基于BIM技术的机电实验分析方案

李佳蔚

(中国铁建十四局集团电气化工程有限公司，济南 250014)

信息技术已经为制造业、电子业等行业带来了革新性的变化，而建筑业信息化程度仍属于较低的水平，随着社会文明的发展，建筑业已经开始向低能耗、低污染、可持续发展的方向发展。伴随着国外同行业日益激烈的竞争与挑战，应用信息化技术革新我国建筑行业是现阶段发展的必然方向。

1 当前研究现状

BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)，20世纪80年代出现的全新概念，是信息技术发展到一定阶段对建筑业影响后的必然产物。即通过一类软件技术整合，将建筑内全部构件、系统赋予相互关联的参数信息，并直观地以三维可视化的形式进行设计、修改、分析，并形成可用于方案设计、建造施工、运营管理等建筑的全生命周期所参考的文件。BIM的技术核心是由计算机三维模型所形成的数据库，这些数据信息在建筑全过程中动态变化调整，并可以及时准确地调用系统数据库中的各种数据，加快决策进度、提高决策质量，从而提高项目质量，降低项目成本。

自从BIM作为一种创新性工具与生产方式被提出后，已在欧美等发达国家引发了建筑业的巨大变革，并被无数的成功案例证明了其价值优势。BIM是信息化技术在建筑业的直接应用，其服务于建设项目的设计、建造、运营维护等整个建设生命周期。为项目各参与方提供了协同工作、交流顺畅的平台。其对于避免失误、提高工程质量、节约成本、缩短工期等具有巨大的优势作用。

BIM起源于美国，并逐渐被欧美、日本、新加坡等发达国家广发认同并采用，BIM应用在一些发达国家已经达到了极高的普及率。目前，在美国建筑业已经有一半以上的机构都在使用BIM，包括房地产开发企业、设计单位及相关咨询机构、施工单位等等，而美国军方也是最早应用BIM的受益机构。在美国政府的推动引导下，美国国家建筑科学研究院(National Institute of Building Sciences，NIBS)制定了美国国家BIM标准(National BIM S tan dards)创建了各种BIM协会。国内BIM应用还处于起步阶段，应用BIM的建筑企业很少，在BIM的分支领域已经有了许多成功应用BIM的案例，如奥运“水立方”场馆、世博场馆等。BIM技术在我国正在进入高速发展的轨道。

2 BIM模型及软件构造

BIM模型的建立基于BIM系列软件的组合，这些软件通常称为“BIM Authoring Software”，是称为BIM的基础。正是因为有了这些软件才有了BIM。常用的BIM建模软件包括四个部分:

(1)Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列，在民用建筑市场借助AutoCAD的天然优势，有相当不错的市场表现。

(2)Bentley建筑、结构和设备系列，Bentley产品在工厂设计(石油、化工、电力、医药等)和基础设施(道路、桥梁、市政、水利等)领域有无可争辩的优势。

(3)ArchiCAD，最早的具有市场影响力的BIM核心建模软件，但是由于在中国其专业配套的功能(仅限于建筑专业)与多专业一体的设计院体质不匹配，业务突破有限。

(4)Dassault公司的CATIA是全球最高端的机械设计制造软件，在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的市场地位，应用到工程建设行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑，其建模能力、表现能力和信息管理能力都比传统建筑类软件更有优势。

3 各专业模型构建

城市轨道交通机电安装工程中通风与空调、给排水与消防和动力、动力设备及区间动力照明系统三个专业的风管、水管、桥架和综合支吊架等在实际应用过程中普遍存在着管线冲突、相互碰撞的现象。为解决实际施工过程中管线之间的相互碰撞冲突，方便设计单位与施工单位相互协调沟通，进一步完善综合深化设计，采用BIM技术进行现场管线碰撞试验是当前最直观有效的解决方案。

本项目选取上海轨道交通11号线北段二期工程中的石龙路站作为碰撞试验测试环境。石龙路站位于云锦路，车站呈南北走向，计算站台中心里程为SDK39+80 4．766。车站为地下二层，岛式站台，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站总长度201 m，车站标准段宽度22．6米，站台宽度11．4米，有效站台长度140 m，站厅公共区面积1 669 m2，站台公共区面积面积为1 429 m2。采用Revit系列软件进行各专业模型构建，构建车站机电三专业结构图并构建车站结构图。

