采用BIM技术解决工程中安装碰撞问题

吕新伟++陈玉玺++古建飞

摘 要：中国中铁航空港建设集团北京机场分公司与上海鲁班软件有限公司合作，简要阐述了太原幼儿师范学校项目新校区工程中的“大学生活动中心”子项目中运用房建BIM技术的相关内容，分析了项目建设中碰撞检查存在的问题。方案优化调整，方案实施后的对比、分析等在工程中起到了指导施工的作用，从而节约了资金，减少了工程返工造成的损失。

关键词：BIM；碰撞检查；三维数字技术；工程数据模型

中图分类号：TU17 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.140

1 BIM理论概述

BIM是建筑信息模型，它以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，详细表达了该工程项目的相关信息。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，它能解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员正确应对各种建筑信息，并为协同工作奠定坚实的基础。

BIM不仅是建筑信息模型，还是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法适用于建筑工程的集成管理环境，可以显著提高建筑工程的施工效率，减小其中存在的风险。

2 工程实例

中国中铁航空港建设集团有限公司北京机场分公司与上海鲁班软件有限公司研究了太原幼儿师范学校新校区工程中的“大学生活动中心”子项目运用BIM技术的相关内容。在整个工程实施的过程中，完成了大学生活动中心整体BIM模型的建立，围绕BIM模型和鲁班BIM系统，在整个施工阶段，各不同岗位、职能部门展开图纸问题检查、成本分析、质量安全评估等。

3 碰撞检查存在的问题

在整个工程的施工过程中，各专业、工种必须相互配合，使整个建筑工程井然有序地进行。如果其中某一个专业只考虑本职工作，就势必会影响其他专业的工作，同样，本专业的工作也将无法继续进行。这将给整个建筑工程施工带来巨大的损失，而且这种损失不仅局限在工期上，有时还会造成经济或质量上的损失。因此，在施工过程中，各专业工种协调配合的重要性就显得非常重要。在传统的CAD图纸中，很难发现机电安装与土建梁结构碰撞的问题，从而拖延了工期，后续需要返工作业。鉴于此，相关人员要认真考虑如何改进这种情况。

利用BIM三维模型可以轻易从平面、立体三维、剖面多个角度发现工程中存在的问题，在甲方组织施工单位进行图纸会审前，为图纸会审提供依据，同时，将完善后的BIM模型输出碰撞文件，为后续阶段BIM实施碰撞检查做好准备。有管线综合排布的基础，能够避免预留多余的洞口；在土建施工前预留好洞口，能够避免结构完成后因为定位不准而重新开凿影响管道排布。这样做，避免了管线施工过程中遇到问题才去寻找解决方案的情况出现，极大地缩短了工期，避免材料被浪费。

4 对存在问题的分析

建筑工程施工主要包括测量、土木工程、给排水、电气、暖通和设备安装等，它是一个复杂而统一的整体，各专业在施工的各个阶段相互影响，并存在交叉作业的情况。如果仅专注于某一专业的质量或进度控制，而不进行相应的沟通和协调，必然会给其他专业的施工带来不便。设备安装工程作为其中的一个配合工种，从属于建筑项目的整体规划中，与其他专业之间有千丝万缕的联系。它与土建工程的关联尤为密切。随着现代科技的不断进步，各种高端、先进、精密的设备逐渐被建筑工程采用，其安装调试质量直接决定了设备今后的工作效率、运行安全，乃至建筑整体的工程效果，所以，其必须与土建等其他专业有效配合。

利用BIM技术能够解决各专业、各系统中产生的碰撞问题，利用立体模型的模拟能够合理安排施工工序，减少不必要的碰撞和返工。这样做，不仅可以避免材料被浪费，还可以节省不必要的人工费。利用BIM三维模型建模进行碰撞点检查时，主要发现了以下几个问题：①管道与梁碰撞问题。平面图与系统图不符，标高不统一，管径大小不同等都会导致现场施工困难。②机电安装专业水管、风管、桥架自身碰撞问题。在布置设备管线时，由于系统繁多，布局复杂，常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况，造成返工或者材料被浪费，甚至存在安全隐患。管线交叉的地方靠人眼观察很难全面分析到，碰撞问题无法完全暴露出来，也无法避免。③管道穿构造柱问题。局部区域管线复杂且要求控制标高，导致局部管线无法满足排布要求，穿墙穿柱。④土建二次砌筑未预留孔洞，需要二次施工。建筑图纸与安装图纸设备位置、洞口位置不相符，比如暗装消火栓箱子在建筑图纸中不显示预留洞口，暗装配电箱未显示预留位置等。这些都需要后期施工凿墙、增加过梁，进而影响墙的承载力，浪费人力、物力，增加施工成本。⑤管道安装支架承重安全问题。

5 方案优化调整

方案优化调整情况如表1所示。

5 管道支架承重安全性 查阅图集和相关规范，确保管道运行时支架是安全、可靠的 采用BIM技术三维模拟管道支架的安装

实施方案优化调整后，管道与梁碰撞的改进效果如图1所示，管道与构造柱碰撞后的改进效果如图2所示。

6 效益分析

6.1 经济效益

列举综合排布后管道的整齐排布情况和水暖电等专业的实际情况，在满足设计规范要求的前提下，采用支架共享的方式能够达到节省材料和节约各专业间沟通成本的目的。预计可产生效益2.4万元，节约施工时间2 d。

6.2 安全效益

主要列举综合排布后管道的整齐排布和水暖电等专业的实际情况，在满足设计规范要求的前提下，采用支架共享的方式，通过相关数据确保支架的安全性和可靠性，避免在管道负载试运行期间出现管道坍塌的情况。

6.3 无形效果

竭尽全力为本项目各岗位人员服务，为他们提供相应的技术支持，在力所能及的情况下提供相应的咨询服务。在数据上，为项目工管部、工经部、材料科等部门提供相应的数据支持，保证项目材料、成本等数据的准确性。另外，使用BIM的意义在于，当项目各岗位人员在施工过程中遇到问题时，它不仅能提供更多解决问题的方法，还能提升自己的工作效率，减轻项目管理人员的工作压力。其最终目的只有一个，就是使项目能够顺利进行。

7 总结及其打算

大学生活动中心集成建筑全专业模型进行综合碰撞检查，详细定位每处碰撞点，并且自动生成碰撞报告。对于碰撞点中调整幅度较大的地方，比如需改变风管尺寸或走向的碰撞点，需与设计院沟通解决方案。

在以后的房建工程中，引用BIM建模技术具有三维可视化的特点。对于许多图纸问题，采用传统的方式人工审核二维图是不易发现的。利用BIM技术能有效提升精细化管理的能力。经过BIM模型的精确核算，在项目初期阶段，通过整理内部工程数据，减少错、漏、少算等方面的问题，能够完成BIM模型工程量与招标清单工程量的数据对比，以便于日后的工程结算。提前查找和整理图纸设计中存在的问题能在很大程度上完善图纸设计，避免因设计缺陷而导致工期延误。这样做的最终目的是保障项目能够顺利进行，并在规定日期内完成所有施工项目。

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作者介绍：吕新伟（1976—），男，山东郓城人，工程师，2013年毕业于中国地质大学（本科），主要从事施工技术管理方面的工作。

〔编辑：白洁〕