BIM技术在国家会展中心一期展馆区机电安装工程中的应用

佘雨阳 吴光前 孙震寰 贾亚晴 张云峰

中国建筑第八工程局有限公司华北公司 天津 300452

近年来会展经济蓬勃发展，建筑功能需求逐渐增多，机电系统管线越来越复杂，工程质量要求越来越高，传统的建造方式已无法满足当前的需求。伴随着BIM技术的不断发展，各种政策、标准的相继出台，BIM技术产生的社会效益和经济效益日益显著。相关建设、设计、施工等企业也在大力推进BIM技术在所建工程中的应用，并在BIM协同设计、施工管理、智慧建造等方面总结出了一定的经验[1-4]，但目前BIM技术的落地应用深度仍有待提高。本文通过将自主提炼总结的W＋GPSLR体系应用于机电安装工程的深化设计与精细化施工管理过程中，从而实现了BIM技术的精准落地，达到高效建造、质量控制、进度控制、成本控制等目标。

1 工程概况

国家会展中心工程一期展馆区位于天津市津南区咸水沽镇，项目包括16个展厅、中央大厅综合区、东西区交通连廊、地下车库等。总建筑面积约48万 m2，相当于67个标准足球场。其中室内展览面积约20万 m2。结构形式：地下为钢筋混凝土框架结构，地上为全钢结构（图1）。

图1 项目效果图

机电专业系统包括地板辐射采暖系统、地源热泵地埋管系统、空调通风系统、防排烟系统、压缩空气系统、虹吸雨水系统、综合布线系统等约50个系统。

机房包括352个空调机房、2个制冷机房、2个换热站、2个给水泵房、2个中水泵房、2个冷却塔补水机房、1个消防泵房、13个变电所、4个柴油发电机房等（图2）。

图2 机电模型图

2 项目重难点

1）机电与土建、钢结构、精装、幕墙、屋面等专业交叉深化及提资众多，各专业间的协调联络效率要求高。

2）机电管线密集，专业系统复杂，管道尺寸大，且对净空要求高。

3）支吊架形式较多且型号大，对安全性及成本控制要求较高。

4）一二次结构预留洞口数量众多，传统的施工方式无法满足工程需要。

5）工程体量大，现场施工管理难度大。

3 W＋GPSLR体系简介

本文通过将机电系统划分为六大部分，即外网W、机房G、管廊管沟与车库P、井道S、楼层L、屋顶R，应用成熟的W＋GPSLR体系对项目进行从外到内、从下到上的全方位深化，亦是结合施工顺序、管线动向对项目进行从设计深化到模型深化再到指导施工的一系列流程，为BIM落地应用提供保障。

为确保该体系高效高质量运行，针对建模、深化、出图等阶段均编制了详尽的BIM深化设计手册和标准。其中，深化设计指导手册对各子体系深化要点均有详细的标准做法要求，保证深化设计工作有据可循。深化后的成果需要经过深化团队内部审核，施工现场管理人员审核，甲方、设计、监理单位审核，严格的五方审核流程，保证了深化设计的质量。

为保证深化设计进度，根据施工总进度计划，编制深化设计进度计划，明确人员分工，制定精确到周的深化设计计划，并根据现场实际施工情况，及时调整深化计划，以满足现场的实际施工需求。

4 W＋GPSLR体系在深化设计中的应用

4.1 W外网深化设计

本工程室外管网长约1 030 m、宽约608 m，主要包括消防给水、中水、雨水、排水、电力、智能化、热力、燃气等专业，智能化检查井、电气检查井、排水井等数量众多。深化时需要考虑各展厅的预留套管、建筑基础、围栏、树木、路灯、电塔、过街天桥、地源热泵等因素。