使用Revit MEP构建通风空调系统、给排水系统和动力照明系统三个专业的BIM模型，构建模型根据每个专业的不同系统进行区分。由于模型较大，故仅选取站厅层各专业大轴端设备区模型图。

通风空调系统包括车站公共区、设备管理区及车站范围内的车行区通风空调及防排烟设计，具体包括:车站区间隧道活塞/机械通风兼排烟系统;车站轨区排热通风兼排烟系统;车站公共区通风空调兼排烟系统;车站设备管理房间通风空调兼排烟系统;车站空调冷源及冷冻水系统。

站厅层大轴端公共区、设备区通风系统BIM模型图如图1。

图1 大轴端通风系统图

车站给排水系统包括由车站给排水系统和消防水系统组成。给水系统包括生产用水、生活用水及冷却循环用水;冷却循环用水是空调制冷循环水系统，主要设备为冷却塔和冷却水泵，循环水通过冷却塔进行降温处理;排水系统包括污水系统，废水系统和雨水系统;消防水系统设消火栓和水喷淋给水系统(含车站消防泵组)以及车站轨行区高压细水雾系统。

站厅层大轴端给排水系统BIM模型如图2、管线综合图如图3。

动力照明系统采用TN-S系统。车站及相邻区间动力、照明电源由本车站0．4 KV降压变电所(或UPS、EPS)供电。动力照明系统负责提供车站各系统专业负荷电源:其中包括通风空调、给排水、通信、信号、电梯、自动售检票、FAS、BAS、气体灭火、屏蔽门等专业和车站及区间动力、照明、泵房、风井等配电及控制。石龙路站在站厅层公共区、站台层公共区、站厅设备用房公共走廊区设置综合桥架。

大轴端站厅层动力照明系统图如图40。

图4 大轴端动力照明系统图

大轴端弱电桥架图如图5。

图5 大轴端弱电桥架图

为使得BIM模型更加便于现场分析和效果逼真，除去综合管线图之外，在进行碰撞试验之前还须建立站前土建专业结构图，便于完成管线与结构之间的碰撞检测，土建结构图如图6。

图6 站厅层大轴端结构系统图

4 碰撞试验

将已经建立的各系统BIM模型通过Navisworks Manage软件进行管线结构综合分析，建立BIM石龙路站模型。其中站厅层大轴端系统图如图7。

图7 站厅层大轴端BIM模型图

石龙路站BIM模型初步检测碰撞点有四百余个，经过系统分析、调节后，可以确定的主要碰撞点处有24个，其中发现有1处为较为严重的碰撞冲突，需要进行各专业系统分析后更改。

碰撞冲突处如图8、图9、图10、图11。通过BIM模型可以直观发现。

5 总结与展望

针对城市轨道交通建设机电安装工程中的具体管线冲突问题，BIM技术可以提供一个真实可靠的、实际上可行的解决方案，在施工过程中起到了明显效果，具有较高的推广价值。

BIM无论是对建设单位、设计单位和施工单位均具有革命性的意义。BIM对于建设生命周期中的质量、成本、进度、安全等指标均具有重要参考价值。碰撞试验的测试对于项目工程涉及到进度的影响(等待设计变更)、质量和安全的影响(重复返工)、功能的影响(降低层次、改变标高)、性能和效率的影响(增加管道线路拐弯次数)。BIM在城市轨道交通机电安装工程的应用必然越来越广泛。

［1］刘照球，李云贵，吕西林，张汉义．基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发［J］．同济大学学报(自然科学版)．2010，38(7)．

［2］何关培．BIM及BIM相关软件［J］．土木建筑工程信息技术．2010，2(4)．

［3］李恒，郭红领，黄霆，陈镜源，陈景进．BIM在建设项目中应用模式研究［J］．工程管理学报．2010，24(5)．

［4］王珺．BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究［D］．西南交通大学，2011．