BIM技术在展馆机电安装工程中的应用

BIM技术在展馆机电安装工程中的应用

罗树理,韩景明,许志鹏 ,杨嘉旺 ,高璞

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司   天津 300450

摘要：本文以天津高新区展示中心项目为背景，从 BIM三维可视化技术安全交底、管线系统排布优化、光照分析、碰撞检测及净高分析、精细化出图、运维编码等方面分析了BIM技术的在展馆中的应用成效及使用价值。

关键字：BIM技术 展馆 机电安装

引言

随着经济发展科技进步，人们生活水平提高，展馆经济也迎来新一波的发展潮，科技带来的建筑功能增加，使得机电系统愈发复杂，质量要求的逐步提升，传统施工模式已经无法满足项目快速建造的需求。随着BIM技术的深度发展，以及相关政策、标准的制定出台，BIM技术在建筑领域创造的价值日益显著。建设、勘察、设计、施工、运维等阶段也在逐步推进BIM技术的应用，并在BIM协同设计、施工管理、智慧运营等阶段总结了经验，但是现阶段实现BIM技术的全面落地仍有一定距离[1]。本文主要介绍BIM技术在某展馆机电安装中的应用，借助BIM技术提高设计和施工效率、降低成本和风险、促进协作和沟通等，实现项目质量控制、进度控制、成本控制、高效建造等目标。

1 工程概况

天津高新区展示中心位于滨海新区核心地段，是一座集合商业、会展、会议为一体的大型综合性强、功能齐全、智能化高的展览中心。本工程对天津会展新格局的形成和将会展发展培育成天津的先导支柱产业具有重大意义。  机电安装内容包括：给排水系统、通风空调系统、消防系统、强电系统、智能化系统、弱电系统等。该项目建造标准高、质量要求高，专业领域多，但空间较小、施工制约因素多、多专业交叉施工且机电系统内部存在的矛盾给施工带来了进度上和安全上的困难。具体包括这几方面：工期紧张，机电施工时间仅为7个月；专业配合多，工程包括土建、钢结构、幕墙、水电暖通、消防装修等分部工程，各专业预留预埋，管线路由冲突等；管线碰撞影响施工，机电专业多使传统平面施工图无法完全展示在大型设备间、管线密集走廊、各种管道井、展厅马道等管线集中位置的管线走向。为此。项目团队利用BIM技术具有的可视化、可模拟性、可协调性、可出图等特点，快速解决施工过程中的难题，为项目完美交付保驾护航。

2  BIM技术在工程中的应用

2.1 三维BIM模型搭建

本工程通过Revit软件进行建模。首先对项目样板设置统一的项目基点、轴网、标高以及各个专业系统等，然后分别绘制建筑、幕墙、钢构、外网、机电等各专业模型。最后将各专业模型进行链接，最终形成天津高新区展示中心项目三维综合模型。

本工程充分利用三维综合模型，在招投标阶段利用BIM模型对工程重难点进行分析确定施工方案。图纸会审阶段进一步检查系统完整性，各专业间关系，提前解决二维设计图纸问题，减少施工阶段图纸更改。同时也为工程施工提供有据可查三维模型，通过后期的模型细化完善，管线阀门设备等构件的编码为后期运维管理提供精细的建筑信息模型。

2.2 BIM三维可视化技术安全交底

    BIM三维可视化技术交底是为解决传统交底方式所存在的问题而出现的。传统的机电安装工程交底通常采用二维图纸、口头说明、实地演示等形式。单纯的口头表达无法准确表达实际情况，不够直观易造成沟通上的歧义；实地演示耗时耗力效力低下，还可能存在审图不清造成的返工和成本损耗等问题。我团队积累各个项目经验整合了一整套关于机电安装BIM三维技术交底的虚拟样板，通过虚拟样板使技术交底变得更加直观、全面、可靠、高效，大幅度减低交底过程中的不可控因素。

