象力，但通过可视化管线综合优化后的三维模型，不仅能全方位形象的展示管线的排布情况，还能通过空间漫游体验安装效果。施工方施工时也能将建筑的复杂位置对应BIM模型，节省了查阅多张图纸的精力，极好地保证了双方沟通的质量。

3.BIM技术碰撞优化思路

为有效解决施工时由于图纸设计失误带来的工程变更问题，现利用BIM技术在施工前这些碰撞点提前优化。

第一步:建立土建模型。以项目的各项数据信息作为模型的基础，利用Revit软件建立建筑三维模型，将建筑从二维平面转换成三维立体，实现了模型可视化，在之后与机电专业模型进行碰撞，也是机电模型建立的依据。

第二步:建立机电模型。根据图纸，分别建立水、电、暖各专业的三维模型。从需要阅读多张图纸才能掌握的系统到通过一个模型就能轻松快捷地熟悉，这也是之后分别进行机电各专业之间和机电与土建直接的碰撞检测的基础。

第三步:模型整合。由于Revit的土建和机电各专业模型是分开建立的，不能直接进行碰撞检测，因此需要先将它们汇合在同一个模型中。而Navisworks是之后进行碰撞检测的软件，同时在转化和操作模型时也能快速运行，所以选择在Navisworks中进行模型整合。

第四步:碰撞检测。通过对碰撞条件进行定义，可以检测出不符合施工要求的碰撞点，再返回交给原设计修改优化，然后继续检测，如此循环，直至实现零碰撞。此步骤在施工前完成，能有效避免后期施工时因为管线交叉冲突而带来的工期延长、成本增加的问题。

工程师根据检测结果，对管线的位置有针对性地进行合理优化，考虑管线的性能、美观、成本等因素，并为后期设备安装、检修等预留足够的操作空间，故管线交叉时，应遵循“小管让大管，附件少的让附件多的，有压管让无压管，冷水管让热水管，充分利用梁内空间”的原则进行优化。

第五步:模型应用，指导施工。设计方最终确认的最优模型，一方面设计方可以通过它直接出图，另一方面也是施工方进行施工的依据。

4.案例分析

4.1项目概况

某项目包括购物场所和酒店。项目的总建筑面积28859.87m2，地上建筑面积18472.87m2，地下建筑面积10387m2，其中建筑主体的左侧部分设有地下1层车库以及地上3层商业场所，右侧部分设有地下1层车库以及地上1～3层商业场所和4～6层酒店。通体采用钢筋混凝土框架———剪力墙结构。

4.2初始建模

(1)建立土建模型。

在BIM技术中，建立建筑物整体信息模型是一切开始的基础，该项目通过Revit建模软件绘制了整体的柱、梁、板、墙、门窗等，整栋建筑物已能见其形。以下为该项目的整体建筑模型，如图1所示。

图1建筑模型图

(2)建立机电模型。

在整体建筑模型的基础上分别绘制该项目的机电各专业模型，如图2所示，包括给排水、消火栓、喷淋、桥架、暖通等。

图2

(3)完成模型建立后，将模型导入Navisworks软件，通过“附加”命令进行整合。

4.3碰撞检测及优化

4.3.1碰撞检测

运行“ClashDetective”命令，定义机电各专业相互之间和机电与土建间的碰撞要求，运行检测，并生成列表导出报告。通过检测，共发现本工程存在6042处碰撞。

4.3.2碰撞优化

根据优化的原则，对碰撞点进行逐一优化，以下为项目的一处优化方案。

给排水管、消火栓管都与梁发生碰撞。此处管线众多，较为密集，因此先保证防排烟风管、消防水管、桥架和线槽处于核实的标高符合要求，即防排烟风管设在梁下500mm处，消防水管、给排水管设在梁下300mm处，桥架和线槽设在梁下200mm处。然后，管线交叉的地方尽可能利用梁上空间翻弯，给排水管交叉时的垂直净距为150mm。

5.总结

通过该项目土建模型和机电模型的建设，实际运用BIM技术完成项目管线的深化设计，确保多专业之间协作更有效进行，BIM贯穿整个项目的全寿命周期。碰撞检查以Revit软件为基础，不仅为设计单位提供三维的设计界面，而且使碰撞检查更精准、快捷。以此在多专业协同设计的过程中，各专业设计人员在设计上能保证更多的时间和精力，充分提高设计的质量，有力地展现了BIM技术在未来的应用前景。

参考文献

[1]彭笑川，刘丽.REVIT三维建筑模型较二维设计的优势[J].科技资讯，2016，14(02):1-3.

[2]程歆琛.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[D].长春工程学院，2017.