BIM技术在某办公建筑机电工程深化设计中的应用

摘要：近几年BIM技术凭借其先进的设计理念，信息化、参数化的建筑设计模型，更加适应当前现代建筑的设计要求。文章以某办公建筑为例，基于BIM技术对其机电工程进行深化设计，对该办公建筑管道设备模型的仿真建立，将管线设备的二维图纸进行集成和可视化，进行管线碰撞检查，减少在建筑施工阶段可避免的损失和返工的概率。

关键词：办公建筑；建筑信息模型；机电工程；深化设计；BIM技术 文献标识码：A

中图分类号：TU745 文章编号：1009-2374（2016）35-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.026

1 概述

BIM即建筑信息模型，指的是运用建筑三维设计软件与一系列工程设计软件所建立的“可视化”的数字三维模型，该模型可以为建筑全生命周期中的开发商、设计方、施工方乃至最终的业主等各环节的用户提供“模拟和分析”的一个虚拟建筑。运用该模型，可以对项目进行建筑设计、建筑施工以及建筑运营管理，最终使该项目实现节约成本和提高效率。

在建筑设计的过程中，主要包括了建筑、结构、机电等专业。本文研究的机电专业中包括了暖通空调系统、给排水系统、强电弱电电气系统。而这些系统在传统的设计中，是分开设计的，各专业的设计师缺乏有效沟通，更不用说协调合作。加之机电专业中各个系统的管线特别复杂，各管线走向密集交错，如在施工中发现各专业管路发生碰撞，则会出现大面积拆除返工，甚至会导致整个方案的重新修改，不但会浪费材料，还会大大地延误工期。

通过BIM技术深化设计，可以将各专业管线的位置、标高、连接方式及施工工艺先后进行三维模拟，按照现场可能发生的工作面和碰撞点进行方案的调整，既达到合理施工，又可节省工程造价，同时将完成后的方案通过三维剖面图及动态漫游等方式展示给施工工人，使工人更好地理解施工方案，保证施工质量的同时更能很好地缩短工期。

2 工程概况

本案例为西安市某办公建筑，多层公共建筑，框架式结构，总建筑面积7565.3m2（其中，地下：1120.3m2，地上：6445m2），建筑地下一层，地上六层，地下一层为人防，地上为办公，建筑总体高度23.8m，地下埋深5.3m。在建筑工程施工中，机电工程设备与管线错综复杂，常出现管线之间或者是管线和结构构件之间的碰撞，同时在设备安装的过程中，容易考虑不到建筑的室内净高问题，就会造成施工的返工情况，甚至存在安全隐患。传统的建筑施工过程中，进行机电深化设计的时候，是通过二维管线综合设计来协调机电各专业的管线布置。但是，二维管线综合设计只是将暖通、给排水、电气专业的平面管线布置图进行了简单的叠加，并且依照相应的规则确定了各系统管线的相对位置，然后确定各专业管线的标高，最后再对关键部位绘制局部剖面图。这样的设计方式有以下不足：（1）机电专业管线交叉处只能靠人的眼睛观察，难以进行全面的分析。在一些建筑中，存在着梁高变化比较大的区域，常常是管线之间的碰撞问题解决了，但是忽略了管线与梁之间的碰撞；（2）在二维管线综合设计中，管线碰撞处的处理均是局部处理，容易出现在此处不存在碰撞，但是又带来了别处的碰撞；（3）在二维管线综合设计中管线的标高问题，只有在绘制剖面图的位置时候有准确定位，而其余的管线并没有确定标高，这个问题会直接导致管线碰撞；（4）暖通空调、给排水、电气等多专业的二维CAD平面图纸多而繁乱，而且只是通过“平面+局部剖面”的方式，对于管线交叉复杂位置的二维CAD图纸表达是不够充分的；（5）在二维管线综合设计上，暖通空调、给排水、电气各专业的工艺布置要求是按照指导原则进行布置，但是没有考虑空间结构比较复杂或者是净高要求比较高的情况下，就存在了局限性。