在安全交底方面，通过构建的BIM三维模型，并在其中添加各种安全提示和标识，例如危险区域、安全出口、沿边洞口等，可以更加直观地展示出实际施工现场的三维虚拟场景，结合VR/AR等交互式技术，让施工人员能够更加直观地了解感受到工程危险区域，减少意外和事故的发生，提高其对安全的认识。同时安全工程师也能通过三维模型了解掌握当前施工区域交叉作业情况，提前做出部署，大幅度提高管理人员的安全责任意识和管理能力。

2.3 管线系统排布优化

在展馆类建筑中机电管线安装贯穿始终，通过BIM三维模型对机电管线提前深化排布，在施工前解决管综问题保证工程进度。本项目机电管线排布优化分两个阶段：第一阶段对复杂的走廊、管廊、展厅马道等部位排布方案的确定，确定各个区域管线排布路由走向、管线关系等，从而确定各区域的基础净高，在此阶段通过三维模型展示与建设方等各方进行充分沟通，了解各方对管线方案、建筑功能、净高、精装等意见建议，对各方的要求进行整理归纳，针对意见对模型修改；第二阶段在确定管综整体方案的前提下全面展开对模型的深化工作，对各个功能性房间、复杂区域节点、预留预埋点位内容方案确定，过程中对无法满足要求的区域及时进行沟通，提供解决方案等，此阶段的三维模型已具备指导施工的精度。第一阶段和第二阶段的交叉使用可以减少施工过程中不必要的浪费、纠纷、责任划分等问题。

机电管线深化排布是其中的重要环节，原则是保证机电系统的安全、稳定和高效运行。安全性上保持机电管线与其他设施和构件的合适距离，以避免相互干扰和损坏。稳定性上机电管线支撑设置符合结构力学原理，在深化管线时考虑到管道支撑、管道连接等问题，以防止管道变形或松动，导致系统失效。高效性上机电管线的布局应考虑设备安装的便利性、管道路径的最短化和管道直径的优化等，以提高机电系统的效率和性能。维护性上机电管线应考虑设备的维护和检修，为此需预留足够的空间和通道，以便快速、方便地进入管道内部进行操作。展馆建筑部分结构为钢结构，管线支架生根是需要重点考虑的方面，本项目采用了梁夹以及钢构预留点位焊接相结合的支架生根形式。

2.4.光照分析

展馆类建筑具有空间大，形状复杂，照明需求特殊等特点，光照分析对展馆建筑就显示的很重要。本工程通过建立的三维模型结合BIM技术对项目进行了系统性的光照分析来优化照明设计，提高照明效果和节能性，修改了部分灯具型号以及位置，以及机电管线与建筑采光窗关系等。主要通过BIM技术的这几方面进行分析：光线追踪功能，通过对展馆内部设置光源、材质等参数，模拟光线在空间中的传播路径，从而分析照明效果和亮度分布情况提出修改措施；阴影分析功能，分析展馆在不同时间段的阴影情况，更好规划照明方案和窗户布局。例如，在南向立面上增加遮阳板，可以减少夏季的阳光直射，降低室内温度，同时保证室内照明充足；日照分析功能，分析日照强度和日照时间分布，以确定展馆内部和周围区域的自然光照程度，从而调整灯光的亮度和位置，达到最佳的照明效果，并且降低能耗；能耗分析功能，应用BIM技术结合能耗数据，对照明系统的功率、亮度、开关等参数进行仿真，评估不同方案的节能效果，并做出最佳决策。

2.5 碰撞检测及净高分析

      本工程中管线集中，交叉繁多，管线排布过程中如果未能解决这些碰撞，将为后期施工埋下隐患。我团队制定了完善的管线深化审核制度，审核内容从基本的碰撞到管线排布方案再到末端点位配合等多个角度进行，审核程序从自审到组内审核再到总监审核的流程，多阶段全方位解决施工中可能出现的管线返工问题。

     本工程根据净高分析通过Magicad插件功能对不同区域进行划分，检查BIM三维模型中各类管线、灯具的最低点，绘制净高色块图，同时通过软件的剖切功能辅以表示，在此基础上进行检查净高是否满足项目设计净高要求，对不满足区域同建设方、设计进行沟通，修改相关部位的图纸，形成最终的净高分析图，为后期精装修施工提供可靠依据。

