BIM在机电安装施工管理中的应用和探索

高文文

（重庆建筑工程职业学院，重庆400072）

BIM在机电安装施工管理中的应用和探索

高文文

（重庆建筑工程职业学院，重庆400072）

BIM技术可以实现各专业的协同设计，可在机电安装项目中，模拟所有管线的综合排布位置和工序，并进行施工模拟，为工程实际安装阶段的工作提供更有价值的信息。该文从机电安装的角度，结合实际案例，在机电综合排布、碰撞检查等方面的应用进行了阐述，验证BIM技术在机电安装施工管理中的作用，并对BIM技术对安装工业化进程的推动作用进行了探讨。

BIM技术；机电安装；碰撞检查；推进工业化

基金论文：该论文为重庆市建设科技计划项目2015年重大课题“装配式住宅建设关键技术研究集成与示范”（项目编号：城科字2015第（0-1）号）论文之一。

1　BIM的应用背景

BIM技术是指用工程化的数字信息来描述实体建筑的一种多维模型信息集成技术。该技术在欧美等发达国家已经普遍应用，在我国还处于探索阶段。BIM技术为建设工程项目各参与方提供交流、协作的平台，在节约项目成本、把控工程质量、缩短工期等方面做出很多贡献，其在建筑行业的发展作用越来越大。在国家大力推进建筑工业化的进程中，机电安装行业也应响应行业号召，依靠技术创新改革施工管理模式，全面推行机电安装工程的工业化［1］。在过去，建筑机电安装仅限于满足供水供电等简单要求。现在，随着智能化楼宇的发展，空调系统、光纤通信系统、高速电梯系统、热水系统、废水回收系统、消防火灾报警等对机电安装提出了更高的要求，系统变得异常复杂，传统的二维绘图软件（如CAD）绘制机电综合图纸，由于其局限性，并不能保证其管线布局完全合理。BIM技术可以模拟所有管线的综合排布位置和工序，并在三维信息模型中模拟施工，发现碰撞，通过优化设计消除碰撞，减少在施工阶段可能存在的错误损失和返工。

1.1BIM应用的必要性

BIM是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可视化的建筑信息模型，可以为机电安装提供科学的协作平台［2］。BIM技术可实现项目的动态管理，根据管线施工工序、材料、进度、安装等施工信息，跟踪项目施工进度及施工安全掌控，避免返工及拆除现象，有效地控制项目成本，增加企业的结算利润。

1.1.1优化项目管理业务流程

大多数建筑项目工程量巨大，体系庞大而繁杂，包含了大量的信息。通过BIM技术建立的信息模型，可直观地展现管网如管道、网线、电线以及相关管井的具体位置和参数信息，并且可以在图上直接读取相互位置关系，便于维修。在构件进行位置移动和更换时，可以在模型中做出信息更新，记录更改的时间和维护信息，保证信息的完整性和准确性［3］。BIM是建筑设计领域的新技术，利用信息技术对建筑设计各个环节进行建模与仿真，优化整个业务流程，提高效率，减少浪费，控制成本。

1.1.2施工模拟

原来的施工冲突主要体现在施工过程中对其他专业或者工种、工序不了解，因此在解决冲突时大多方案要受限于施工现场已完成的部分，进行被动的变更，造成返工或者部分拆除，既增加了成本，又拖延了工期。如果利用BIM技术将建筑和机电设备管线进行三维建模，依照实际尺寸按照次序布置管线，并对信息模型进行碰撞检查，在设计建模阶段就可发现各种冲突与碰撞，及时调整，进而减少了不必要的返工，提高了安装的一次成功率。

1.2BIM技术的最大特色

参数化设计是BIM技木最大的特点［4］。立足这一优势，可以尝试将BIM技术应用到机电安装项目中，根据项目要求将模型进一步深化，对每一个末端点位进行校核，在施工方案确定之前，预先检查管线碰撞问题，并及时反馈给设计单位，避免后期施工因图纸问题带来停工以及返工，降低返工成本同时减少资源浪费，从而达到真正指导施工的目的。

