BIM在预制装配式智慧化机房中的应用

彭军，朱洪涛

（信阳学院，河南 信阳464000）

1 引言

随着我国城市化进程的加快，对建筑行业提出了更高的要求，在建筑领域首先提出了“智慧建造”生产理念。传统的建筑行业存在许多不足，比如，工程管理水平有待提高、建筑建设效率较低，建设过程中对周围生态环境也会产生一定不良影响。而装配式建筑可以解决这些问题。在智慧化机房建设过程中使用BIM 技术，同时，结合预制装配式结构，可以解决预制装配式结构在设计和施工过程中出现的问题。

2 预制装配式建筑

预制装配式建筑是指建筑施工前把建筑工程中的主要部分或一部分结构或构件分别进行预制，然后，运送到施工现场进行拼装。这样，可以大大缩减建筑工程的工期，提高施工效率，同时，能够确保工程质量。并且在预制构件建造过程中，使用更加标准化、机械化的生产建造方法，能够从源头上保障建筑物的质量[1]。

但是，目前装配式建筑也存在一些缺点。例如，预制装配式建筑作为我国出现较晚的一中新型建筑形式，还缺少建筑设计和施工方面的综合型技术人才；施工进程会受到运输条件等因素的制约；在项目施工过程中，容易发生构件安装错误、构件缺失、构件实际装设空间不够等问题。

3 预制装配式机房的设计难点

3.1 机房建设受到制约

当机房数量较多，且项目建设工期相对较长时，会导致后期机电安装项目的时间相对较少，工期安排较为紧密。若全部机房都按传统方法进行施工，由于其受制约因素众多，机房建设结束后，会导致设备检修难、噪声大、操作管理人员工作环境恶劣（如振动、噪声、高温以及高湿环境）等问题出现。

3.2 机房设计不合理

如果在机房设计时过于追求结构线条设计，会导致在机房可用空间小、设备繁杂的状况下，管道排布铺设难度增大。因此，进行机房的管线与设备设计时，不但要确保施工时具有足够的作业空间，还要保障施工建设过程中衔接及整体施工完成后效果。

4 BIM技术在预制装配式机房中的应用

4.1 BIM技术

运用BIM 技术是我国建筑行业一次巨大的技术变革。该技术将信息与大数据技术应用于建筑工程设计和施工中，可以根据设计方案建立建筑工程项目的仿真模型，将建筑建成后的效果显示出来，并且在三维立体建筑模型中可以显示建筑的各项数据，更加有助于对各个不同阶段建筑工程项目的优化与管理，同时，也有利于建筑工程各参建方以及相关企业各部门之间进行及时沟通，确保工程项目顺利、安全地进行。

4.2 BIM技术的应用

BIM 技术的应用具体包括以下几个方面：技术管理、进度管理、资源管理和施工成本管理。运用BIM 技术，首先应将相应的建筑数据信息录入数据库，建立BIM 建筑模型，结合工程项目的要求，直观、及时地发现施工图中存在的问题，并采取合理措施保障建筑施工项目的顺利进行；进行进度管理时，利用BIM 技术可以进行项目进度计划模拟，管理人员可根据模拟情况找出实际进度与进度计划的差异，并提出优化方案；进行资源管理时，根据设计模型计算可以得出相应的建材采购清单，在减少人工计算量的同时提高了计算精度；进行施工预算控制时，BIM 技术可以根据建筑模型和工程计量计算准则，对当前工程项目的成本进行精确计算。

另外，为了更加合理、有效地利用机房空间，在使用BIM技术进行施工管线综合设计时，应注意协调各专业、各部门之间的关系，使其能够进行有效沟通，从而深化设计方案，进行系统优化。利用漫游的方式在BIM 模型中模拟管线排布，有利于精准标记预留或预埋管线的具体方位，最大程度上避免返工情况出现，在施工中遇到问题应采取最行之有效、合理的方案进行系统优化，并事先和设计人员一同确定最终方案，及时解决施工环节中存在的问题，提高设计水平和设计效率[2]。

5 BIM技术在预制装配式智慧化机房中的具体设计

5.1 应用案例

某工程项目，在国内来说属于较为大型的城市建设项目，也是某省重点工程项目，是组成该省绿地建设系统的重要部分。作为该城市北部的中心生态规划区域，该项目建设跨越了该市3 个主要城区，预计该项目南北向长度约6.73 km，东西向宽度约200 m，总占地面积1.36×106m2。该建设项目所需机房数量非常多，仅制冷机房就需要10 余个，各种冷热源动力站共计12 处。为提高机房建设施工速度及整体质量，提升项目整体智慧化建设效率和品质，该项目在设计时采用预制装配式技术进行机房施工建设。

