基于BIM的管线综合方案评价研究

隋国晖 王志皓

摘要：为保证管线综合优化方案的科学性及合理性，本文针对管线综合布局细节处理方面的欠缺，设计了基于BIM的管线综合评价指标体系。管线综合评价指标构建遵循科学性、可行性、综合性的原则，考虑空间合理性、综合工程量、施工难易度、人体舒适度等四大影响因素进行评价指标构建。并针对管线综合布控中权重难以确定的问题，分别采用层次分析法和模糊综合评价法对管线综合排布方案进行优化评价，以找到最优管线综合布置方案。

关键词：管线综合;BIM模型;评价指标

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）11-0202-02

0 引言

随着时代的进步和社会经济的不断发展，我国的建筑管线综合布控越来越趋向于智能化。近幾年来我国的专家学者对于管线综合布控方面的研究水平有了很大的提升，和国际高水平建筑管线综合布控之间的差距越来越小，但是在管线优化的细化处理上还存在着一定差距。综上所述，针对建筑物的管线综合优化方案评价研究是很有必要的。

1 建筑信息模型（BIM）技术

建筑信息模型是一种新型技术。它以实际工程为背景，围绕各个信息数据并将之建立为三维模型。它拥有建筑物的全部信息。可以运用在建筑项目可行性研究、设计阶段、施工阶段、运营维修、拆除等各个阶段，以达到提高效率，节约成本，缩短工期的效果[1]。

2 评价指标理论基础的构建原则

为了保证管线综合方案评价结果的合理性及科学性，在进行管线综合方案评价指标体系的构建过程中应该遵循以下原则：

（1）科学性。为了保证各层级指标之间具有一定的关联并且确保方案评估结果的可靠性和有效性。所以在进行管线综合评价指标时不能随意设定。评价指标权重系数要有一定的科学依据。

（2）可行性。对于管线评价指标体系中可以量化的评价指标，采用定量计算的方法来进行评价指标值的确定，对于某些无法定量化的指标，可采用定性分析的方法进行评价指标值的确定[2]。

（3）综合性。当构建管线方案评价体系时，应分析各指标的需求特征，选取有代表性的指标。

3 评价指标理论基础的构建思路

BIM技术能够模拟工程，使复杂过程简单易懂。并且能在施工前发现管线安装中的问题。可以根据BIM管道集成工作流程，可以优化和调整管道，将可能遇到的问题扼杀在摇篮之中。对管道进行优化和调整，以解决施工前的潜在问题。在制定管线综合排布优化方案时，要提供多种方案，从中比较得出最优的施工方案。所以为了使最终选取管线综合排布结果的准确和合理，建立一个科学有效的评价指标体系是有必要的。

建立管线综合评价体系时可以考虑以下几个方面：

（1）空间合理性。综合管线是有一定的排布规则的，风、水、电专业管线在空间上要合理且要尽量节省空间。不同的排布方案会影响最终的排布效果。（2）管线综合的工程量。不同的管线排布方案，风、水、电各专业在工程量上有很大的差别。为了直接看出工程量对管线排布方案带来的影响，可以通过工程造价比较差异。（3）施工难易程度。不同的方案，各专业的施工难易度也不同。所以在考虑管线综合时，必须要关注此方案是不是可以使施工变为简单。（4）人体舒适度对管线的影响。管线的配置完善，不仅能提高建筑物整体的美观，还能给人舒适的感觉。

4 管线综合方案评价指标的权重的确定

在评估管道综合方案之前，有必要对每个指标进行加权。然而，确定权重有两种方法：主观加权法和客观加权法。主观加权法是由专家从主观上对评价指标进行打分评价，从而确定指标的重要程度。主要有层次分析法和专家调查法来确定比重。客观加权法是指依次比较系统的所有指标，然后用最大方差法或多目标法确定权重。现如今最常见的方法是层次分析法，它是最方便最实用的方法之一[3]。

层次分析法将复杂的多因素、多目标问题看做成一个完整系统。系统又可以肢解成各个子因素，再将这些子因素按照一定的规律进行分组，进而组成有序的层次结构。将这些因素一一比较，按照重要程度进行排序，最后进行汇总。通过以下步骤来利用层次分析法来进行权重确定。

