三维综合管线布置优化技术

三维综合管线布置优化技术

蓝宗长

广东省工业设备安装有限公司广东广州510080

摘要：在现代建筑的机电工程项目中，管道综合性要求越来越高，针对大型项目机电管线复杂、二维设计不能完全满足施工要求，在建筑复杂部位引入三维设计。

关键词：3D；综合管线；优化；机电深化设计

三维综合管线布置优化技术处于行业领先地位，具有无可比拟的优越性：提供建筑设备行业的综合解决方案，具备适用于采暖、通风、空调、给排水、消防及电气系统设计的完整功能。一次绘制便可同时生成一维单线图、二维施工图和三维空间模型，可以在3种图形模式之间任意切换，设计结果中同时包含了专业计算功能。软件本身包含采用领先的Q模型技术（编制的拥有数十万种产品的基于设备生产商的真实产品数据库。强大的自动防碰撞检测功能可以轻松实现“智能”管线综合；既可以实现设计模型内部，如暖通空调、给排水、消防和电气专业，又可以实现对象和建筑对象间的碰撞检测。自动生成并更新剖面图，其范围涵盖了图纸内部和外部参照的对象、建筑对象。基于三维的自动生成预留空洞功能，轻松实现深化设计。

采用以MagiCAD进行机电安装图纸的综合深化设计，具体的应用有以下几个方面：

1）碰撞检测。二维图纸不能全面反映个体、各专业、各系统之间碰撞的可能；同时由于二维设计离散行为的不可预见性，也将使设计人员疏漏掉一些管线碰撞的问题。利用BIM可视化功能进行管线碰撞检测，在第一时间尽量减少现场的管线碰撞和返工现象，以最实际的方式体现降本增效，践行低碳施工的理念。现在出深化设计施工图的时候，是在模型检验通过以后，才用模型导出来施工图。

2）管线综合。如何实时地与土建、装修专业进行配合，合理的利用安装空间，一直是困扰行业的一个难点。采用于BIM专业软件可在项目开始阶段，进行机电专业的深化设计，在综合过程中满足各种国家规范要求，满足系统使用要求，尽量避免多余管件，减小系统阻力，考虑预留足够的检修空间，考虑实际管件的采购及制作，考虑支吊架的制作及安装。

3）情景漫游、录制动画。采用三维建模技术对建筑物内的工程管线及设备建立三维图像，在三维场景中行走有种身临其境的感觉。通过三维MagiCAD软件在Navigator环境中的快速定位、旋转、飞行，以及虚拟环境动态观察等功能。

4）生成剖面分析。二维地图与三维图像的空间和属性信息是完全对应的，两者之间具有信息同步更新、互动的特点并且便于进行对管线剖面分析。

5）系统平衡校核。通过三维深化设计得到BIM模型是真实系统在电脑中的虚拟反应，管道、设备、部件均包含完整的数据信息，可进行系统数据校核：校核原始设计所选设备的参数是否满足使用要求；校核系统最不利环路；计算阀门开度。

6）工程量统计。BIM模型中机电设备及管道部件都是来源于真实厂家产品数据库，通过BIM模型快速统计项目工程量信息，业主和施工管理人员可以对变更引起的成本变化进行快速、准确的评估，避免人工统计带来的误差和争议。

7）施工模拟进度控制。有了BIM模型即可实现四维模拟。通过它不仅可以直观地体现施工的界面、顺序，从而使总承包与各专业施工之间的施工协调变得清晰明了；通过四维施工模拟与施工组织方案的结合，能够使设备材料进场，劳动力配置，机械排版等各项工作的安排变得最为有效、经济。设备吊装方案及一些重要的施工步骤，现在都可以用四维模拟的方式很明确地向业主、审批方展示出来。

8）预制件加工。BIM模型可以多次使用及反复修改，机电专业的各类配件模型描述准确，因此我们可以利用模型来做预制加工，提高工作效率，也方便日后业主的维修维护，从而起到数据信息共享的作用。

碰撞调整前

碰撞调整后

由于各个专业系统的设备、管道交叉较多，可能会造成设备、管线布置方面的冲突，而施工单位由于具有现场第一手资料，对现场情况比较熟悉，结合自身解决施工技术方面经验，绘制的设备、管线综合平衡深化设计图较合理、实际。

大型机电工程设置综合支吊架，具有节约空间、布局整齐的优点。采用专业设计软件midasGen对综合支吊架进行优化设计，该软件现在已经升级到midasGen800版。该软件具有直观的用户操作环境，使用了计算机显示技术的通用建筑结构分析系统。以用户为中心的输入/输出功能，在复杂大型模型的建模、分析及设计过程中提供了卓越的便利性，大大提高了生产效率。该程序搭载了卓越的multi-frontal求解器和分析机理，以多样的分析功能和支持国内外设计规范的自动设计功能，为建筑领域结构分析设计提供最好的解决方案。

它亲切直观的用户界面，体现在：先进的图形处理技术，颜色、透明度、明暗的调整功能和出众的渲染效果；多样的模型表现功能，三维效果、透视功能等。操作简便的菜单系统；无次数限制的撤销和重做功能；最大限度地降低用户输入时的失误。该软件还能与CAD以及其它有限元程序的数据交换功能；具有卓越的输入和编辑功能，多种建模环境，CAD形式、文本形式、表格形式、多窗口建模等；内含多种高性能的有限元：桁架杆单元、一般梁单元、变截面梁单元、平面应力单元、平面应变单元等；具有强有力的分析与设计功能：无节点数、单元数限制、无荷载工况、荷载组合数量限制等；具有强大的后处理功能：内力验算结果（内力图、等值线图、图形及文本文件）、应力验算结果（应力图、等值线图、图形及文本文件）等。

综合支吊架优化设计技术是按以下程序实现的。首先，根据施工图用magicad三维机电设计软件进行深化设计；然后根据magicad深化设计结果在midasGen建模、加载、计算、优化；第三，根据优化计算结果，生成二维和三维图，导入到CAD进行尺寸标注，出施工图；最后，对于常用支吊架进行标准化、系列化设计，形成我单位支吊架工艺标准。

结语：本文介绍了几个软件在机电工程综合管线布置中不同的应用。由于各个专业系统的设备、管道交叉较多，可能会造成设备、管线布置方面的冲突，而这几个软件和施工技术人员由于具有现场第一手资料，对现场情况比较熟悉，结合自身解决施工技术方面经验，绘制的设备、管线综合平衡深化设计图较合理、实际，定能好各个专业系统设备、管道综合平衡深化设计及相关图纸绘制工作。