BIM技术在剧院建筑机电安装工程中的应用

杨涛

摘要：剧院建筑是公共建筑中最综合、最复合的建筑工程之一，该类建设工程多为特殊造型，体量大。功能空间版块多，其中包含排演厅、舞台、曲面观众厅和公共服务空间等。地下室空间和层高紧张，水、电、暖、舞台系统管线密集，交叉施工密度高;声学要求高，机电系统施工深化设计要求高，机电设备安装要体现先进性、智能化，对技术管理要求高。采用BIM技术工具进行深化设计、综合管控、预制加工，提升精细化管理水平。本文对BIM技术在剧院建筑机电安装工程中的应用进行探讨。

关键词：BIM技术;剧院建筑;机电安装;方案优化

1项目概况

1.1项目介绍

某大剧院项目是一座多功能综合剧场，包括大剧院（1205座）、多功能厅（500座）及相关配套用房，建筑总面积4.06万m2，是集文创、休闲、商业、观演于一体的城市文化综合体。

1.2项目重难点

（1）结构复杂：主体结构形式为钢框架+支撑结构体系，屋面为羽状多曲造型屋面，剧院功能齐全，空间布置复杂。受建筑物造型影响，对机电安装和净高要求严，且场地局限性大，管道排布復杂，美观要求高。采用BIM技术进行图纸二次深化设计，指导现场施工。（2）场地狭小道路受限：场地周围紧邻市区主干道，施工部署难度大。（3）多专业穿插难度大：剧院建筑专业多，交叉作业多，深化设计协调、管理难度大，信息集成量大;弧形管道占比多，施工难度大;专业与机电管线复杂，碰撞多，严重影响空间使用和施工进度。（4）质量管理：公共建筑质量要求高，鲁班奖目标，节点部位均需深化设计保障现场质量。

2BIM技术应用分析

（1）可视化。将BIM模型上传至平台，轻量化查看模型，形象展示复杂节点做法（见图1）。通过BIM模型的可视化交底，使技术交底更直观、更完善，用于指导施工，提高施工质量和施工工效。（2）净高分析。通过BIM模拟预建造，形象、直观、准确地表现出每个区域的净高。根据各区域净高要求及管线排布方案进行净高分析，提前发现不满足净高要求、功能和美观需求的部位，并和设计方进行沟通做出相应调整，避免后期设计变更，从而缩短了工期、节约了成本。如地下室车库经过净高分析检查后发现净高只有3240mm，后期经过调整喷淋主管，梁下翻弯，喷淋系统和风管整体上移，最终车库净高达到3500mm（见图2）。（3）综合支吊架。支吊架系统通过BIM软件进行支吊架可视化校核计算，确保综合支吊架设置与结构校核计算符合规范要求。通过支吊架的数字加工和现场提前预制，实现绿色施工和节能减排。（4）预留孔洞。建筑结构预留洞。机电管线综合排布完成后对穿墙体、楼板等预留洞应用BIM技术进行提前排布，精准对位后确定预埋孔洞的位置及尺寸，确认无误后，形成预留洞图纸。现场结构施工进行精确定位预留，避免后期二次开洞，节约工期造价。（5）碰撞检查。通过对各专业BIM模型进行整合、碰撞检测，快速查找出各专业在空间上的碰撞冲突，并记录形成碰撞检查报告。本项目共发现碰撞点120余处，经过与设计院沟通，对设计图进行修改，优化解决机电系统间碰撞100余处，机电、土建碰撞50余处，有效缩短了人为筛查碰撞点的时间，减少了返工。（6）关键部位管综优化。本项目地下一层东休息厅与东候场之间的走廊，包含了空调通风系统、空调水系统、防排烟系统、消防炮系统、喷淋系统、给排水系统和强弱电系统。对各个系统进行综合排布，调整管线位置、标高及间距，有效解决了管线碰撞问题，优化后现场净高达到2.25m。（7）机房方案优化。冷水机组冷却水管优化前，设备进出口前的冷却水横管长度为2m，优化后的冷水横管长度为0.5m，增大了走廊净宽，方便施工和维护。（8）设备吊装工艺模拟。由于本工程工期紧，在安装施工队进场前，土建部分已经完成到三层，预留下来的设备吊装口尺寸只有6000mm×3600mm。而两台冷水机组的尺寸为4000mm×2000mm×2400mm，且重量达到10t。利用BIM技术，模拟吊装工艺，进行多方案施工比选，选取了合理的吊装方案及吊装设备。提前确定机组吊运途径区域，做好运输道路预留清理工作，相关施工相应延缓，如墙面暂不进行抹灰、批白、管线安装等工作，加快施工进度，缩短工期。吊装受场地限制影响大，只能采用塔吊（型号：QTZ500，塔吊臂长：70m，塔吊起重力矩：5000kN·m）进行吊装，通过人工牵引绳的方式将冷水机组在二层底部钢梁上方进行第一次旋转，下至一层区域进行第二次旋转。通过BIM-FILM对机组吊装方案进行模拟，提前发现危险区域，做好临边防护等。相较于传统纯文字、语言交底，利用BIM-FILM更易表达和展示整个施工流程，使施工组织数字化、标准化、程序化。

3BIM技术创新应用

（1）基于BIM技术的风管预制加工。通过BIM软件对深化设计后的风管BIM模型，按照标准管段长度进行分段、编号、管线统计，出具风管预制加工图，报审后进行预制加工。预制加工厂五线一体机自动下料，加工完成贴上二维码，配合BIM综合出图，方便后期安装，有效节约工期。（2）基于BIM技术的机房装配式施工。大剧院地下室-6.6m制冷换热站，建筑面积约为330m2，站内设备包含水冷螺杆冷水机组2台，换热机组2台，冷冻循环泵（卧式）3台，定压补水装置2台，全自动软水器1套，软水箱1台，多相全程处理器2台，循环水泵3台，分、集水器4组。冷冻站各种管道规格从DN300—DN32共计589m。对制冷换热站模型进行施工深化设计，形成大样图及剖面图，合理分段拆分、提取各构件、管段预制信息，分解图编码，出具预制加工图及相关料单，预制加工。利用工厂化加工部分约为440m，约占总体的75%。（3）BIM集成平台应用。以BIM协同平台，进行文档线上备份，将BIM、CAD图纸集中管理，通过移动端采集提供项目大数据在线浏览，动态查看BIM、Revit模型、项目的质量安全进度、现场动态等，实施精细化管理。

4结束语

本项目通过BIM技术的应用，解决了方案策划、管线综合排布、支吊架深化设计与预制加工等难题，使得体量大、工期紧的施工任务变得有条不紊。基于BIM技术的平台管理，提高了项目精细化管理水平，保障了施工进度与施工质量。通过各类BIM技术的实施，形成了一系列新技术，达到了预期目标，得到了各方肯定，同时培养了相应的技术人才，建立了剧院工程的人才体系，为同类重大工程提供了技术积累。

参考文献：

[1]BIM技术在机电安装工程中的应用[J].李晓兰.机电信息.2020（26）.