BIM技术在装配式建筑机电安装中的应用思考

BIM技术在装配式建筑机电安装中的应用思考

王斌

天津江源电力工程有限公司，天津市 300000

摘要：机电安装作为装配式建筑最关键一个部分，其安装质量对于整个装配式建筑修建而言有着无可替代作用，因此相关工作人员必须做好机电安装工作，目前我国机电企业在进行机电安装时主要是对其设备、线路、管道进行安装，所涉及范围较宽，综合性较广，对施工安装人员综合技能要求较高，加上机械安装很容易受到多种因素影响，如自然环境、人为因素等，在施工过程中稍不注意就会出现问题引发安全事故，对后续装配式建筑修建而言极为不利。利用BIM技术则可以在一定程度上降低这类问题出现概率，延长建筑装配式建筑使用寿命，BIM技术可以对机电管线进行优化升级，大幅度提高装配式建筑工程整体安装质量及效率。基于此，文章对BIM技术在装配式建筑机电安装中的应用策略进行了研究，以供参考。

关键词：BIM技术；装配式建筑；机电安装

1、BIM技术在装配式建筑机电安装中应用优势

建筑信息模型（BIM）是指基于信息数据的虚拟建筑模型，通过该模型可以在虚拟空间中完成建筑项目的数字模拟，并整合目前工程项目的各类数据，但BIM并不单纯是三维的数字模型，而是可以拓展到N维.BIM技术带来了新工具、新手段的同时也使应用者提高了效益和竞争优势在传统建筑施工过程中施工人员主要是依靠混凝土现浇结构进行施工，混凝土现浇结构与预制结构相比虽然价格较低，但是其生产工艺较为粗糙，加上传统预构件施工工期较长，施工单位施工成本较高，不利于企业提高自身施工技术。而预制装配式建筑可以在通过数字化管理来提高整体施工进度，保障其质量，但是由于机电安装会涉及构件连接以及线管排布，虽然预制装配式建筑能够大幅度提高企业整体施工质量与效率，但是对于施工人员要求较高，施工人员在进行构件连接以及线管排布时无法对其进行精准定位，很容易在施工过程中出现返工，会加大企业生产成本，这主要是因为工作人员在进行现浇结构机电管道施工时会将其嵌入混凝土中，而预制装配式建筑则是需要先将管道放入部件之中，生产完成以后将其运输到施工现场与其余组件进行连接，这对于施工人员的综合素养要求较高，在施工过程中很容易因为人为因素出现施工问题，引发安全隐患，影响企业施工成本。而利用BIM技术则可以对其进行精准定位，保障其效率同时提高其施工质量，施工人员科学合理利用BIM技术将其与机电安装进行结合可以大幅度提高定位精准性，保障整体施工质量与效率。

2基于BIM的装配式建筑机电的具体优化设计

传统的建筑施工方式周期比较长，投入的资金比较多，所以施工现场很可能会受到一些环境因素的影响，施工进度很难顺利开展。与此同时，管道线路的排布位置也十分关键，如果无法精准定位管线的固定位置，那么精度不够，就会影响到工程的整体质量，导致工程质量不合格，出现二次返工。预制装配式建筑中的机电管道施工方法和传统的浇筑施工方法存在一定差异，现浇结构中，将机电管道直接接入混凝土中，对预制建筑而言，管道需要直接嵌入零部件中，在后续的生产环节中就可以完善浇筑工程，促进不同零部件之间的连接。1）施工前需要优化建筑物内部的管道走向，实现交叉设计从预制建筑机电管道施工情况来看，难度比较大。在施工过程中会应用到多项施工工艺，这种对接方式复杂程度较高，经常会因为管道的布局设计不明确导致定位精准程度不够，影响后续设计。因此，在管道布置当中，需要详细了解工程管道的布置要求，明确如何完善施工工艺流程，这样就可以完善建筑内部的管道线路交叉设计，使衔接更加紧密。将BIM技术深入应用到装配式机电安装环节，可以避免出现上述问题。2）墙板内预制管线路径优化在设计厨房墙板时，需要设计与厨房环节布局相一致的预制构件图，尽可能不要交叉分布管道线路，提升墙内预制管线的安全性和稳定性。设计部门在分析建筑内部结构时，可以采用BIM技术分析管线应当如何分布，保留外侧上翻管线，去掉一些不必要的管线。除此以外，还需要增加一根横向管，目的在于完善管线布局，留好预备线路，有效减少管线的使用量，减少成本的投入，科学把控线缆的使用，推进施工进度。3）受限空间内错管线快速对接优化在装配式建筑施工机电操作环节中，可能会出现机电定位状态偏离的现象，这样会导致原有的定位点出现偏差，预留的管道线路和预制管线存在偏移，位置差异较大，这是因为内部预留空间不够，导致线路发生移动。为解决这一问题，在进行预制机电部件设计环节中，需要提前设计好一种可以改变方向的转接头，这样就可以应对因为空间不足而出现的管线偏移、位置与原有设定点不相符的情况，保证管线的快速对接，进一步强化施工效率。

