浅析BIM技术在地下车库综合管线优化设计的应用

林刚毅（福建三盛房地产开发有限公司，福州市350001）

浅析BIM技术在地下车库综合管线优化设计的应用

林刚毅（福建三盛房地产开发有限公司，福州市350001）

地下车库综合管线布置复杂，是设计中经常忽略的重要节点，也是现场施工最为困难部分。首先分析了传统电气设计存在的弊端，接着分析引入BIM后对设计的优化作用，最后以福州某住宅地下车库设备管线设计优化案例，来浅析BIM技术的实际应用价值和发展前景。

电气设计；BIM；管线优化；地下车库

引言

地下车库的综合管线通常是整个建筑工程中较多且较为复杂的部分，特别是在设备防火分区内，强电桥架、弱电桥架、消防水管、风管、生活给水和供热管网等各种管线交错并行，成为设计中经常忽略的重要节点，也是现场施工最为困难的部分。传统的设计方法在设备管线综合布置上逐渐出现各种问题和弊端。通过利用BIM技术对地下车库设备管线设计进行优化的具体案例，来浅析BIM技术的实际应用价值和发展前景。

1 传统设计现状

当前建筑电气设计人员常用的设计软件平台多为Autodesk（欧特克）公司开发的AutoCAD系列软件，国内专业的电气设计软件多为天正、浩辰和鸿业等［1］。这些基于AutoCAD平台的二次开发软件在二维空间的表现上功能强大并可生成三维模型，具备一定的综合管线碰撞检查功能。

在方案及施工图设计阶段，电气、给排水及供暖通风等专业设计人员通常分专业绘制管线平面图，未能统筹考虑综合管线的布置情况。以电气专业为例，电力、有线电视、通信、消防、安防（含智能化）及信号覆盖系统往往是以二维图形的方式绘制在两三张甚至多张平面图上，管线桥架多以单线形式标识，大小尺寸仅为文字标注，无法在图中表现其实际的宽度和高度。鉴于此，设计人员即使将各专业管线平面图在AutoCAD绘图软件中进行“叠图”，也无法准确、全面地对综合管线进行合理优化，而将综合管线的布置问题遗留到现场施工安装阶段。

在施工安装阶段，工程管理人员需要将传统二维设计图纸上表达的综合管线“具象化”，并指导施工班组开展安装工作。但是在现场实际安装过程中，施工班组无法完全按照传统设计平面图中标示的管线进行排布，原因在于：传统设计平面图上综合管线的实际安装要求净宽远远大于过道净宽、很难严格按照自上而下、从电到水再到风的层级布置、机电管线安装完成后的净高空间不足、后期检修管线困难等。据统计，“77%的建设单位遭遇过图纸问题而造成的损失，而45%的建设单位遭遇100万以上的损失”［2］。

此时，传统设计的不足之处就逐渐暴露出来，亟需引入一种新型的管理技术作为传统设计的深化和补充，具有可视化、可协调、可模拟、可优化和可出图的BIM应运而生。

2 引入BIM后的设计优化

BIM，即BuildingInformationModel的缩写，通常译为“建筑信息模型”。BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为三维数字模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM是对工程项目的设施实体和功能特性的数字化表达方式，是建筑学、工程学的新工具。

BIM技术起源于美国，自2002年引入我国工程建设行业，随着计算机技术的高速发展，现已在我国工程建设领域中得到了很大的支持和发展。传统设计在综合管线方面是一种设计理念的二维表述，通常是较为粗略的管线综合排布，只具有示意性；而BIM技术是一个利用三维精确可视化建模技术来模拟建筑在实际安装及运行的过程，可以让设计方、施工方、设备厂商、监理方和建设方预知其具体效果。

当前，电气专业普遍采用Autodesk公司开发的Revit平台进行设计协同，同时使用Navisworks、Fuzor等三维模型浏览软件进行漫游、动画演示和碰撞检查。

在完成建筑、结构专业的建模后，电气设计人员通过Revit软件对族（Family）库的建立和设置，借助BIM技术按照传统设计的二维图纸进行导入和设备、管线的建模，然后依照模型对地下车库综合管线进行碰撞检查分析 （精确到每个碰撞点的地址和对应轴线编号），再根据生成的碰撞报告调整各个碰撞点，达到优化地下车库净空的目的。当碰撞点被发现时，一般的优化原则是：当电气、给排水和供暖通风等专业管道之间碰撞时，则根据避让原则进行调整，即有压管避让无压管、单根管避让排管等；当综合管线与建筑、结构专业的门、梁和柱帽等发生碰撞时，则须根据具体情况进行调整，即管线绕行、管线预埋套管穿梁敷设、结构梁高度调整或结构梁整体上翻、削减柱帽等。优化调整后的模型可以在各专业之间实时共享参数化的设计信息，保证设计信息的及时和准确，减少传统设计专业间的资料互提和校核环节，从而帮助整个设计团队进行高效的协同工作［3］。

