BIM技术在风管预制组合中的应用

田 华 刘 钊 田 浪

(中建五局工业设备安装有限公司，湖南 410004)

BIM技术在风管预制组合中的应用

田 华 刘 钊 田 浪

(中建五局工业设备安装有限公司，湖南 410004)

预制加工技术是机电安装行业提倡的一种先进安装模式，作为衡量一个机电施工企业先进程度的重要指标，逐渐受到各施工企业的青睐。采用BIM技术与风管预制加工生产线相结合的方式进行风管工程建设，提高了预制加工图的精度和制作效率，加深了风管预制加工的工厂化程度，从而进一步提升了风管预制加工的安装质量、缩短了工期、节约了成本，提高了施工企业的技术和管理水平，为预制加工技术的发展提供了一个全新的方向。

BIM;施工模型;预制加工图;预制加工;组合安装

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.06.06

引言

制造行业目前的生产效率极高，其关键原因之一是利用数字化数据模型实现了制造方法的工厂化、自动化。同样，BIM技术结合工厂化预制加工也能够提高建筑行业的生产效率。通过BIM模型与数字化制造系统的结合，建筑行业也可以采用类似的方法来实现建筑施工流程的自动化。建筑中的许多构件可以进行工厂化预制加工，然后用于建筑施工现场，装配到建筑中(例如门窗、风管、管道、桥架和电气母线等构件)[1]。预制地点可设立在异地工厂或者施工现场周边的特设加工区域。

我司在长沙梅溪湖国际文化中心项目中将BIM技术延伸应用到预制加工中，采用BIM技术与风管预制加工组合安装相结合的方式进行工程建设，为预制加工的发展提供了一个新的方向。在提高预制加工精确度的同时，减少了现场加工工作量，为加快施工进度、提高施工的质量提供有力保证，为本项目的顺利完工提供了有利的帮助。其总体流程为首先用BIM技术进行深化设计，其次用深化设计的成果施工模型制作出预制加工图及清单，再次根据预制加工图及清单进行预制加工，最后将预制件运到现场根据施工模型的定位进行组合安装。现以长沙梅溪湖艺术中心项目为例来介绍BIM技术在风管预制组合中的应用。

1 运用BIM技术进行深化设计

长沙梅溪湖国际文化艺术中心位于国家级长沙湘江新区，总投资28亿元，总用地面积10万m2，总建筑面积12万m2，包括4.8万m2的大剧院和4.5万m2的艺术馆两大主体功能。大剧院由1 800座的主演出厅和500座的多功能小剧场组成； 艺术馆由9个展厅组成，展厅面积达1万m2，能承接世界一流的大型歌剧、舞剧、交响乐等高雅艺术表演，建成后将成为湖南省规模最大、功能最全、全国领先、国际一流的国际文化艺术中心。我司为此项目的机电总承包商。本工程体量大，工期紧张，图纸存在较多问题，深化难度大； 专业系统多，专业交叉施工协调难度大； 建筑建构呈异形，机电管线分布密集，施工难度大； 工程为长沙市重点项目及争创鲁班奖项目，对施工质量要求高。为了解决上述难题，我司采用BIM技术来进行深化设计及施工管理，项目部在深化设计阶段即对项目进行了全方位的建模，管线综合深化设计以BIM技术为基础，建模范围覆盖整个项目，这为新技术的应用提供了条件，并充分挖掘BIM技术的价值，将BIM技术拓展到工厂化预制中去，取得了较好的效果。

在制作风管构件预制加工图之前，必须利用BIM技术对建筑、结构、电气、暖通、给排水、消防、弱电等各专业的管线设备建模并进行管线综合平衡深化设计，以发现“错、漏、碰、缺”等设计问题及各专业碰撞的地方，及时进行协调，直到消除所有问题及碰撞为止。此步工作不能只停留在模型及图纸层面上，一定要到施工现场进行比较核对并根据现场情况修正模型，空对空的图纸层面的深化设计，不考虑现场实际偏差，工厂化预制很容易造成较大的材料浪费，此步工作是工厂化预制的关键所在。减少甚至杜绝返工是工厂化预制的前提和基础，如果工厂化预制完成后，预制的半成品运送到了现场，才发现与实际情况不符，那工厂化预制就毫无意义可言。因此，要想将工厂化预制工作做好，前期管线综合及现场核对工作非常重要[2]。

