公共建筑机电安装工程中的BIM技术探讨

杨 琳

(厦门大学 嘉庚学院，福建 漳州 363105)

0 前 言

随着人们的生产生活需求的不断提高，公共建筑物数量急剧增加，其性能和应用价值的要求也在不断提升。BIM技术作为一种新型信息技术，被广泛应用于多个领域，其应用效果在建筑工程的施工管理环节尤为突出，鉴于BIM技术在建筑工程管理方面的应用优势，相关工作人员应该加强对该技术的学习和应用的重视，将BIM技术应用到实际的建筑工程机电安装工作中，从而有效地缩短工期和降低工程的施工成本，协调各项工作之间的关系，进而提高公共建筑物的整体工程质量。

1 BIM技术在建筑机电安装工程中的应用优势

BIM技术是一种建筑信息模型技术，可借助于三维数字技术实现对建筑工程数据模型的呈现，让施工人员做出更加准确的判断和设计，进而提升施工成效。

BIM技术的特点十分鲜明，在信息呈现和应用方面，具备完整性、关联性和一致性等特征，可以为施工管理人员开展全过程信息管理提供极大的便利，在提高信息使用有效性方面效果显著。此外，BIM技术还具有可视化和可出图性特点，设计人员可以实现虚拟设计，利用三维模型将设计内容完整呈现，以便于相关工作人员更加直观地了解工程设计情况；同时，也能将完整的三维模型信息转化为二维施工图纸，让工程数据具备兼容性，从而显著提升其实用价值。

BIM技术的数字化应用还表现在其数字模拟建造方面，基于这一特点施工管理人员可以及时地发现施工环节中存在的问题，并且从三维模型着手选定最佳解决方案。此外，BIM技术还具备优化性和协调性的特点，这些特点能帮助施工管理人员高质量地开展全过程管理，让公共建筑机电安装工程的各环节作业更具协调性和顺序性，使施工质量和效率得到提升。

由此可见，BIM技术在建筑电气安装工程中的应用，可以实现对施工设计的深化、对施工流程的优化和对施工质量的保障。

2 公共建筑机电安装工程概况

本次案例中的公共建筑为高校办公楼，是该校新校区中的综合性行政办公楼。该楼的建筑总面积为27 550 m2，有地上和地下两类结构。其中，地上建筑的总面积为20 450 m2，为7层楼体建筑，内部包含教室、办公室和其他专业类课程活动场所。而地下共1层，是该建筑的消防泵房、消防水池、变配电所以及车库所在。鉴于该建筑承担了新校区大部分的办公功能，而且内部包含广播中心、网络中心、教学机房等功能性房间，所以该建筑的机电工程施工要求极高。在案例建筑的机电安装工程施工环节，相关工作人员不仅需要完成建筑暖通工程的施工，做好电气设备和水暖系统设备的安装，还需实现地下车库配电间和建筑内其他机电设备用房的安装施工。由于该建筑功能丰富，重要的功能性房间较多，所以施工难度较大、作业协调性要求高，需要借助于BIM技术实现深化设计和优化管理。

3 BIM技术在公共建筑机电安装工程中的应用

3.1 建立施工模型

从理论上而言，以信息模型直接指导建筑施工具有可行性。但是在当前的施工现场，相关工作人员仍需要将三维模型转化为标准的二维图纸才能够实现有效应用。传统的机电工程安装环节会使用二维设计图，若建筑的机电工程项目较为庞大，则其中的管线以及设备布局等设计要求也相对较高[1]，一旦出现设计不合理，就会导致管线碰撞，进而使得施工成效大幅下降，甚至引发安全故障。所以，如若在此环节应用BIM技术完成模型绘制，即可以有效地提升施工图纸的设计水平，进而规避建筑施工风险。

首先，技术人员需要做好软件的选择工作。软件选择是BIM模型建立过程中的首要环节，应用软件选择的合理性与科学性将会显著影响BIM模型的完整性和实用性。目前，可用于BIM建模的软件较为丰富，笔者以Revit系列软件为例开展了有关于软件选择要点的分析。该系列软件专业性强且配套软件全面，能充分满足民用建筑的建模需求，实用价值极高。所以，在本次工程中以Revit系列软件就可完成项目整体的BIM模型设计工作。

其次，设计人员需要做好模型绘制工作。相比于传统的二维设计，BIM技术具有更加明显的应用优势。从根本上而言，BIM技术可将传统的二维平面设计转化为三维立体结构设计，这样一来就能够让相关工作人员更加充分和具体地了解设计方案。在模型绘制环节，相关工作人员需要在本地文件当中完成创作，还需要将本地文件实时上传至文件中心，与其他设计人员进行信息共享与协同设计。在使用Revit软件开展绘图工作时，工作人员需要保证其所呈现出的结果与CAD制图中的二维平面相统一。即是说，应用BIM技术所绘制出的效果图，其内部的连接管线或标注内容应该与二维平面图保持一致。当然，由于Revit可以实现平面和三维立体之间的随时切换，所以可以进一步保证设计图内部标注以及管线连接的合理性。从设计整体而言，Revit软件所表现出的便捷性、共享性和可视图性大大提升了模型设计和建立环节的科学性。