2　BIM技术运用

2.1项目概况

某学生宿舍楼建设项目工程体量较大但机电安装工程复杂程度一般，含电气系统、给排水系统、消防系统、弱电系统、楼宇智控等。在项目初始阶段，各专业技术人员首先将二维建筑结构图导入Revit软件，然后定义平立剖面位置，即可自动生成相应的平、立、剖面图，同时创建建筑项目信息模型，做好施工信息管理。根据项目进度和各专业要求，利用BIM技术检测消防和机电等模块部分之间的碰撞问题，并形成碰撞报告，依据优先原则对碰撞部位消除碰撞，优化设计，有效控制建筑和结构图纸的一致性，最终生成三维管线综合图、二维施工图，合理进行机电管线综合排布，有效安排施工工序，减少了在施工过程因建筑和结构设计冲突造成的返工、拆改。

2.2三维模拟及碰撞检查

通过可视技术建立三维模型，可对模型平移、旋转，可创建三维漫游动画（图1），其虚拟现实图如同工程师身临其境，透过三维视角审核图纸，进而简化了图纸审核的工作量。

图1　三维漫游动画

利用BIM软件将建筑、结构等影响到机电专业的模型进行整合，然后分别进行碰撞检查。在有发生碰撞时，相互协调碰撞，把问题提前优化，把影响较大的问题反馈给相关专业协调修改（图2）。通过碰撞检测可以看出消防管道与暖通有明显的冲突，通过协商，把桥架的位置进行调整，解决碰撞。

图2　消防管道与暖通碰撞

3　BIM推动机电安装工业化进程

机电安装项目本质上是工业化制造和现场施工安装结合的产物，机电安装工业化目标之一就是提高工业化制造，而工业化制造要经过制图、工厂制造、运输储存及管理等重要环节，如果设计制图不准确则会导致产品无法装配，重新制造导致成本上升，运输出问题导致工期延误。而BIM技术的三维模型、装配模拟等环节可以完成传统的“二维图纸—深化图纸—加工制造”流程，为机电安装工作提供先进的技术保障。

3.1工厂化预制生产

工厂化预制生产是按照设计图中机电构件的尺寸进行预制生产。工厂化生产的优点主要体现在几个方面。

（1）规模化生产。BIM技术可以对机电构件进行参数化及可视化设计，并且自动关联生成二维图纸，加工厂利用预制加工图，采用专用生产线加工部件，完成对构件的批量生产，此法制作精度高，尺寸正确，缩短了制造工期，减少了材料的损耗［5］。

（2）预算准确，节省材料。人工标识预制构件不仅容易出错，而且表达信息有限，而通过BIM技术生成的构件图在尺寸等细节上与实际建筑内容精确对应，进而精确确定材料用量，大大提高了构件生产的效率与质量，避免现场加工制作导致的材料浪费，直接降低成本。

（3）不受现场条件制约。工厂化预制不受现场条件限制，不受其他施工进度的影响，可以根据材料、加工尺寸要求独立制造。

3.2机械化安装

现场安装利用机械设备减少了现场作业人员。原材料、半成品、成品在作业区内的运输采用机械化，提高功效，减少劳动力的使用，半成品、成品的吊装及安装可采用带工装的叉车及液压升降车，改变了传统的搭活动脚手架及手拉葫芦等工作方式，降低了安全隐患。

3.3避免污染，减少安全隐患

减少高空作业和辅助设施的架设，减少现场的切割和焊接，既保障了施工人员的安全，又避免了污染。

4　结束语

机电安装工业化是行业发展的趋势，相比发达国家，我国建筑行业工业化水平较低，大多机电安装企业仍采用传统的施工技术，施工质量差，劳动强度大，安全事故居高不下。现在，BIM技术已快速融入建筑行业，成为建筑业实现可持续发展的重要工具和手段，并服务于建设项目的设计、建造、安装、运行及维护等整个生命周期。对机电安装部分来说，依托三维模块模型，在设备管线的各个专业设计之间进行碰撞检查，根据碰撞报告，结合优先处理原则，消除软、硬碰撞，同时优化工程设计，降低施工返工，降低企业成本，对推动安装工业化起到深远的推动意义［6］。

［1］谷永新，刘燕红，李润伟.BIM技术在设备安装企业中的应用［J］.探索，2015（2）.