运用BIM技术进行深化设计的流程如图1所示。

图1 深化设计流程图

2 预制加工图的制作

风管预制加工是指预先在建立风系统施工模型的时候就将施工所需的风管材质、壁厚、类型等一些参数输入到模型当中，然后将模型根据现场实际情况进行调整，待模型调整到与现场一致的时候再进行附件定位、管道划分、尺寸标注、管段编号，最后将风管材质、壁厚、法兰类型、形状和长度等信息汇总成一张完整的预制加工图或CAM数据，将图纸或CAM数据送到工厂里面进行风管的预制加工，等实际施工时将预制好的风管送到现场安装。

CADEWA Real是专门为建筑机电设备专业开发的设计软件及BIM软件，在操控难易度、模型的详细程度、专业化程度、二维出图效果、与CAD的兼容性、材料统计清单、预制加工的支持、对计算机性能要求等方面都要优于Revit。用CADEWA Real可进行水、暖、电和建筑结构等各专业的设计、建模及综合，且综合平衡好的模型可以自动进行管段分割、尺寸标注、管段编号最后导出预制加工图及材料清单。

2.1 管段分割

使用一次性指定长度分割追踪功能对每个系统风管进行管段自动分割定位。另外，指定长度分割的时候发生的零头管道也可以调整更换。其操作流程如图2。

图2 管段分割

图3 尺寸标注

2.2 尺寸标注

在各系统风管管段分割完成后对分割好的直管段及接头的长度尺寸进行统一标注，且考虑了密封填料厚度的正确的管段制造。其操作流程如图3。

2.3 管段编号

对分段及标注好的风管系统进行自动编号，同样的部件可以编一个编号，也可以选择同样部件编不同编号。其操作流程如图4。

2.4 制作预制加工清单及等离子链接文件

在对风管施工模型进行管段分割、尺寸标注、管段编号后就可以利用软件自身的功能自动输出功预制件、采购件清单和等离子链接文件。其操作流程如图5。

(1)输出预制件、采购件清单

软件自动按各种设定对应输出需预制加工的直管、弯管等加工清单和需另外购买成品的采购件清单。

预制件清单：直管清单、弯头等异形管件清单、面积总计清单、法兰·加固·导流片清单、支吊架清单等。

采购件清单：风阀清单、帆布清单、消音弯头清单、消音器清单、铝箔软管清单、静压箱清单、铁丝网清单、其他购入物品清单、辅材清单等。

图4 管段编号

图5 从施工模型导出预制加工清单和CAM数据

图6 直管加工清单 图7 异形管加工清单

(2)输出等离子链接文件

软件自动输出直管、曲管部件等的等离子连接文件，将等离子链接文件输入DUCTCAM进行等离子切割。

3 风管预制加工过程

风管预制加工清单和等离子链接文件制作完成后工厂就可以开始进行风管段的预制加工，风管的预制加工可以通过将CAM数据输入风管自动生产线生成半成品管线，也可以通过将风管预制加工图给工人手工生产，各项目可以根据自身条件选择合适的加工方式。其加工流程图如图8。

图8 风管预制加工流程图

在长沙梅溪湖国际文化艺术中心项目上，我们采用的是风管自动生产线的方式进行风管的自动化加工，最大程度的提升自动化水平。风管的加工及制作分工应按流水作业法进行分工，即在加工场安排对风管加工技术精通的技术工人，专门从事风管的加工制作，施工员对加工人员进行制作交底，风管加工工人按要求制作风管并检验直到合格，并对已做好符合要求的风管进行标识、保存。