最后，设计人员需要合理应用深化设计插件。目前，在国内大部分的建筑机电安装工程中都应用了BIM技术，这使得该项技术在国内实现了迅速发展。同时，为了能够进一步满足国人的操作习惯，实现更加高效的建模和应用，业内人士也设计出了相关的插件和软件，以实现设计效率的提升。比如，鲁班公司的系列软件或宏业科技设计的BIM space软件都能够使BIM技术的应用效率得到提升。同时，为了能进一步深化Revit的设计质量，技术人员也设计出了如品茗、蜂鸟、橄榄山等插件，这些插件都能够有效地提升建模效率，使BIM模型建立的科学性和实用性得到提升。

3.2 管线碰撞检查

通常，公共建筑都具有丰富的功能性，其内部管线布设的要求也相对较高。由于需要布设的管线和设备数量多且功能性复杂，所以在管线集中区域十分容易发生管线碰撞问题。此外，传统的二维平面设计过程往往无法兼顾管线设计的合理性和美观性，从而导致管线碰撞问题频发，这些管线碰撞问题将会对机电工程的质量以及建筑的使用安全性产生极其严重的不良影响。在实践工作当中，BIM技术的应用还应该表现在其对管线碰撞问题的检查当中。在这一环节，设计人员需要先明确管线碰撞的常规类型，然后基于建筑工程的实际需要完成管线的碰撞检查工作。

机电安装环节最为常见的管线碰撞是实体之间的硬碰撞。其实，在实践中还存在软碰撞，即两个实体之间虽存在管线碰撞，但是在一定的条件下这种碰撞是被允许的。此外，管线碰撞还包括间隙碰撞和重复项碰撞。当两个实体之间的间距与工程的施工要求不相符时，就容易存在间隙碰撞；而当两个完全相同的实体存在空间上的重合时，则会出现重复项碰撞。从本次工程的实际情况来看，地下1层以及地上的功能性房间是机电安装工程的主要施工内容。以梁下管线布置为例，施工人员需要布设2根型号为DN500的纵向冷冻水管、1根尺寸为1 500 mm×300 mm的补风管，还需设置1根污水管和3根消防管，其管线型号皆为DN150。而在横向管线布设方面，需要设置6根冷冻水管、2根生活水管和2根消防水管。因此，在布设管线时，不仅需要满足其功能性需求，还需要强化对交叉位置管线设计合理性的重视，同时兼具美观性的要求。基于此，相关工作人员需要合理应用BIM技术，理顺管线布置的顺序，指定合理的方案，以提高作业有效性。比如，在布设设暖通管道和配电线路时，设计人员可以应用BIM软件首先完成管道模拟布局，通过呈现出来的立体直观的模型检验平面设计图纸的合理性。借助于BIM三维模型，能够优化管线的排布方案，以最直观而立体的方式展现复杂区域的设计需要，进而实现对管线密集区域的深化设计，从而提高作业成效。

3.3 模拟施工进度

公共建筑的机电安装工程是一项庞大的工程项目，其工作内容作业和程序相对复杂，必须开展科学的施工管理，才能保证作业成效。现阶段，在建筑机电安装工程中，管理人员通常采用全过程管理的方法来实现高效管理，而在其实践环节，最为重要的就是开展施工进度的模拟工作。在管道线路设计方面，工作人员常常选择使用微软的project软件，借助于该软件能实现对简单线路排布的设计，但是该软件却难以满足公共建筑机电安装工程的线路布设需求，更阻碍了进度模拟工作对管线安装的辅助功能的发挥。而且，传统的施工进度模拟往往缺乏直观性数据，也难以表达数据之间的复杂关系，基于此，施工进度模拟工作的成效提升困难，优化资源配置、开展动态管理、实时反馈现场情况更是难以实现。

因此，为了能提高施工进度模拟工作的成效，相关工作人员也可以在这一环节引入BIM技术，利用该技术的优势和特征实现辅助作业。依托于BIM技术可以实现对施工现场的激光扫描处理，利用扫描后的图像结果实现精细化的管理。此时，技术人员可以借助于3D模型来考察建筑结构整体布局的合理性，也可以利用该模型完成可视化的施工模拟演练，实现对施工整体过程以及现场环境的多方位、多角度的观察。如此，施工人员就能够更为直观地了解各管线的走向，并且实现对管线碰撞问题的有效避让。比如，在本次工程当中，设计人员可以应用Navisworks软件开展施工进度模拟工作。技术人员可以在采集和整理施工所需数据后，将其与时间纬度关联，形成BIM 4D模型，为开展进度管理工作提供辅助。借助于该模型，管理人员可以制定合理的施工整体规划，并且完成对施工进度的科学模拟，从而实现高质量的进度把控和资源分配效果[3]。

4 结 论

综上所述，BIM技术在公共建筑机电安装工程中的应用，可以有效提升工程施工质量和管理成效，并能发挥出节约施工成本、提升建筑单位满意度的作用。在本次案例工程之中，通过对BIM技术的应用，不仅有效地解决了管线布设、灯具安装、吊顶设置等施工的重难点，而且借助其可视化功能和进度模拟功能也大大提升了本次工程的作业质量，从而增强了机电安装施工的有效性和安全性。

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