4.1 建立层次结构图

将目标层按照不同的划分规则分解为多个子因素，依次对这些子因素进行目标分析，以此构成一个有序排列的层次结构。

4.2 计算步骤

（1）构造判断矩阵。比较同一层级因素与上一层级因素的影响程度，确定各个评价因素的权重程度。将其构成判断矩阵。如表1所示。

为了将判断矩阵进行量化，在比较各评价因素时，可以采用1-9标度法对各因素进行取值，如表2所示。

（2）层次单排序。层次单排序是基于判断矩阵来计算该级别的评价因子的权重，以确定某个因子相对于前一级别的重要性。层次单排序的值由判断矩阵的特征向量表示。根据判断矩阵，求出此矩阵的最大特征值，再求出此矩阵的特征向量。此特征向量则为所求各个因素的权重比。本文用以下方法进行计算：

1）计算判断矩阵每行元素的几何平均值：;2）对进行归一化处理：;3）得到特征向量W：;4）则该矩阵的最大特征计算公式为：[3]。

（3）检验判断矩阵。为了保证结果的准确性和有效性，我们引入了一个指标，。而由来计算。的取值如表3所示。

当时，判断矩阵满足要求;当时，则判断矩阵不满足要求，需要改正矩阵。

5 管线综合方案评价类型的构建

5.1 模糊综合评价法

模糊综合评价是以模糊数学为理论基础的分析方法[4]。它是把定性量转化为定量的一个评价理论。也就是把有好多个因素的对象做出一个总体详尽的评价。第一步先将评价对象评价集确定下来。第二步确定各个因素的权重比，获得模糊判断矩阵。最后把模糊矩阵归一化，得到最终的评价结果。最后依据结果来选择方案。

5.2 基于模糊综合评价法建立综合评价模型

在建立模糊综合评价模型之前，需要先通过由层次分析法确定的因素权重。想要建立判断矩阵，必须把各个因素的取值定量。而有些因素定量起来很困难，所以有时得通过专家学者打分法来确定。本文评价体系里的各个因素取值由下列方法确定：

（1）給排水管道间距离可根据空间合理性规则进行布置，通过实际项目工程的施工情况进行间距计算。（2）电缆桥架与其他各专业管道距离可根据空间合理性规则进行布置，通过实际项目工程的施工情况进行间距计算。（3）“风、水、电”成本可通过各方案模型导出的工程量，再进行各方案工程成本的计算。（4）“风管、水管、电缆桥架安装难易程度”根据各专业方案布置规则，通过专家打分进行确定。（5）各管道间保持一定的距离进行管道敷设，实际管道间距离根据布置环境及“人体舒适度影响”通过专家打分进行确定。

进行模糊综合评价还需要进行以下几个步骤：

（1）确定因素集，是指各个判据因素。

（2）确定评判集，是指管线综合排布方案。

（3）建立评判矩阵。为集合到集合的模糊关系，即。用各项判据因素对每种方案进行评价，得出评判矩阵的各组成元素，即特征指标。

注：的取值范围为[0，1]，未在该定义域范围内的取值需要进行正规化处理[5]。

（4）确定各因素权重。确定各评价指标的权重。

（5）确定模糊综合评判模型。

综合评判结果，其兼顾所有因素的权重。

（6）计算评价指标值。综合评判。

6 结语

本文主要研究BIM的管线综合方案评价指标体系问题。主要从空间合理性、管线工程量、施工难易程度、人体舒适度这四方面来确立管线综合评价指标体系。先采用层次分析法后运用模糊综合评价的方法，对管线综合排布方案进行评价。以找到最优方案。

参考文献

[1] 黄强.论BIM[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2] 王源佑.基于灰色关联分析和BIM技术的装修设计方案比选研究[D].兰州交通大学，2017.

[3] 徐娇.基于 BIM 的施工企业 EPC 项目效益评价研究[D].西安科技大学，2017.

[4] 钱颂迪.运筹学[M].北京：清华大学出版社，2012.

[5] 刘宝辉.市政工程管线综合优化研究[D].西安建筑科技大学，2010.