对室外管网的深化主要包括以下几点：

1）优化蓄水池和检修井的位置，调整部分管线的路由，以适应现场建筑、结构、机电、外网多专业施工的复杂情况。

2）对管线、井、路灯、围栏、树木等进行精准坐标定位，确保深化成果的落地。

3）综合考虑其他管线的埋深、预留套管以及市政接入点的标高，重新调整雨水排水管线的标高。

4.2 G机房深化设计

为满足使用功能要求，便于设备运维检修，主要从以下方面进行机房的深化设计工作：

1）为保证机房模型精确以及施工现场的精准落地，用BIM深化成果真正指导施工，依据厂家样册创建1∶1的设备族。

2）综合考虑设备尺寸、接管方式、检修空间、运输安装空间等因素，对机房设备位置、摆放角度进行整体规划，优化设备基础。

3）对制冷机房内的机电管线进行整体排布，优化管线路由，减少主干线管线布置层数，提升净空间，并考虑管线共用支架以及机房外管线的排布情况，合理安排空间，提高观感质量。

4）综合考虑阀门、过滤器、压力表等管段的安装空间以及操作维修空间，合理布置其安装高度，保证便于日后操作和读取数据。

4.3 P管廊管沟与车库深化设计

本项目共有2条主管廊，总长约770 m；48条次管廊，总长约1 104 m；32条主管沟，总长约6 080 m；240条次管沟，总长约16 080 m。主要深化难点为专业系统众多，管道尺寸大，空间局限且检修空间要求高，区域间的衔接处多且管线复杂。深化过程中遵循主管廊管线进入次管廊，主管沟管线进入次管沟的深化顺序。

4.3.1 主管廊深化设计考虑要点

1）在主管廊顶板上方存在多处电梯基坑降板，考虑减少桥架翻弯以及左右两侧检修通道的贯通，因此将最上层桥架紧贴基坑降板敷设，依次向下排布，强电桥架在上，弱电桥架在下，桥架与桥架竖向间距满足后期施工所需空间（图3）。

图3 主管廊局部模型

2）考虑防火门高度的限制，合理优化水管布局，将暖通水管分别敷设于两侧，给排水管置于桥架下方，以保证防火门开启空间以及充足的检修空间。

3）由于潜污泵出水立管阀门按原设计位置存在安装检

修空间不足的情况，因此将其深化为底板预埋水平支管的形式，阀门随立管移动到墙边，水平干管沿墙敷设。

4.3.2 主管廊大型综合支吊架的深化设计

为保证支吊架的安全性、经济性以及美观性，基于BIM模型，通过Magicad软件对综合支吊架进行设计选型与校核计算，考虑多种支吊架形式，优选出最终的综合支吊架方案（图4）。

图4 最终的桥架综合支吊架方案

4.3.3 主次管沟的深化设计

由于主次管沟内的管线主要服务于对应的展厅，因此需要考虑展厅冬季给水管泄水要求，以及电气展位箱和水气展位箱的安装空间，还需保证重力排水管以及压缩空气管道放坡空间，从而对机电管线进行综合排布，合理安排管沟内的空间。

4.3.4 地下车库的深化设计

地下车库两侧机房众多，共有5个变电所、1个消防泵房、6个水泵房、20个空调机房、2个制冷机房、2个换热站、18个风机房。在深化过程中，需重点考虑管线进出机房的路由排布，尤其VIP车道部位管线密集且净高要求高，通过综合考虑各施工安装空间、经济性、安全性等因素，优化管线排布，并对VIP车道进行车辆漫游模拟，验证净高空间。

4.4 S井道深化设计

管井管道的综合排布是一件较复杂的创造性工作，优质的管井管道综合排布不仅能产生合理的施工工序，降低施工成本，提高施工质量，而且可以减少管井施工中的部分安全隐患。

本工程中多数管井空间狭小，在井道的模型深化过程中，综合考虑管道材质、检修空间、管道间距、支架形式与支架安装位置、套管安装空间、H管件的安装空间等因素，对管道位置进行优化。

4.5 L楼层深化设计

地上交通连廊和中央大厅区域的功能性房间净高要求高，管线密集，需要结合精装造型、钢结构形式、末端点位等进行机电管线的深化设计，对无法满足净高要求的区域，向设计方提出洽商，由设计方调整相应区域的净高。