2.6 精细化出图

    本工程根据展馆项目特点结合团队BIM出图手册，在本工程实行“九个一“的出图标准，即：一个专业一张图，面向各个分包团队，便于管理；一个机房一套图，机房编号单独出图，复杂点进行可视化，保证机房模型落地质量；为提高前期预留预埋阶段洞口的准确度，减少施工过程中拆改的问题，生成一墙一图；一架一图，各类支架统一绘图规则，明确支架尺寸定位，保证加工安装精度，并通过revit明细表功能对支架进行统计，计算钢材用量，解决的工程支架钢材统计准确度差、效率低等问题，为后期结算提供可靠依据。一张综合管线剖面图，将各专业管线集中与一张中明确各专业位置走向的平面关系，对复杂点位的进行剖切，展示和各专业管线上下层关系，结合专业图，使机电管线更加直观的得以表达，方便施工

2.7 编码运维

      本工程通过前期建立的模型，并在施工过程的逐步修改完善，已初步具备交付可视化运维的水准。可视化运维过程中需要BIM三维模型构建进行准确定位识别，项目团队根据建设方要求制定了二维六级的分类编码体系，即将BIM三维模型构建从位置和属性两个维度编码，在维度基础上将位置划分3个等级，属性划分4个等级[2]。以构件的定位为始点，从上而下由楼栋编码、楼层编码、设备房间编码组成。属性维度的编码是基于BIM三维模型构件需求完成，包括机电构件的专业编码，系统分类编码、材质型号厂家编码，顺序列号编码4级编码信息。此编码具有扩展性，可在维度和等级方面根据项目需求进行扩大。对BIM三维模型进行编码使得数据在不同机器、不同平台之间的传递更加可靠和高效，数字化BIM三维模型可以通过自动化方式进行处理和计算，避免了手动操作可能存在的错误和时间成本。在后期运维过程中，这些自动化功能可以帮助快速识别问题、制定解决方案，并且减少人力资源的浪费。

3  利用BIM技术的效益分析

本工程利用BIM技术创造了可测量的经济效益约80万元，时间效益30余天，BIM技术的应用的回报率远超预期。在设计管理方面：碰撞检测以及管线方案优化发现并解决问题400余处，光照分析修改灯具30余处，净高分析配合精装修减少后期效果达不到预期等问题，创造经济效益约30万元。现场管理方面通过三维可视化交底，精细化BIM施工图纸，建造过程一次到位，精细全面施工，创造经济效益约50万元，节约工期20余天；利用BIM模型检查追踪现场问题，改变了管理模式，提高现场施工质量和安全程度。商务方面通过明细表等BIM三维模型算量软件的使用大幅度减少了商务人员算量时间，同时材料损耗有据可依，减少浪费。

4  结语

BIM技术的应用对建筑的设计和施工运维带来的颠覆性的变化，在我国逐步的深入应用，但在不同类型建筑、不同实施阶段中又有所区别。从展馆类建筑来看，展馆建筑具有一定的前瞻性，造型独特，科技含量高，越是在大型建筑中深度应用BIM技术，更能体现BIM的价值，特别是利于后期的运维；BIM技术在施工阶段项目的管线综合排布、施工过程模拟、碰撞检测、净高分析、数据协同、造价成本、质量安全等方面发挥巨大价值，但是在设计阶段、运维阶段还没有形成较为完整的体系，也缺乏相关方面的标准和政策等。

     作为BIM技术施工企业应用的一员，BIM的使用应当锚定大型建筑，尤其是高层、展馆、地标等建筑的全寿命周期：从建设规划设计时通过BIM三维模型的直观可视化确定建筑功能效果及专业间的协调；到施工单位使用BIM技术实现建造过程的精准施工，精细到位，节能降耗，质量一次成优；施工完工后利用BIM技术对建筑信息化、可视化、精准化运维。

参考文献

[1]宋赛中,金辽东.BIM技术在大型会展建筑机电工程中的应用[J].安装,2022(07):63-65.

[2]陈炫伊,孙晓蕾,吴正刚,邓韬.基于BIM的机电构件信息分类编码技术在会展项目中的研究与应用[J].安装,2021(09):65-67.