5.2 具体设计中的注意事项

BIM 技术在预制装配式智慧化机房中的具体设计包括建筑、结构和机电安装。其中，建筑和结构关系到管道、墙面和地面等部位的设计问题；机电安装涉及实际需求和使用要求的设计深化问题。在建筑和结构方面，预制装配式建筑施工使用的作业场地相比传统施工模式较小，具有施工时噪声较小、节省材料、节约资源的优点，同时，预制装配式建筑还具有施工快、强度低、绿色环保等优点。但在进行设计深化时，应充分考虑预制构件的安装、存放等问题，确保构件在安装前不会受到任何损害。在机电安装过程中，应注意从人性化角度着手，确保机电装置在使用过程中的效率和可操作性。

5.3 预制装配式机房的具体设计

5.3.1 设计中的考虑因素

当全部预制构件的结构力学数据和各种专业空间满足其协同需求后，可以对全部预制构件以及用于装配构件的连接点实施更加深入的设计，这和传统意义上的深化设计大不相同。采用BIM 技术进行预制装配式结构深入设计时，必须同时充分考虑预制构件如何进行生产、运输、存放、安装等步骤，其中，也包含预制构件的建造模具如何进行协调、运输条件是否符合构件要求、构件存放问题以及预先准备辅助材料、支撑和吊点预留等内容的深化。

5.3.2 地面设计

设计完毕的智慧化机房在实际施工前，必须要针对建筑地面施工方法进行具体核对，面层可以使用自流平等地面。与此同时，应算建筑地面高度是否能满足排水及坡度需求。由于设备的电源线路有一部分裸露在地表，所以，在设计地面结构时，应把设备电源线路考虑在内。地面优化设计如图1 所示。

图1 地面优化设计图

5.3.3 墙板设计

进行墙板设计时，应充分考虑墙板尺寸、规范以及定位，衔接点构造的准确性以及合理性，还应考虑墙板安装时需要留出空位的问题。运用BIM 技术进行设计优化时，应合理、科学地将设备电源线路考虑在内，避免出现不必要的重复设计等问题。

5.3.4 管道支架设计

在进行管道支架、护墩、排水沟、导流槽的深化设计时，具体定位应进行综合、全面地考虑，通过BIM 技术对这些项目进行综合优化，将支架和护墩成排排列整齐，避免管道支架不慎掉落到导流槽或排水沟上方，管道支架设计模拟图如图2所示。

图2 管道支架设计模拟图

5.3.5 加强构件设计的合理性

当装配式建筑预制构件建造加工完成后，构件外形和尺寸不能再发生变化，而且同一批次生产出的构件数量较多，若在施工过程中发现该构件不能满足其工艺设计要求，需要将构件进行返工，从而消耗大量人力、物力以及财力，影响建筑工程的施工进程。所以，通过BIM 技术对装配式机房预制构件进行设计和施工模拟，便于预先对构件尺寸进行精确计算，确保满足工程要求，避免返工。

5.4 机电安装的具体设计

5.4.1 设计方案优化

在机电安装设计过程中，应充分考虑人体工程学的相关原理以及节能减排、降低消耗等方面，运用BIM 技术对机房施工图进行模拟，及时找出与具体施工会发生冲突的部分，并进行设计图优化，从而使智慧化机房在装设完毕后更具美观性，且兼具效率高、人性化、绿色节能、施工工艺先进等优势。为了让设计的产品更加符合客户要求，机房相关设计人员应进入已经开始运行的机房内进行走访调查，开展针对相关技术的攻关研究。对用户反映过的问题进行整理，选择出现较多的或具有共同点的问题，如消声、减震、设备的保温问题、智能化操控、设备相关维护以及运营等问题，进行大量调研并进行相应数据分析及整理，再设置、规定机房预制装配式施工具体标准[3]。

5.4.2 分模块进行设计操作

设计团队需要把整体机房分成多个模块进行设计。首先，运用BIM 技术对各个模块进行模拟，当模拟结果满足智慧化机房建设施工设计要求时，再与预制构件加工企业进行区域模块相应构件的预制加工，这能够优化传统设计和施工模式，通过BIM 技术得出建筑信息各项数据，使施工人员根据不同的区域模块图纸通过预制装配方式完成机房搭建工作。在分模块进行设计时，应注意设计要符合相关要求且不影响系统使用，保障人性化设计理念的落实，优化设计空间。根据模块长度进行分段时，也要注意分段是否符合预制加工要求，在便捷安装、节省材料的基础上满足设计相关需求。

6 结语

随着现代科学技术水平发展，建筑设计领域的科技化程度也日益提升。在智慧化预制装配式机房建设中应用BIM 技术能够使诸多传统设计及施工中无法解决的问题得到妥善解决。BIM 技术的应用能够使建筑设计方案得到更加深入、合理的优化，并大大降低构件错误率，通过设计方案优化以及分模块设计能够达到节约时间、节省成本、提高施工效率的目的，在一定程度上提升预制装配式机房建设质量，促进建筑行业健康可持续发展。