3装配式建筑中的机电安装模块工作流程

3.1模型建设

基于BIM技术开展建筑工程机电安装，系统应先构建机电设备安装模型，并进行模型更新优化。通常在装配式建筑施工中，机电设备安装的BIM模型需经历三次建设优化：（1）在考虑项目设计蓝图的基础上，BIM技术人员应对厂家提供设备、阀部件尺寸等要素进行准确分析，然后构建机电专业模型。（2）深化基础模型设计，进行整个装配式建筑及机电安装施工区域的空间布局，并在BIM技术下，进行通道、支架形式、安装空间等要素的，为机电、土建、精装结合奠定良好基础。（3）在就位安装阶段，需将设备设计位置、尺寸信息反馈给模型，并在模型的支撑下，对机电设备安装情况做进一步地调整和优化，满足工程项目建设需要。

3.2支架施工

支架在机电设备固定安装中发挥重要作用，项目施工需做好支架选型和布置的系统设计。在BIM技术体系下，可系统设计支吊架布置插件，并在该插件的支撑下计算支吊架荷载，这样才能获得具有较高稳定性和强度的支架型号。要求在考虑模块顺序的基础上，对支架实施编码处理，同时应借助BIM技术输出支架平面图及支架详图。

3.3工程任务提取及模块切割

装配式建筑机电安装工程任务提取包含工程量提取及材料计划提取两个部分。通过提取工程量及完成工程量所需的材料，并且应将提取的资料信息报送给材料员，以此完成机电设备材料的下料生产。在机电安装BIM模型中，借助智能化定尺切割插件即可完成BIM模型的切割，并对特定的模块进行模拟。在模块切割管理中，工作人员不仅需要考虑装配式建筑机电安装的实际条件，而且需对运输通道的限制情况进行深入分析，这样能基于模型规整性原则，实现机电设备吊装现场的有效规划。值得注意的是，在实施模型切割管理前，需要先对模型进行编码。在后期模型应用及机电设备安装中，还需要将各种信息及时地上传到BIM管理平台上，由此生成一定的信息编码，在ISO正等轴测图插件下，这些编码会被模块化转化为预制加工图，然后，由工厂按照模拟确定的模块内容进行预制加工。

3.4模块预制、存储及运输

装配式建筑机电安装施工中，应结合工程需要制定一定的预制模块构件。在模块制作阶段，需在考虑材料质量的基础上，对每个制作环节进行精确控制，充分保证模块的精度，如在机电设备支架生产中，针对管件、管道连接法兰等构件，不仅需要考虑焊接承插深度，而且需控制焊缝宽度，此外，完成焊接管段的误差应尽量小于±3mm。当基础构件需要焊接式，还需要注意生成焊口二维码标签，实现后期焊接信息的追溯管理。在安装构件及机电设备存储运输中，对相应的设备粘贴模块二维码标签，装车、卸车均扫描标签，要求通过标签将设备模块相应的信息上传到BIM模型和项目部，规范化地完成相应机电设备、辅助性预制件的卸车、扫描、验收。在这些设备运输存储中，需结合BIM模型规划出来的规定线路、场地和顺序标识牌来控制叉车，将机电设备及相应的辅助工具放到施工区域。

3.5机电模块安装施工

待相应的机电设备运输到安装现场后，还应按照设计及交底内容，通过BIM技术进行施工模拟，对施工布置、技术要点、安装隐患、文明施工等多项内容作出指示；随后，在考虑现场施工环境的基础上，需借助BIM模型，识别机电设备二维码和管线标签，以此确认机电安装模块的信息内容，并开展机电安装模块的模拟施工，在具体模拟中，需通过点对点的方式，实现支吊架定位、管线走向和设备安装误差的控制，为后期施工提供有效参考。最后，初步完成机电设备模块安装后，还需输入具体安装对象的基本参数，对整体的安装效果进行评估判断和改进优化，不断提升装配式建筑机电安装施工质量。

4装配式建筑机电安装作业中BIM技术的应用要点

4.1构建BIM可视化模型，实现机电设备安装信息的整合与分析

利用BIM技术构建可视化模型，基本可以视为实现机电设备安装信息整合与分析处理的关键手段。结合以往的安装管理经验来看，BIM模型在建立方式上主要可以从两个方面进行研究与分析：①设计方对所输出的二维施工图进行二次利用，根据施工图内容构建科学合理的BIM三维模型，也就是翻模处理，这是目前比较常见的BIM机电设备安装处理方式。②设计阶段初步构建形成BIM模型，在施工阶段工作人员可以直接将预先设计好的BIM模型进行导入处理，不需要进行建模。但这种方式需要对所用软件进行对接与转换处理，以确保建模效果的科学性与真实性。在建模工作结束后，参见方会从不同深化设计的角度对BIM模型数据库进行适当的补充与完善，以促使数据库信息逐渐趋向于丰富化的方向发展。除此之外，在施工阶段，施工单位需要根据工程项目的实际需求构建科学合理的BIM模型。最好可以主动结合分布式建模及数据集中管理等模式，对数据库信息进行适当的补充与完善。

