BIM技术在暖通施工中的应用

陈学文

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550000）

0 引言

目前，高档写字楼、商务楼、综合楼等大型综合性建筑越来越多的出现在城市建设中，而走廊、天花板和地下室的管道系统也越来越复杂，其配备的中央空调系统是比较典型的管道交叉较多的系统，通常与其他设备系统共存，这样就会导致机房易出现安装打架问题，致使暖通施工过程中经常发生变更和返工，从而增加工程施工造价成本，延误工期[1]。BIM贯穿于建设项目从规划设计到施工的全过程，在整个项目所有生命周期构建中，BIM都起到至关重要的作用。通过数据输入，使用BIM建立信息模型，计算并更新相关数据，可以提高暖通空调设计三维参数，进而提升暖通施工质量。

1 BIM技术应用中存在的问题

BIM技术的工作模式是从同一个核心分布到多个点，通过分散的点实现相互制约和相互影响，其应用不仅给建筑业带来了前所未有的挑战，还促使其成为中国建筑业最热门的话题之一，但是目前中国建筑行业对BIM技术的应用力度仍不够，并未真正发挥BIM在建筑行业中的优势[2]。例如在2015年兰州火车站暖通安装施工建设中，BIM技术的应用，为项目建设提供了模型和数据，这种模型与数据均可以为项目建设提供一定的帮助，但是通过对建设项目具体内容进行分析后发现，在BIM的应用过程中，各单位以及综合管线专业人员的沟通与协调并不顺利，这就严重影响暖通施工的效率，因此，应加强对BIM的总体分析，提出解决以上问题的具体方案，为BIM技术在建筑业的进一步应用该打下基础。

2 BIM技术在暖通施工中的应用特点

2.1 优化模拟的特点

北京古泉会议中心客房楼在建造特殊结构时，主体结构是向墙和柱倾斜的钢筋混凝土框架，这种框架的施工难度大，而BIM技术的应用可以进一步整合现场，将二维抽象图转化为直观的三维模型，进而具有更加清晰、高质量的图像，实现施工的视觉定位[3]。2015年湖北省奥林匹克体育中心召开了一次综合会议，主要是利用BIM技术将给排水、电气、暖通实现连接，在可视化协作设计帮助下，能够清晰、真实地展现设备、管道和系统之间的关系。一般来说，大型公共建筑、复杂管线及连接特殊建筑的这种结构较为复杂，BIM技术可以通过视觉操作和观察三维模型展示建筑结构、设备模型和建筑设计的平台空间关系，使用不同的颜色和图案分析设备状态信息，可以在3D中简单直观地看到设备维护与待处理设备相关的信息。同时，通过BIM技术模型的应用，可以将复杂管道的空间关系表达为边界元，使管道更具柔性，提高设计人员对设计要求的理解能力。

2.2 可观可视的特点

2015年，在长春万豪东方广场城市项目建设中，其暖通、消防、给排水等设计均采用BIM技术，其具备的节点构造，施工方法，施工前模拟孔定位等均可以提前反映施工的难点。在上海SOHO外滩项目中采用BIM模拟施工方案，可以直观了解所有施工的内容，包括施工的具体安装时间节点，提高施工安全性。BIM技术中的三维可视化和时间轴是4D模拟功能，参与者可以根据自己的情况和经验进行交流，通过调整局部，能避免施工过程中所产生的纠纷。同时，BIM技术中具备的云平台也可以方便业主、设计院和施工方的实时操作，整个工程内容均可以在云平台内查看，并实现云平台的无障碍交流，针对施工期间出现的问题可以及时发现，并由多方经过讨论后有效解决，进而提高解决问题的效率[4]。

2.3 计划精确的特点

2015年，上海花木城商品房改造项目利用BIM技术对工程材料的细节进行准确统计，通过优化综合方案体系，可有效节约项目成本。2015年，北京某医院工程采用BIM技术，准确地计算材料消耗，这样可以避免设计尺寸的误差，降低成本并减少材料浪费。通过对以往建筑项目分析后可以发现，以往项目成本管理通常需要对项目过程中的建筑学信息进行总结协调后方可获得结构、性能和节能效果的资料，而IBM技术的应用可以为精细管理的工程数据提供丰富的信息资源。

