BIM设计中电气信息模型标准化的探讨

李骥(洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳　471039)



BIM设计中电气信息模型标准化的探讨

李骥
(洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳471039)

李骥(1983—)，男，工程师，从事工业建筑电气设计工作。

摘要:介绍了《建筑工程设计信息模型交付标准》(征求意见稿)(简称《标准》)对建筑工程电气信息模型的要求，从工业建筑角度分析了《标准》的适用性，并修改了模型精细度对应的建筑工程阶段、模型信息种类、模型分类，明确了不同信息精细度下应包含的模型类别和模型信息种类，探讨了建筑信息模型(BIM)设计中电气信息模型的标准化，以供电气设计人员参考。

关键词:建筑信息模型;电气信息模型;精细度;信息粒度;建模精度

0　引言

2014年，北京市出台了地方标准《民用建筑信息模型(BIM)设计基础标准》，住建部也发布了《建筑工程设计信息模型交付标准》(征求意见稿)(简称《标准》)。信息模型的统一基准即将制定，只存在于电子设备中的BIM也会参与项目的计划、决策、设计、建造等过程，然后作为设计成果交付于业主，并应用于运营、维护、拆除等环节，贯穿于建筑物的全生命周期。

相对于施工方和业主，设计者担负着建立模型、输入信息、专业协同、碰撞检查和导出基于模型形成的视图、表格、文档、多媒体等设计资料的重任，在不同的设计阶段对模型包含的信息的全面性、细致程度及准确性有不同的要求。本文结合RevitMEP软件在工业建筑电气设计中的应用，探讨《标准》的适用性及各阶段电气信息模型标准化应具备的层次和可实现的功能。

1　《标准》对建筑工程电气信息模型的要求

根据《标准》，模型精细度表示模型包含信息的全面性、细致程度及准确性的指标，由信息粒度和建模精度组成。信息粒度是指在不同的模型精细度下，建筑工程信息模型所容纳的几何信息和非几何信息的单元大小和健全程度。建模精度是指信息模型几何信息的全面性、细致程度及准确性指标。几何精度采用两种方式来衡量，一种是反映对象真实几何外形、内部构造及空间定位的精确程度;另一种是采用简化或符号化方式表达其设计含义的准确性。低于建模几何精度的几何变化，不影响使用需求时可不必可视化表达。

《标准》参照《美国国家BIM标准》，将建筑工程信息模型精细度分为五个等级，如表1所示。

表1　建筑工程信息模型精细度表

对于一些常规的建筑工程阶段和使用需求，其对应的模型精细度如表2所示。

对于模型信息粒度，《标准》规定如表3所示。

表2　与建筑工程阶段对应的模型精细度

表3　电气基本信息系统信息粒度

2　工业建筑电气信息模型的《标准》适用性探讨

《标准》总则第1.0.3条定义其适用的建筑工程范围是各类民用建/构筑物，包括住宅建筑、公共建筑、地下空间等，以及普通工业类和基础设施建/构筑物，包括仓储建筑、地下交通设施中的民用建筑物。这说明《标准》并不适用于工业建筑，本文认为可以针对其局限性作些修改。

(1)施工图设计和初步设计两个阶段需要的模型信息精度是不一样的，评审报批、评估、造价估算在LOD200精细度下即可满足要求，因此可将LOD200精细度对应的阶段修改为施工图方案设计/初步设计，阶段用途对应增加专项评审报批、节能初步评估、建筑造价估算，而LOD300精细度对应的阶段修改为施工图设计，用途相应减少为建筑工程施工许可、施工准备、施工招投标计划、施工图招标控制价。

(2)对于模型所包含的信息，《标准》中定义了几何信息和非几何信息。几何信息是表示建筑物和构件的空间位置及自身形状的一组参数，通常还包含构件之间的空间约束关系。非几何信息是表示除几何信息以外的其他信息，如材料信息、价格信息及各种专业参数信息等。该分类过于简单，可详细划分为几何信息、定位、荷载信息、名称、类型信息(规格、型号、材质)或材料信息、安装信息(安装或敷设方式)、工程量信息、价格信息等。

为了方便定义，本文把模型细分为三类:第一类是主要电气设备，包括重要且几何尺寸较大的电气设备，如柴油发电机、变压器、高低压配电柜箱屏、控制柜箱台(不包括工艺设备电机)、消弧线圈、高压户外配电装置等，以及代替表达电缆敷设路径的占位实体，如母线(母线槽、封闭母线)和电缆桥架;第二类是用电终端，如灯具、动力插座、空调开关箱、天车滑触线、开关、大部分弱电设备或其他几何尺寸较小、工程量估算较易、安装要求简单的设备;第三类是纯机械结构件，如变压器安装电缆支架、母线夹具、绝缘子、母线支架、落地柜底座、桥架配件、接地装置等，统称为安装辅助材料或配件。

工业建筑与民用建筑的电气设计有很大的不同，具体体现在以下三个方面。

(1)用电终端性质不同，民用建筑电气负荷主要是空调和照明，初步设计阶段设计者能较精确地估计总体负荷，从而规划电气用站房大小和电缆路径;而工业建筑电气负荷来源多种多样，设计者不能完全了解各用电终端，负荷参数主要取决于各工艺和公辅设备，设备变化引起负荷变化，电气设备数量和占用空间随之变化。

(2)设计流程不同，民用建筑设计中各分区功能由建筑专业确定后基本变化不大，而工业建筑电气用房较分散，且与各设备密切相关，需首先由工艺专业确定工艺设备布置，然后与公辅专业和建筑结构专业协调其他专业用地，故在初步设计阶段只能大致确定电气变配电站房位置，电缆敷设路径需在施工图阶段与设备施工图资料结合才可确定。