4.2利用BIM技术功能优势，做好管件预制工作

为确保机电设备安装工程施工进度及效率得以全面提高，现场施工人员主张利用BIM技术实现对管件预制过程的综合化处理。在管件预制过程中，现场施工人员可以主动将机电安装工程施工阶段所涉及的管材及壁厚等关键信息输入到BIM模型中，并对这部分关键信息进行整合与分析，确保其与现场实际情况相吻合。与此同时，现场施工人员可以根据BIM模型所导出的信息资料，绘制科学合理的管道预制加工图。将图纸送到工厂进行数字化加工处理，实现对管道预制加工的优化处理。根据现场反馈情况来看，基于BIM技术的管道预制加工方式不仅可以有效避免施工现场的二次加工现象，而且可以有效缩短工期，具有重要的应用价值。

4.3应用BIM技术，实现三维可视技术交底

机电安装工程动工之前，通过BIM技术对图纸中的盲点或是复杂位置进行三维视图交底，如此让交底工作更加直观，方便相关技术人员在施工现场进行指导。具体而言，首先，三维可视化交底技术会增加实际工程项目的比较，从而帮助设计人员发现存在的缺陷。第二，三维可视化交底技术在应用中还能帮助业主了解设计与建筑实体间的对比关系，从而更加深入地了解电机安装工程进度与质量，以便在工作中针对业主所提出地改进意见进行优化。第三，组织现场施工人员落实三维可视化交底技术。在此技术下能让施工人员更加明确地了解建筑内机电管线布置与设备安装步骤，且在不同角度的观察下对安装实际内容有更加深入地了解，以此来减少安装工作中的失误。

4.4实现施工模拟过程，规避专业间的矛盾问题

施工模拟可以理解为虚拟施工过程，从本质上来讲，就是利用BIM技术的虚拟化功能对机电设备安装过程进行动态模拟与分析。并利用计算机的存储功能，实现对施工活动中的人、机、料等关键信息的整合与分析，现场施工人员可以根据分析反馈结果，攻克施工技术难题，确保机电设备安装质量效果达到预期。对于机电设备安装工程管线及设备安装工作而言，在应用BIM技术施工模拟功能的过程中，现场施工人员可以从工程建设前期阶段及正式建设阶段，对机电设备安装工程管线及设备进行模拟化处理。以正式安装工作为例，施工人员需要利用BIM技术的施工模拟功能，对管线安装顺序进行合理确定。如果现场施工人员未能完全掌握管线空间的排布次序，就很容易出现专业间不协调的问题。

4.5结合BIM动态监管功能，集中加强现场施工质量与安全管理水平

基于BIM技术所构建的工程项目施工质量管理系统及安全管理系统，BIM技术的动态监管功能可以实现对施工全过程的模拟与分析，有利于帮助管理人员进行决策。在正式应用过程中，现场施工人员可以利用BIM技术的可视化功能及模拟化功能，对现场设备安装作业涉及的要点问题进行动态模拟与分析管理。并根据分析反馈内容，对现场安装作业期间可能出现的风险隐患问题进行预先把握。并根据风险隐患问题的具体成因，采取针对性的管理措施加以预防处理。与此同时，现场施工人员应该根据施工现场的实际情况构建科学合理的施工模型。并根据施工模型的具体表现，对施工现场安全管理计划及临时危险应对措施进行合理制定，减少现场施工隐患问题的出现。除此之外，现场施工人员可以在设备安装作业期间，以拍照或录音等方式对施工现场质量及安全管理工作落实情况进行动态监察，并将检查结果及时反馈到BIM模型数据库中，以确保项目各参与方可以在BIM模型数据库中及时获取现场质量安全分析数据，实现对施工现场质量安全的动态管理过程。

结语

基于BIM技术的装配式建筑机电深化设计优化研究将BIM的信息化和装配式建筑的高效、节能、环保等优点相结合，建立BIM数据平台，全流程进行项目施工管理。目前我国和欧美发达国家相比，装配式建筑的发展还有一定差距。在我国，预制构件生产标准、设计验收等相关规范的出台明显滞后于施工技术的发展。预制构件的生产类型较为局限，尺寸不够精确，容易造成返工。而BIM技术可以将项目的相关生产数据进行整合，弥补装配式建筑信息匮乏的不足。将BIM技术与装配式建筑机电相结合，建立BIM数据库，项目管理人员可将施工图、工艺视频等上传到数据库并进行施工交底，施工负责人可通过手机模型查看相对应的施工图，及时获取施工图变更信息，提高施工的进度以及住宅的精细化程度，减少资源的浪费。因此，将装配式建筑机电与BIM技术相结合具有非常重要的意义。

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