管线综合排布过程中，逐步推进一二次结构墙体、钢结构楼层板、幕墙等预留机电洞口工作，及时出具留洞图纸，保证多专业交叉过程中机电所需洞口的精确度。共计深化二次结构洞口上万个，钢结构楼层板预留洞口500多个，幕墙预留洞口100多个。

在展厅空调机房上方存在多根裸露立管，影响观感效果且机电管线的支架安装困难。通过将其优化为梅花造型，保证了美观性与功能性。

4.6 R屋面深化设计

本工程屋面结构复杂，设备众多，为兼顾功能性与美观性，结合设备接管形式与安装检修空间要求，对设备基础及支架进行深化。对于出屋面的风管，结合屋面专业节点做法以及深化后的风管立管位置，优化风管出屋面位置的支架做法，并通过模拟漫游验证深化后的效果。

5 W＋GPSLR体系在施工管理中的应用

5.1 高精度施工图

为精确指导现场施工，项目团队编制了机电安装工程BIM出图手册，实行“十个一”的图纸标准，即：一个专业一张图，针对各区域深化模型，生成各个专业施工图纸，用以指导现场施工；一个机房一套图，为确保各机房的模型落地质量，对机房区域按照上述标准单独出图；一个管井一张图，对立管定位、支架形式与定位均有明确的说明；为提高现场一二次墙预留预埋的精确度，减少后期拆改，生成一墙一图；一架一图的绘制，明确了支架的详细尺寸与定位，保证了支架加工与安装的精度，并能够快速计算支架钢材用量，有效解决了以往支架钢材统计效率低、准确度不高的问题，方便商务人员进行结算。

5.2 高精度模型物资提量

为探索BIM技术在施工管理中的深入应用，解决传统Revit明细表的弊端，使其真正满足实际施工提量需求，建立了BIM物资提量标准，应用该标准建立高精度模型，通过Magicad软件辅助计算得出各专业工程量，作为施工前材料招标、施工中材料进场、施工后结算的依据。

5.3 平台管理应用

BIM团队制定了与项目现场管理人员的对接流程、BIM团队内部管理流程，确保工作高效有序的进行。利用中建八局专有的C8BIM协同管理平台，将BIM模型上传至平台，管理人员可随时在施工现场查看移动端模型，发现施工问题可拍照上传至平台，相关人员实时查看。应用此平台生成构件二维码，可扫码定位构件，查询信息，跟踪材料，并可实现任务、问题、表单多端协同，资料云端同步，随时在线查看。

5.4 施工交底

深化后的施工图纸出图并审批完成后，让施工班组领会综合排布深化设计意图、明确相关注意事项、理解复杂节点排布情况，是BIM落地施工的重要一环。通过施工交底，针对不同区域、不同部位向施工人员进行详细的模型和图纸交底，对复杂部位进行工序模拟，使施工人员明确施工工序，协调各专业分包及劳务分包的作业面，实现多部位、多区域同时施工，大大缩短施工工期，避免拆改返工现象发生。

5.5 现场实施情况检查

现场管理人员及BIM团队在施工现场利用C8BIM平台移动端实时查看、追踪BIM技术落地情况，管控现场施工质量，与模型不一致的地方及时询问原因并纠偏，避免现场随意施工，导致后进场的施工队无作业面的情况发生，保证作业进度。

通过W＋GPSLR体系下精细化模型的建立，BIM团队和现场管理团队的积极配合，确保模型落地的质量，达到模型与现场100%吻合，为模型算量、后期运维打下了基础。

6 结语

1）从深化设计到施工管理，W＋GPSLR体系贯穿施工全过程，将机电管线深化设计按区域进行细分，明确深化环节，统一深化标准，在施工前提前解决技术难题,达到管理升级、降本增效、提高施工质量、缩短工期的目的。

2）依据W＋GPSLR体系深化后的模型能够保证施工材料的精确统计，指导现场的材料采购，有效控制材料成本，方便后期结算，服务于现场。

3）通过应用BIM技术可有效缩短各方协调联络时间，提高沟通效率，助推项目各方的信息传递共享。