由上可知，传统的CAD机电深化设计存在着大量的不足，因此本项目运用BIM技术进行机电深化设计，能解决上述传统的CAD机电深化设计出现的问题。

3 BIM技术在办公建筑机电工程深化设计中的应用

针对本项目办公建筑机电工程深化设计，过去的项目中采用传统的CAD设计方式，在建筑机电工程施工的过程中，经常会出现管线碰撞的情况，因此，此次该项目运用BIM技术对机电工程建立信息模型，该模型是对整个机电工程的一次虚拟设计建造的过程，在设计建造的过程中，可以发现很多在设计中及单专业校审过程中很难发现的隐藏问题，是一次全面的机电专业设计与建造的检查过程。

3.1 构建BIM模型

该项目组建了BIM工作组，设计人员在各专业图纸的基础上，利用Revit系列软件创建BIM三维模型，在搭建建筑信息模型的时候，工作组分为建筑组、结构组、机电组，最终构建的模型中覆盖了建筑、结构、暖通空调、给排水、电气等专业的模型，在Revit软件搭建的时候，同时给各个构件填写了参数，具体参数包括了如构件的尺寸、构件的规格、设备的型号、构件的材料等具体信息。

创建流程是先建立建筑模型和结构模型，然后在建筑、结构模型的基础上进行暖通空调、给排水、电气模型的搭建，最后根据各专业的要求，对各专业的管线进行合理的调整，最后出一份管线综合与碰撞检测的报告文档，然后按照做过管线综合与碰撞检测后的图纸出图。机电专业管线的过程是，建立暖通、给排水、电气模型的过程中调整管线的位置，遇到管线碰撞的情况，及时地调整。传统的CAD图纸并不直观，等到工程完工后才能看到实际的管线综合布置效果，在施工中经常发现碰撞的情况，因此采用BIM技术进行管线综合碰撞检查，可以在工程施工前就可以看到真实尺寸的管线。如图1所示，为该办公建筑负一层管线综合三维模型与实物对照图。

3.2 管线碰撞检查

在保证机电专业的系统要求上，结合建筑设计时的吊顶高度，对暖通、给排水、电气等专业的模型进行深化设计，在深化设计中要遵照一些基本的原则，比如有压的管道避让无压的管道等原则，进行机电管线的综合检查。综合检查完成过后，再运用Revit进行碰撞点检测，生成管线碰撞报告。对于一些简单的碰撞，我们项目内部进行沟通调整，协商解决方案，然后再调整模型，直至综合模型在布局合理的情况下实现零碰撞。

该项目负一层的桥架与水管碰撞如图2所示，可以看出桥架与消防水管发生了碰撞，属于机电专业碰撞，在这里桥架虽然已经进行翻转，但是仍然无法避让开与消防水管的碰撞。属于设计错误，最后通过分析，应该是改变桥架进入电井的位置。

传统的CAD图纸不能体现暖通、给排水、电气系统之间的碰撞情况，设计师易忽略一些管线碰撞的问题，因此在该办公建筑管道设备模型的仿真建立过程中，本文将管线设备的二维图纸进行集成和可视化，然后进行管线碰撞检查，减少了在建筑施工阶段可避免的损失和返工的概率，更加方便进行技术交底，从而实现了管线综合优化布置，节约施工成本，合理配置资源的目的。

4 结语

本次以某办公楼建筑项目为例，展示了BIM技术的优势与特点。通过本次项目，从中得出了以下结论：BIM技术在建筑设计中比CAD更具优势，特别是在大型公共建筑、市政工程、地下空间等的设计当中发挥着巨大作用，BIM技术将会极大地推动建筑行业的发展。通过BIM机电模型与建筑模型的碰撞检查，优化设计与管道布置的原则，可提高图纸的设计质量，节约施工成本，合理配置资源。

参考文献

[1] 纪凡荣，徐友全，曾大林，赵灵敏，张秦.BIM技术在某项目管线综合中的应用[J].施工技术，2013，42（3）.

[2] 张建平.BIM技术的研究与应用[J].施工技术，2011，40（1）.

[3] 陈辰，李庆平.基于BIM技术的三维管线综合[J].土木建筑工程信息技术，2012，4（3）.

[4] 马捷.基于BIM的地铁综合管线设计优化方法研究[D].华南理工大学，2015.

作者简介：汪洋文杰（1981-），男，陕西西安人，北京中外建建筑设计有限公司西北分公司总经理助理，国家注册电气工程师，中级工程师，西安建筑科技大学信息与控制工程学院在读硕士研究生，研究方向：基于BIM技术的机电设计与优化。

（责任编辑：蒋建华）