BIM技术在某空调机房深化设计中的应用

王咸松

摘要：BIM作为建筑领域的新技术、新方法在机电深化设计方面得到了一定的应用，并取得了良好的效果，本文以某大型商业中心地下二层空调机房为依托，利用BIM技术对机房的空调管线进行了碰撞检测与重新排布，根据现场实际情况对管线进行了调整，使设计思路能详尽地表达给建设项目相关的各个单位，提高沟通效率，为机电管线的顺利施工奠定了基础。

关键字：BIM 机电 管线综合

引 言

BIM（Building Information Modeling）技术或者称之为方法，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，在实际施工之前通过数字信息仿真建筑物所具有的真实信息，使建筑工程在其整个施工过程中显著提高效率、规避大量风险。BIM技术在综合管线深化设计中应用，是将各专业数据信息整合到一个三维真实模型中，辅助设计师系统全面的考虑管线排布、净高控制等问题，避免出现管线与管线之间、管线与结构构件之间发生碰撞的情况。

1 工程概况

某商业广场项目位于四川省内江市占地面积230亩，总建筑面积75万平方米（其中地下建筑面积13.56万平方米，地上建筑面积61.42萬平方米），其中4栋SOHO公寓、1栋酒店、1栋甲级写字楼和10栋100米高处住在以及配套商业和步行街。本工程空调机房设备及管线数量较多、走向错综复杂，各专业管路管线堆叠，碰撞繁多。另外由于层高及净高的限制，复杂的机电系统和管线排布直接影响到后续机电安装。原设计对空调机房机电管线综合考虑不足，加上某结构柱的错误施工，使得机房内的管线布置存在很高的难度。

2 传统机电深化设计与应用BIM技术的对比

机电深化设计是将在设计阶段完成的机电管线施工图进一步综合排布，根据不同管线的不同性质、不同功能和不同施工要求进行统筹的管线位置重新排布的过程。

传统的深化设计是将将各专业的二维平面管线布置图进行简单的叠加，遵循一定的原则确定各系统管线的相对位置和管线的标高，然后对关键部位绘制局部的剖面图，主要存在以下几方面缺陷：（1）管线交叉的地方靠对二维施工图的观察，难以进行全面的把我，管线碰撞问题无法完全避免。（2）对二维施工图管线交叉的处理均为局部调整，很难从全局进行把握，常会顾此失彼，解决某一处碰撞，又带来其他管线的碰撞。（3）管线标高大多为相对位置，仅仅靠局部绘制剖面确定管线的标高，造成大量管线没有全面精确地确定标高。（4）多专业叠合的二维平面图纸看上去复杂繁乱，不够直观。通过“平面+剖面”的方式，对多管线交叉的复杂部位表达不够充分。（5）虽然以各专业的工艺布置要求为指导原则进行布置，但由于空间、结构体系的复杂性，有时无法完全满足设计原则，尤其在净空要求非常高的情况下。

对于复杂的空调机房安装项目，采用BIM技术进行管线深化设计具有明显的优势及意义。BIM模型建立的过程也是一次全面的管线校审过程。借助BIM技术三维可视化的优势可发现大量隐藏在设计中的问题，这些问题通常不涉及相关规范，但与专业配合紧密相关，因此这类问题往往在传统的单专业校审过程中不容易被发现。BIM技术在深化设计中的优势主要体现在以下几个方面：（1）三维可视化及精确定位，BIM技术的三维可视化功能可以在实际施工之前将工程完工后的状貌完完全全呈现出来。BIM模型均按实际尺寸建模，对于传统表达予以省略的部分（如管道保温层等），BIM模型均可以展现出来，从而可以将一些从二维施工图上看不到的问题，而实际施工过程中国却存在的问题暴露出来。（2）碰撞检测，采用BIM技术可以在管线深化设计时，利用软件的碰撞检测功能，将管线之间及管线与结构之间碰撞问题尽早的反馈出来，可以避免现场施工时的管线碰撞以及返工现象，可以大幅提高施工的生产效率，规避了由施工协调和返工造成的成本增加与工期延误。（3）设备参数复计算，在机电系统安装过程中，由于对管线进行了深化设计以及路线调整，在此过程中会增加或减少部分管线的长度和弯头数量，对原有的系统参数产生一定的影响。采用BIM技术后，软件根据BIM模型及设备与管道的参数可以对能耗及流量等进行智能模拟，模拟结果与BIM模型实时关联，为设备参数的选择提供一定的参考。

3 BIM技术机电深化设计流程

（1）施工图复核与BIM模型构架确定

BIM模型按照专业可划分为：建筑、结构、机电设备。机电深化设计的BIM模型除了需要对系统进行细化外，还需要复核施工图深化设计过程中BIM模型的拆分情况，例如BIM模型是否已经按楼层切割开来，对BIM模型进行好划分系统后，还需要对各机电子系统分配不同颜色，使其更容易辨别。

