BIM技术在某超高层建筑机电工程中的应用

龚玮 荀天奕

【摘  要】超高层建筑机电工程管线十分繁杂，利用BIM技术的碰撞检查功能和“可视化”能力，可以实现对管道尺寸、标高、路由的优化设计，从而找出管线综合排布的最佳解决方案。本文以BIM技术管线综合优化应用为突破口，分析超高层建筑机电设计和施工过程中对于BIM管综优化的诉求，从优化方式、碰撞检查、管线综合优化、净高分析、出图及可视化交底等方面进行阐述，体现BIM技术应用优势的同时，也使项目整体满足净高要求，最终减少工程设计变更和现场施工拆改，有效提高工程进度和建设效率。

【关键词】超高层建筑;BIM;管线综合

引言

随着我国社会经济水平的提高和建造技术的发展，超高层建筑以越来越丰富的形态来诠释其独一无二的个性。然而传统CAD二维设计来实现超高层建筑复杂的建筑功能和结构已经存在一定的局限性，建筑信息模型（Building Information Model，BIM）应运而生。BIM是基于三维或多维数字设计和工程管理软件所构建的“可视化”的数字建筑模型，可以为项目规划、设计、施工、安装、管理等阶段提供设计、模拟、分析的协同平台，开发商、设计单位、施工单位、监管部门乃至最终用户和维护等各相关人员都可以利用三维或多维数字模型对项目进行有效的“可视化”管理。

在超高层建筑机电工程中，可以在设计之初就通过BIM软件进行三维协同设计、碰撞检查、净高分析、工程量统计、施工图出图等得到各专业协调一致，误差较小的施工图，提高设计效率和设计质量的同时，可以提前解决施工过程中的问题，提高施工效率。本文将以某超高层建筑工程为例，从BIM设计流程、实施措施、应用效果三个方面阐述BIM设计的价值和必要性。

1.工程概况

本项目为某超高层建筑工程，其中1#楼：地下三层为设备用房，地下二层及地下一层为酒店辅助用房;1～5为酒店裙房，功能为酒店大堂、餐饮、会议及娱乐用房;塔楼6～37层为高档办公，其中16层、27层、38为避难层，39～53层为客房，54层为屋顶餐饮用房。 2#楼6～41层为办公用房，其中16、29层为避难层，地下一、二、三层为车库及设备用房。

基于本项目的特点、复杂程度和施工难度，亟需BIM技术进行机电设计和管综优化。首先，超高层城市综合体本身综合性强，技术难度高;其次，各个专业图纸设计衔接存在问题较多;第三，建筑功能区域多，设备种类多，管道交错复杂，二维排布困难;第四，建筑、结构专业已施工完毕，现场洞口预留与图纸存在不符的现象;最后，建筑内有五星级酒店，装修施工质量要求高。因此引入BIM技术，对项目的机电管线和机房进行施工图深化设计，以保证净高，减少设计变更和施工返工，提高施工效率，加快项目进度。

2. BIM技术在机电工程中的应用

2.1碰撞检查

BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期进行碰撞检测。基于碰撞检查的结果，提出机电安装的整体解决方案，同时提交业主、设计单位、施工单位审核讨论，形成后续管综优化的解决方法和初步方案。

在此阶段中，本项目配合业主、总承包及各专业分包、专业厂家检测出机电管道碰撞16935处，修改设计方案662次，避免核心筒剪力墙、暗梁开洞，加固538处，避免了大量的材料浪费和人员返工现象，共计降低成本1445万。

2.2管线综合优化

（1）管线综合深化设计范围和要求。本项目管线综合深化设计范围包括1#塔楼、2#塔楼、避难层、裙房、地下车库、给排水管井、空调水管井、电井以及各类机房和设备用房。

优化前，根据业主对净高的要求，对设备类型和管线进行分类并确定优化方案，遵循尽量提高净高、合理的避让、降低安装和维修成本、满足规范和标准要求的原则进行机电管线的三维深化设计，达到BIM模型零碰撞的要求，最终出具综合机电管线平面、剖面图、单专业管线施工图、节点大样图指导施工。同时按要求对给排水管井、空调水管井、电井出具管线布置详图，方便安装和检修。对所有机房、设备用房出具机房设备基础平面图、机房管线综合布置平面图、大样图、剖面图等。

（2）深化设计工作流程。根据项目特点和涉及的专业，组建以BIM中心为后盾的项目BIM团队。实现全专业全过程BIM技术应用，提高协同设计的质量与效率。以国家标准、省级地方标准为基础，结合企业内部标准和管理制度，制定项目BIM标准。在软硬件配置完整的基础上，确定本项目的管综深化设计工作流程。

（3）深化设计达到的效果。本项目管综深化设计的BIM模型的精度达到LOD300+，即模型达到施工图或深化施工图的建模标准，优化后完整模型可以达到VR虚拟动漫效果，在工程竣工后，BIM模型交于业主及物业管理人员，对相关人员培训三维BIM软件后，可进行后期维护保养。

依据原始设计图纸进行模型搭建，根据现场实际情况进行管线综合排布，工序模拟。方便各方通过BIM模型进行工程的检查与验收。

本项目共完成三维深化设计1592张，包括平面图、剖面图、机房大样图、管井大样图等，極大提升了机电安装工程的效率。

2.3模块化装配式施工、模拟施工

本项目在管综优化的同时，还开展了基于BIM的模块化装配式管井研究应用，包括管井模块化装配式施工的工艺流程及方法、管井模块化标准构件、管井模块运输技术的研究等。为提高项目装配率、缩短整体工期，本项目采用了上述技术进行多专业一体化施工，主要实施部位为各机电管井，目的在于提前消除误差，进一步提升项目的品质。

2.4大数据收集、管控

基于单个项目信息，整合数据，对各项目进行BIM数据、模块采集，整理优化后进入数据库，方便后续各项目建设时使用;BIM推广普及达到一定程度后，可以对项目BIM技术实施情况进行管控，可以按时间段、节点将该项目BIM实施情况录入平台，及时掌握项目进展情况，给予项目评价、整改等。

2.5协同管理

将BIM技术与物资、商务、销售、物业结合起来，进行协同管理，实现数据共享（补充）。房产销售过程中可以将三维模型及VR技术相结合，让客户戴上眼镜就可以感受到房间布局及装饰效果，吸引客户的兴趣，提高业绩。物业维护阶段，发现机电管线、设备故障时，可以通过BIM三维模型，第一时间找到问题所在，三维模型中可以将管件、管道、设备具体型号、厂家信息、联系方式传入云端，更加快速的跟换，不影响客户正常使用。

3.结语

BIM三维模型可以承载建筑工程项目中全生命周期的各类信息数据，在设计过程中通过三维可视化、协调、模拟、优化和出图等功能，在合理的规划和利用了建筑空间，保证使用净空和满足规范要求的同时，实现项目的精细化管理，提高项目决策效率，提升项目的整体质量和建设效率。

基金项目：安徽省建筑科学研究设计院2020年度（第一批）科研立项项目（NO.2020JKY-01）。

作者简介：龚玮（1985-），男，硕士，主要研究方向为绿色建筑与BIM技术研究。