［2］缪昌华，费海丰，钱雪松.基于BIM技术实现机电管线安装的优化管理［J］.建筑技术，2013（10）.

［3］林孝胜.机电安装工程工业化的探索和应用［J］.安装，2015（12）.

［4］刘应周.BIM在某公建项目机电安装工程中的应用研究［D］天津：天津大学，2013.

［5］洪涛.中小型安装企业开展BIM技术的应用研究［J］.经济技术导刊，2015（12）.

［6］赵宗敏.基于BIM技术的建筑设备管线优化［J］.科技资讯，2015（6）.

责任编辑：孙苏，李红

施工安全

模板拆除过早的后果

某商品住宅楼工程，地下1层，地上28层，为剪力墙结构。设计墙体的混凝土强度等级1～4层为C40，5～6层为C35，7层以上墙板和1～6层顶板均为C30。9号楼的4层西段有几道墙体混凝土浇筑后，由于墙体模板拆模过早，混凝土在水化热阶段不能承担自身的重量而变形，模板把表面混凝土成片地粘下来，造成表面空鼓、蜂窝、麻面、凹陷、竖向和横向裂缝等肉眼可见的严重质量缺陷。主体结构检测时，发现竖向裂缝局部最宽达2cm，且强度偏低；钢筋间距虽然符合设计要求，但在混凝土凹陷的地方，钢筋的混凝土保护层的厚度明显不符合要求。

8号楼10层西段墙板混凝土浇筑完成时是在当日傍晚，由于夜间气温低，次日早上就开始松开固定墙体模板的螺栓，上午拆模后检查，发现又有几道剪力墙体因拆模过早，形成表面粘模和裂缝等质量缺陷，严重的地方出现5道上长下短的水平裂缝，且水平缝最长的达1.2m。裂缝甚至从混凝土表面延伸到混凝土的内部，形成肉眼可见且宽度较大的裂缝，裂缝下面的混凝土还存在外凸现象。

发生以上质量事故的最主要原因是模板拆除过早，混凝土水化热未完全释放。混凝土水化热的主要影响因素是温度，其持续时间和天气状况直接相联。当天气炎热时，水化热来得快且高峰时间要早，过程经历时间长，一般在浇筑后24～48h后产生最高峰；而在气温低时，则是在约一周后达到高峰。所以施工单位的管理人员必须密切关注施工温度和天气状况，避免混凝土模板拆除过早带来不可挽回的损失。另外，水化热与水泥用量和混凝土中粉煤灰的掺量有关，这是配合比设计与施工单位选择搅拌站时必须关注的事宜。

（摘自：《建筑工人》）

Application and Exploration of BIM in Construction and Managementof Mechanicaland Electrical Installation

BIM technology can realize the collaborative design forevery field，can simulate the comprehensive arrangementand working procedureofall the pipelinesinmechanicaland electrical installation project，and providemore valuable information for the practicalwork in installation phaseby simulating construction.From the perspectiveofmechanicaland electrical installation，combined w ith theactual cases，thispaper elaborates the application of integratedmechanicaland electrical configuration，collision check and so forth，so as to verify the role of BIM technology in construction andmanagementofmechanicaland electricalinstallation.Italso discusses thepromotion roleof BIM technology in installation industrialization.

BIM technology；mechanicaland electrical installation；collision check；industrialization promotion

TU 18

A

1671-9107（2016）08-0007-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.007

2016-07-06

高文文（1978-），女，江苏丰县人，研究生，讲师，主要从事建筑电气教学和研究工作。