（2） BIM模型搭建及模型深度确定

机电施工图设计阶段的机电专业模型深度一般满足主管线建立并进行管线综合即可，对进入房间的空调支管、给排水和消防水管支管不搭建模型或者仅给出是异性建模，管线的标高与水平位置需要在深化设计时完成。所以机电深化设计的前期以主管线为主。与结构及相关专业配合进行梁和墙的孔洞预留设计。

机电深化设计的中期，需要对施工图设计阶段的设备机房要进行深化，施工图设计阶段的设备机房BIM模型通常不表示或者只是象征性地布设大型机电设备，因为设备机房的施工图设计深度无法确定设备选型，因而也就无法进行真实有效的设备机房内部管线深化设计。在机电深化设计最终阶段，机电深化设计单位根据自身施工经验与业主方的要求，在设备机房内布设各系统管线与设备尺寸、重量完全相同的BIM模型，图3-1为改空调机房深化设计后的BIM模型。

图3-1空调机房BIM模型

（3）深化设计出图

从机电深化设计内容上分：一份完整综合图包括：综合管线平面图，图例，施工说明，剖面图，大样图。BIM模型可以辅助到处平面图、剖面图，和部分的大样图。

4 BIM在空调机房深化设计中的应用

该空调机房空间较小，设备多，管线错综复杂。根据设计阶段施工图纸对机房的设备与管线进行了深化设计，完成了整个机房的设备位置确定、管线走向、标高等一系列深化设计工作；首先，根据原设计图纸优化了设备基础位置。虽然我们对设备基础进行了优化，但由于机房内两个结构（如图4-1所示）柱对机房空间的限值，不得已对设计阶段空调水进行管线重新排布。使得管线既不和结构柱冲突又不影响管线的美观。

图4-1空调机房内两个结构柱

（1） 碰撞检测：

通过对现场管线在计算机上模拟，根据设计图纸进行管线深化，确定了管线的路由、标高等。在管线与设备深化过程中对各专业与各系统管线的标高、走向及排布的确定，既要考虑管线的施工空间，也要考虑施工工序与施工完成后的美观，如果这些问题在深化设计过程中得不到到全方位的分析，就会导致管线在施工过程中出现相互碰撞的问题。如果施工过程中出现此类问题就要调整相关管线标高，调整标高后的管线可能还会与其他的管线冲突，如果碰撞问题较多造成施工无法进行，就必须将已经完成了的支架、管线及阀部件等全部拆除，同时又要重新搭设脚手架及重新搬运工具等，导致二次用工。已经拆除的管道、管件和支架等有的可重新再用，有的则无法再进行使用，造成材料浪费。另外同时施工的單位不止一家，如果只是单位内部之间的管线调整以及沟通协调还较为简单；对于涉及多家其他单位配合时，就会带来费用及材料浪费的问题，同时施工进度也会受到严重影响。BIM技术可以根据根据软件的碰撞检测功能，对机房内的各类管线与管线、管线与结构、结构与墙之间进行碰撞检测，找到精确的碰撞位置，在三维图中标记出来。通过管道与墙的碰撞检测，可以在施工之前将管线与管线、管线与结构之间的碰撞问题解决，并可以确定预留洞的精确位置。图4-3为机房深化管线及管路调整之前基础较为明显的碰撞问题，图4-4为经过调整后的管线走向。本工程通过软件碰撞检测共计解决碰撞问题575处，如图4-5所示。

图4-3调整之前的管线碰撞

图4-3调整之后的管线走向

图4-5空调机房碰撞检测报告

（2）设备各项信息的整合

通过BIM技术对空调机房的设备进行参数添加，可以为流量调节和制冷进行模拟，同时也为后续的设备运维提供强有力的数据支持，图4-6为螺杆式冷水机组与单级离心泵的参数

图4-3螺杆式冷水机组与单级离心泵的参数

5结论与展望

BIM技术作为三维信息化建模深化设计的工具，较好地解决了在实际施工之前对机电管线综合和碰撞检测，其三维可视化功能可直观有效地指导机电管线安装，有效地实现了各专业之间的协调配合，降低了成本投入与资源浪费。BIM技术不仅在机电工程深化设计中应用广泛，在现场材料精细化管理、进度可视化管理、机电工程预留预埋、管线支架的设计计算、系统水力平衡计算与分析等方面也将有更多的运用。BIM技术在机电深化设计方面相比传统的方法具有明显的优势。

4 引文

[1] 李煜一.基于BIM的综合管线碰撞检测研究[D]，兰州交通大学，2014

[2] 王陈远. 基于BIM的深化设计管理研究[J].工程管理学报，2012，（4）：12-16

[3] 刘政. BIM技术在机电安装工程深化设计中的应[J].安装，2014，（6）：56-58

[4] 罗远峰，凡荣，苏家荣. 基于BIM的综合管线油耗设计流程初探[J].山西建筑，2015，（4）：96-98

[6] 张亚光. BIM 技术在暖通空调设计中的应用[J].江西建材，2014，（5）：29