BIM 在机电施工现场中的应用

孙东旭 袁 东

(北京城乡建设集团有限责任公司工程承包总部,北京 100079)

0 引言

随着科技的进步,传统建筑行业也随之不断地发展,建筑数据信息化已经成为加速建筑生产的必要条件,BIM (Building Information Modeling,建筑信息模型) 可对施工现场进行精确建模,设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM 进行协同工作,从而有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

1 BIM 在机电工程中的特点及作用

1.1 BIM 的特点分析

1.1.1 可视化

可视化的实际应用在建筑行业中起着非常重要的作用。BIM 所提及的可视化是一种可视化图形,可以形成人与人之间的互动和反馈,因为整个过程是可视化的,视觉效果不仅可以通过效果图显示和报告,更重要的是,在项目设计、施工和运营过程中的沟通、讨论和决策都是以视觉状态进行的。

1.1.2 协调性

协调是建筑行业的重点内容,建设单位、业主、设计单位都在做协调配合的工作。一旦企业项目的实施发展过程中遇到了问题,就要将各有关人士召集起来开协调会,寻找各个施工安全问题可能发生的原因及解决办法。然后作出变更,采取相应补救措施来解决这些问题。

1.1.3 模拟性

模拟性不仅是一个可以设计操作的建筑模型的构建,更是对现实世界的真实场景的模拟。在设计发展阶段,BIM 可以对设计上需要施工部位进行模拟实验。比如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热传导模拟等。4D 模拟(三维模型加项目开发时间) 可在招投标和施工阶段进行,即根据施工组织设计进行模拟实际施工,从而确定合理的施工方案,指导施工。同时,可以进行5D 模拟(基于4D 模型加成本控制),实现成本控制。

1.1.4 优化性

事实上整个系统设计、施工、运营的过程就是一个企业不断进行优化的过程。当然优化和BIM 也不存在实质性的必然联系,但在BIM 的基础上可以做更好的优化。优化受3 个因素的制约：信息、复杂性和时间。复杂程度较高时,参与管理的工作人员本身的能力无法掌握所有的信息,必须借助相关的科学研究技术和设备的帮助。

1.1.5 可出图性

BIM 模型不仅可以绘制常规的建筑设计图和构件工艺图,而且可以直观地显示、协调、模拟和优化建筑,并发布专业图纸和深化图纸,使工程表达更加详细直观。

1.2 BIM 的作用

BIM 技术对业主企业而言,因可明确自己预先通过了解并检视工作成果,是一个有吸引力的工具,因为它的潜力超出了以旧技术研究工具可以进行发展规划和设计时的窠臼。如果实施有效,BIM 可以在整个建筑生命周期内节省大量成本。通过促进运营商之间的合作和知识共享,它可以在施工开始前生成更准确的成本估计。在施工期间,透过3D 模型分析及其相关信息技术确实、随时进行沟通,可以通过模型最大限度地减少返工及资源浪费。

2 BIM 在机电工程中的应用

2.1 BIM 建模的前期准备

打造一支专业的BIM 建模团队,应充分考虑团队成员之间的协调性和专业性,组长需要有丰富的施工经验和软件运营能力,协调完成BIM 建模。针对不同专业成立小组,对建模任务进行分配,责任到个人,以BIM 项目管理为核心,依据项目决策,制定BIM 工作计划。

2.2 BIM 建模

2.2.1 绘制模型

(1) 收集资料。在BIM 模型的建设中,首先必须了解系统的所有项目要求和图纸,以避免操作错误,造成施工成本的浪费,要构建一套工作流程图,对资料进行系统的收集。

(2) 制定建模标准。根据企业项目对建模的基点、方位,单位可以制定管理规定,同时对模型通过命名规则,模型设色,建模管控要点,管综优化设计原则,新建族等细节问题进行相关规定。

(3) 网格建置。网格分为平面网网格线与楼层线2 种,在建筑师设计图时会以网格为其重要之依据,让现场施作人员能找到基地上的正确位置。楼层线则为表达楼层高度之依据,同时也描述了梁位置、墙高度以及楼版位置,其最重要之目的为让CAD 图能放置到正确位置,以便于建造精确模型位置。

2.2.2 碰撞检查和布局设计

完成专业的BIM 建模后,结合土木工程模型,合并成一个完整的项目,结合碰撞软件的碰撞检查和布局设计。管道碰撞检查的主要目的是找出施工中遇到的问题,找出水暖、机电、建筑等不同行业在施工和安装工程中的矛盾。硬碰撞的发生是工程建设中的一个关键问题。因此在实际施工时,就需要针对一些结构之间的硬碰撞开展相关专业技术检测,这里需要开展的检测主要是各专业管线交点和桥架同结构物的交叉点,而且管道和设备的碰撞需要一定强度的检测。

2.2.3 对图纸进行审核和问题反馈

检查完成的BIM 模型是否符合规格,模型是否与图纸一致,以及是否输入了模型中的各种信息。由于BIM 模型是随着社会各个发展阶段进行不断替换更新的,所以模型可以将审核管理工作内容贯穿于整个项目中,每一阶段的模型都需各个参建方审核通过后,方可进入一个项目的下一阶段应用。将建模过程中存在的问题整理出来反馈给设计,设计研究出新的图纸,避免施工中可能出现的隐患,降低施工和后期拆除修改的难度,避免不必要的经济损失。

2.3 BIM 在施工中的应用

2.3.1 对施工进度及流程进行模拟

根据项目实际情况对水电进行进度计划的制定,通过BIM 对施工进度进行模拟,研究计划进度的可行性,通过一次次仿真模拟实现进度计划既合理又高效。

2.3.2 对工程量进行统计

BIM 模型作为数据的载体,承载着几乎所有的建筑信息,通过BIM 可以对水电专业元器件进行统计,生成安装工程量,BIM 信息模型可以系统性地提取给排水工程、防排烟工程、建筑电气桥架的指导性工程量,明细包含管道长度、管件数量。

2.3.3 指导工人施工

利用BIM 已完成的模型,对重要施工节点进行分割导出,下发至分包单位,对现场的管线走向,管综分配进行指导施工,避免施工中管线的“打架”行为,大大减少人工成本的浪费。现场施工中存在的变化应及时在模型中进行更新和反馈,避免后期存在模型与现场存在不一致的情况发生。

2.3.4 后期运行与维护

将建筑项目中所有关于设施设备的信息,利用统一的数据格式存储起来,包括建筑项目的空间信息、材料、数量等等。利用此数据标准,在建筑项目的设计阶段,使用BIM 进行设计,建设中如有变更设计也可以及时反应在此档案中,维护阶段则能得到最完整、最详细的建筑项目信息。

BIM 技术在运维阶段的应用主要体现在：①有利于建筑的经营管理,增加商业价值;②前期的集成化信息为后期的运维阶段的物业管理、设备管理提供数据保障和支持;③提供与互联网相联系的接口;④运营阶段可以通过BIM 数据库获得故障的发生地点,更快更有效地解决问题。

3 结语

随着城乡建设的不断发展,居民对建设的使用性能和施工现场的把控需求越来越高,促使BIM 技术的优势不断凸显,尤其对于水电系统等复杂专业,因此,新形势下的建筑机电安装工程要求施工单位不断提升自身的技术实力,将BIM技术的应用优势最大程度发挥出来,从而不断提高施工质量。