4 风管组合安装过程

在施工现场具备作业面后，由施工管理人员利用BIM技术向专门安装风管的工人进行风管安装可视化技术交底，同时将带有管段编号的施工图纸发放给作业工人，将制作完成带有编号的风管预制段搬运至施工现场按编号逐一进行组合安装。并以BIM模型和3D施工图代替传统二维图纸指导现场施工，可以避免现场人员由于图纸误读引起施工出错。施工过程中，作业工人可以清晰地了解每个预制管段的安装位置、标高状况，从而进行精确定位安装，非常好的控制了施工质量。安装时可以将几段相邻编号的风管在地面拼装成一个长段后用液压升降平台整体提升至相应的标高安装固定，这样可以极大地提高安装效率。

风管组合安装按图11程序进行。

图11 风管组合安装流程图

5 风管预制加工优势

通过基于BIM的数字化工厂预制加工，可以自动完成风管构件的预制，对工程质量安全及经济效益等几方面有如下优点：

(1)提升了工程质量

预制加工工厂因为采用流水化作业、标准化生产，构件的下料、加工、拼装均在固定区域内进行，施工条件比现场好，不受环境和天气的影响，方便质量的管控。同时又最大限度地采用机械，由机械加工代替人工作业，人为误差大幅降低，加工产品规格统一、外形美观，提高了产品质量，并减少对技术工人的依赖。

(2)缩短了施工工期

工厂化预制将部分施工任务搬离了施工现场，在现场机电工作面还没有的时候预制即可提前开始。并且机器生产效率远远高于人工制作，传统需要熟练工人加工一天的风管量在工厂仅需要不到一小时就可以完成，施工现场的工人只需要完成组合拼装即可。对于工期紧、任务重的机电安装工程，工期和人工投入都大幅降低。

(1)减少了安全事故

加工场地的转移，施工现场只进行安装，大幅度减少现场的动火、高空和交叉作业，从源头降低安全事故的发生。

(2)节约了现场场地

工厂化预制将大部分施工任务搬离了施工现场或固定在施工现场的某个区域，现场无须设置大面积加工场地，可以减少加工场地对现场的占用。很多项目因场地狭小无法提供加工场地，要求承包方必须在场外工厂加工好后运到项目现场进行安装，所以工厂化预制加工可以较好的解决这个要求中的技术质量难题。

(3)降低了材料损耗

首先，可大量减少风管铁皮在施工现场的损耗，施工时各专业人员众多，施工单位众多，施工人员组成复杂，风管及铁皮变形现象不时出现，而预制好的风管直接拉来现场进行安装，相对来说材料经过人为损坏就少得多。其次，在预制加工厂内，构件集中加工，自始至终由数字化设备负责下料，做到“量体裁衣”，避免了大材小用等铁皮浪费现象，做到合理使用和管理材料，边角余料损耗小，节约了材料，降低了成本。工厂化预制减少了很多无谓的材料损耗，尤其是在各施工单位交叉施工的高峰期。

[1]过俊. BIM在国内建筑全生命周期的典型应用[J]. 建筑技艺,2011(Z1).

[2]田华,易志忠. BIM技术在管道预制组合中的应用[J]. 绿色施工新技术与工程管理,2013.

Application of BIM Technology in the Air Duct Prefabrication Combined

Tian Hua, Liu Zhao, Tian Lang

(CCFEBIndustrialEquipmentInstallationCo.,Ltd.,Hunan410004,China)

Prefabrication technology is an advanced installation model which is advocated in mechanical-electrical industry.As an important measure of the mechanical-electrical construction enterprises′ advanced level，it becomes more and more popular in construction industry.Adopting the technology which combined BIM with production line of air duct prefabrication for air duct building project can improve the precision and production efficiency of prefabrication figure.It can also deepen the procession of air duct prefabrication.As a result of adopting this technology，we can further improve the installation quality of air duct prefabrication，shortenting work period and saving costs.This technology improves the management level of construction enterprise，and providing a new direction for the development of prefabrication.

BIM； Construction Model； Prefabrication Figure； Prefabrication； Combined Installation

田华(1982-)，男，工程师，中建五局工业设备安装公司设计中心主任。长期从事BIM技术在工程施工中的应用研究。

TU17

A

1674-7461(2016)06-0035-06