在施工安装前，工程管理人员不但可以借助BIM技术在各类终端设备上查看精确的可视化建筑系统，而且可以借助BIM导出的三维平面、剖面、节点大样图纸进行设计交底和指导施工，并通过实时的可视化模型改善与设计方进行沟通，及时发现设计上的错漏碰缺，避免不必要的成本增加和工期延长。

BIM技术的出现为电气设计提供了诸多传统二维设计无法比拟的便利，让项目建设多方在统一的平台上工作，更好地协同专业内部及专业间的工作，提高了效率并加深了设计精度。

3 实际案例分析

以福州市某项目为例，该项目含住宅和SOHO两种业态，建筑总面积为330321.89m2，上部由14座一类高层及1座幼儿园组成，地下建筑面积为44247.07m2。地下室为现浇钢筋混凝土无梁楼盖结构，层高为3.4m，层数为一层，共23个防火分区，平时为Ⅰ类机动车停车库及配套设备用房，战时为甲类人防单元，含1个一等人员掩蔽所、6个二等人员掩蔽所和1个人防固定电站，人防建筑面积15535.31m2。该项目地下车库综合管线系统包含强电系统（动力和照明）、弱电系统（有线电视、通信、消防、安防、智能化、信号覆盖）、生活给水系统、消火栓系统、喷淋系统、排烟排风系统等，在人防区和设备防火分区之间管线密集且建筑、结构现场条件受限较大，施工难度大。同时，由于结构形式采用了无梁楼盖形式，与相同柱网尺寸的肋梁楼盖相比，其板厚更大，柱顶设置有台锥形柱帽。这些都给地下车库综合管线的设计和安装提出了更高的要求。

以图1为例，在SOHO部分的S5#楼地下室，电气桥架和消防管、给水管等从机动车停车库穿越到核心筒的水电竖井内，按原设计图纸排布，电气桥架与消防管、给水管等重叠严重，无法达到净高要求。

图1 某项目S5#楼地下室BIM优化设计方案

在BIM建模过程中，通过碰撞检查，BIM设计人员发现该问题并及时提交给建设方和设计院。建设方迅速组织专项会议对此类问题与设计院、施工方进行交底。通过BIM的三维模型，各方可以容易发现传统图纸上的一些问题，并在会议上现场重新调整各管道布置，再以传统二维立面图表达，提供给施工方准确的预埋位置，满足了建设方提出的净高要求（如图2）。

该项目通过BIM设计，建立了地下车库综合管线的三维模型（如图3），并通过模型对地下车库综合管线进行优化，解决了综合管线碰撞200多处，保证了机动车道2.2m以上净高和机动车位2.0m以上净高的要求，缩短了施工工期，赢得了建设各方的认可。

4 结语

图2 根据BIM优化方案提供的立面布置图

图3 某项目全区地下室综合管线BIM模型

BIM技术是一个综合管理的过程，同时，它也是工程项目信息集成管理系统，它贯穿于建筑的全生命周期，关联着项目各阶段的参与方。对于地下车库综合管线这一较为复杂的节点，BIM技术比传统设计更加深入和完善，优化效果更加明显［4］，加之现今新兴的VR技术相佐，可以预测：当BIM技术发展到一定程度后，必定会取代传统设计，将成为整个建筑行业的领先技术。

［1］孔嵩．BIM技术在建筑电气设计中的应用和展望［J］．现代建筑电气，2013，4（9）：1～4．

［2］滕帅．浅谈建筑工程领域BIM的应用［J］．江西建材，2016（11）：261，264．［3］李建波，穆华倩．基于REVIT的建筑电气BIM协同设计分析［J］．智能建筑电气技术，2015，10（1）：8～11．

［4］荣慕宁，张二龙，高 丽，等．BIM技术在机电管线综合中的应用［J］．建筑技术，2016，47（2）：142～143．

TU96

A

2095-2066（2016）29-0157-02

2016-9-28