3 BIM技术在暖通施工中的应用价值

BIM技术是一种贯穿于工程建设生命周期的技术模式，可以有效提高工程建设管理水平，提升整体工程经济效益，与机房现场安装相比，可以提升安装效果。一般来说，BIM技术在施工阶段的价值主要体现在以下几个方面：①三维渲染：可以直观演示三维效果，将信息模型和三维建筑集成到建筑物施工信息系统中，根据建筑平面图提供的信息，能够直观显示管道位置和大型设备的布置情况以及复杂节点的施工潜存问题，并对施工方案和施工顺序进行4D仿真，比较和选择不同施工体系。三维渲染的内置信息模型能够有效提高渲染效率，为业主提供更直观的三维显示，进而促进施工单位测量的准确性；②计算精度高：通过建立与6D相关的数据库和BIM数据库，可以快速、准确地计算工程量，为工程建设管理提供所需信息，有效提高工程建设管理质量和效率[5]。同时，利用BIM模型计算材料设备消耗，能够控制和预测成本；③减少浪费：在工程施工期间，如果无法快速准确地获取大量工程数据来规划和整合资源配置，就会导致施工难度变大，而IBM技术的出现可以使施工企业快速、准确地获取施工现场第一手数据信息。BIM技术在暖通施工中可以模拟整个过程，包括工程建设中的劳动力、机械、材料、项目规划、成本预算和场地布置等，通过动态演示的方式，模拟整体施工的全过程，在模拟过程中可以发现施工预期效果以及施工中可能存在的问题，针对问题分析后进行设备的选型及布置，建立预加工模型进行虚拟分割，形成预加工输出三维构件加工图和安装图，在提升施工效率的同时，可以实现指导现场施工。BIM最直观的特点是三维可视化，在项目初始阶段，可以使用3D技术对管道系统进行碰撞检查，有效减少管道系统在设计和施工过程中的碰撞，提高设计方案的可操作性。同时也可以从建筑空间上进行高效的超限操作，并根据施工进度对人力资源和环境进行评价，充分了解项目实施进度，如果出现质量、进度、成本等问题，则可以进行动态的成本管控，进而提高建设项目的管控能力。

4 BIM技术在暖通施工中的综合应用

传统二维设计中，机电系统设计分为三个独立的部分：电、给排水和暖通系统单独设计，各专业根据系统将图纸拆分成若干张，暖通专业方案分为通风系统、空调系统等；专业给排水方案分为给排方案、消防方案等；电气专业方案分为照明、能源、火灾报警等[6]。由于机电系统错综复杂，一般只需在专业之间的复杂区域画一些剖面，就可以为以后的项目打下基础，但是这种二维设计存在一定的隐患，后期施工中如果专业管线布置不畅，就会影响系统的吊装控制存在机电管道、设备与民用梁冲突、安装运输空间不足等问题。BIM技术下其工作模式完全改变，根据真实场景设计专业、可视的系统框架，所有电气管道系统和设备必须在设计阶段做好安装位置的设计，只有当系统和设备的位置确定后，才能在模型中显示出来，形成具体的系统布局。同时，IBM技术在初步设计阶段，需要管理人员和集成专家进行专业沟通，提前确定管道位置，需注意的是“小管道让位给大管道，有压让位给无压，无倾斜让位给倾斜”遵循“终点、能量、水下”的原则，在这阶段，首先要总结管道设计前期存在的问题，如果初步确定的全局管理原则没有问题，就应该改进图纸和建筑模型的设计，首先是无压水管，然后是暖通空调风管、现低专业桥、暖通专业水管、供水和专业排水等，通常情况下，管线的整合往往需要多学科的合作，通过共同协调提供暖通施工质量[7]。

5 结语

综上所述，在传统建筑行业中，暖通工程在设计和施工阶段都面临着许多问题，而如何解决这些问题也是建筑行业的核心，主要体现在资源共享上，包括协同模式、管道设计和施工过程。BIM信息技术与暖通施工中可以具备一定特点，包括可视性、模拟性、信息一致性等特点，这些特点与国外先进的BIM技术兼容，通过薄型精确的模型，能精确地统计资料细节，为项目管理提供准确的信息，例如材料进场从原材料清单中获取信息；优化原材料选择和成本估算等。目前，与发达国家相比，我国BIM技术的发展相对缓慢，在使用中还存在很多问题，特别是在最后操作维护方面还存在很多不足，因此，要想进一步推动BIM技术在中国建筑业的应用，则需要个人、企业和国家的共同努力。