(3)设计对象不同，民用建筑设计中设计范围为自低压配电柜沿竖井电缆桥架至楼层配电箱，再由楼层配电箱敷管至入户配电箱，不考虑入户配电箱下级房间内部用电，相对而言设计对象连贯为一个整体系统;而工业建筑需考虑工业设备基础，并在基础内外部设计电缆沟或采用吊装、壁装等方式安装电缆桥架或暗敷电缆保护管，而电缆这一重要的模型环节在软件中缺乏表现，以至于低压配电系统到设备用电点之间、末端配电系统到灯具或插座等用电设备之间无法有效进行信息对接，模型的整体表现力较弱。

3　项目分析

由以上分析可知，在初步设计阶段，工业建筑电气设计的深度达不到民用建筑电气设计的深度。本文结合某铝加工项目，说明BIM工业建筑设计各阶段电气信息模型标准化应具备的层次和可以实现的功能。

(1)初步设计阶段，对应LOD200精细度，电气专业设计者根据建筑专业厂房建筑平面图和工艺、水道、通风、热工等专业用电条件，进行负荷计算、配电系统图绘制，得出高低压设备外形及电气站房占地大小。该阶段由于工业厂房内设备并未订货，设备土建基础及其管道信息未确定，相应公辅管道也未确定，电气站房大小基本确定，位置将在施工图阶段调整，电缆路径不能规划。因此，工业建筑电气BIM初步设计的主要对象是上述第一类电气设备(不包含电缆桥架)，如变压器、高低压配电柜箱屏等，信息需求主要是外形空间尺寸，即几何信息、定位、名称等以及类型信息、荷载信息，安装信息(安装或敷设方式)在本阶段可不体现，这已达到工业建筑项目规划报批、建筑方案规划报批、设计概算等阶段的要求。

(2)施工图设计阶段，对应LOD300精细度，工业厂房内设备已订货，并有详细施工图设计资料，设备土建基础及其管道信息、相应公辅管道已确定，电气站房及电缆敷设路径能完全确定。因此，主要电气设备，如变压器、高低压配电柜箱屏、电缆桥架、母线(母线槽、封闭母线)和主厂房灯具，应为必须具备的模型，建模精度包含几何信息、定位、名称、类型信息、安装信息等，大型设备(如柴油发电机、变压器、配电柜、开关柜、控制柜)还应具有相应的荷载信息。该设计阶段，设计者可采用生产商提供的成品信息模型(应为通用型产品尺寸)。高低压配电柜箱屏内部信息由配电系统图表现，信息录入时可输入系统图图号;电缆桥架信息应包含桥架形式、宽度、高度;灯具信息应包含灯具型号、电压等级、光源类型、功率大小、控制方式、防护等级、镇流器或补偿附件说明、安装方式等;影响结构构件承载力或钢筋配置的孔洞和穿结构承重梁的管线等应具有几何信息。用电终端和安装辅助材料(如电缆桥架托臂、立柱等)应根据实际情况，在有条件的情况下尽量建立模型并输入信息，这样基于模型导出的各平面、剖面、三维视图会更详细，更贴近施工图深度要求。若受条件限制，无法在三维模型中体现附件或辅助材料，需在总设备及材料表中表示。

(3)采购和施工造价控制阶段，对应LOD400精细度，主要电气设备和主厂房灯具须满足LOD300精细度要求，还应包括工程量信息和价格信息。用电终端为必须具备的模型，应包含几何信息、定位、类型信息，安装信息不必在每个族内包含;安装辅助材料为必须具备的模型，应包含几何信息、定位、类型信息或材料信息、安装信息和工程量信息。

考虑到目前BIM的发展水平和工程实践情况，《标准》允许有不同种类的交付物作为工程交付成果，甚至包括传统的二维图纸。另外，《标准》规定低于建模几何精度的几何变化，当不影响使用需求时可不必可视化表达。因此在施工图阶段，考虑到软件发展的现状，可以使用基于模型导出的视图在二维平台上深化，补充信息模型中未体现的细节。

4　结语

基于BIM的数据建立、传递和解读，对于设计方各专业之间的协同，工程设计参与各方的协作，以及质量管理体系中的管控、交付等过程都具有极为重要的意义。目前，BIM电气信息模型的标准化需要设计方与业主、电气设备供货商、施工方共同协商，将BIM应用从三维向多维推进，在施工管理、成本核算、绿色建筑设计、复杂建筑设计、历史信息模型等领域创造更多的价值。

参考文献

［1］欧特克软件(中国)有限公司构件开发组.Autodesk.Revit 2012族达人速成［M］.上海:同济大学出版社，2012.

［2］建筑工程设计信息模型交付标准(征求意见稿): GB 50XXX—20XX［G］.

Discussion About Standardization of Electrical Information Model in BIM Design

LI Ji
(Luoyang Nonferrous Metals Processing Design and Research Institute，Luoyang 471039，China)

Abstract:This paper introduced the requirement of building electric information model in Deliver Standard of Building Design-Information Modeling(exposure draft).The applications of the above standard were analyzed from the perspective of industrial buildings.By making modifications on the corresponding relation between the level of details of modeling and the construction engineering phase，model information type and model classification，the types of model and model information should be defined under the different level of details.The standardization of electrical information model was further discussed in BIM design.It could provide references for electric designers.

Key words:building information modeling (BIM); electrical information model; level of details; information granularity;modeling accuracy

收稿日期:2015-05-14

DOI:10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.03.012

中图分类号:TU 201.5

文献标志码:A

文章编号:1674-8417(2016)03-0051-04