BIM技术在机电深化设计中的应用
杨歆
（江苏扬安集团有限公司，扬州 225000，E-mail:awaytzj@https://www.doczj.com/doc/d21491571.html, ）
[摘要]：随着时代的进步，BIM技术应用成为施工中举足轻重一门技术，尤其是机电深化设计。机电工程项目深化设计分为专业工程深化设计和管线布置综合深化设计，优秀的深化设计成果能够弥补设计单位对施工以及材料市场认识的不足。优化和完善建筑工程系统设计，提高施工管理质量，增强可视化效果，节约成本，缩短工期，是为项目带来实际效益的先进技术手段。
[关键词]：BIM；深化设计；施工管理
1.深化设计
深化设计是指在工程实际施工过程当中对原设计图纸进行优化以达到施工标准。深化设计是为了将设计师的设计理念、设计意图在施工过程中得到充分体现；是为了在满足甲方需求的前提下，使施工图纸更加符合现场实际情况，是施工单位的施工理念在设计阶段的延伸；是为了更好的为甲方服务，满足现场不断变化的需求，优化设计方案在现场实施的过程；是为了达到在满足功能的前提下降低成本，为企业创造更多利润。[1]
2.深化设计原则
（1）保证使用功能的原则
（2）主干管线集中布置的原则
（3）管线布置排列一般原则：
决定各管道的最终安装标高的优先排序是排水管，电缆桥架、线槽、暖通管道、通风管道。
电缆桥架、线槽尽量高位安装，通风管道低位安装。
水管与电缆桥架、线槽应尽量错位安装，保证水管与电缆桥架平面不在同一路由。
遇管线交叉时，应本着“小管让大管、有压让无压”原则避让
（4）方便施工的原则
（5）方便系统调试、检测、维修的原则
（6）美观的原则
（7）结构安全的原则
3.传统机电深化设计
3.1深化设计总流程
首先搜集好合同图纸及相关技术规范，参与图纸会审，提出图纸上的问题，等到批复下来对图纸进行处理，创建机电综合平面图和剖面图，绘制机电管线综合预留预埋图，待机电专业进场时提供专业平面施工图，出二次墙体综合留洞图，最后绘制机房大样图以及设备基础定位图纸。
3.2深化设计协调图纸的设计流程
以CAD二维绘图软件为绘图平台，将各专业在进行图层叠加前进行初次单专业综合协调，尤其是各专业主路由的综合协调，从而避免在综合协调图的设计过程中协调单专业的主路由管线。
经过单专业的初次协调后，将各专业的图纸叠加到一张图纸上，分区域综合协调。综合协调结束后，将各专业图纸分别分离出来，反馈给自身的专业图纸中，并根据协调图中的位置调整自身专业图纸，最终完成单专业图纸的深化设计。
图1 综合协调图
图2 单专业协调图拆离
4.基于BIM技术的机电深化设计
4.1 BIM深化设计流程
首先，根据现场实际情况，利用全站仪等测量工具，对测量数据进行对比分析，并将分析结果反馈给深化设计师，设计师利用BIM建模软件进行基础建模。其次，BIM设计师将各专业建好的模型叠加，结合现场测绘得出的数据比对分析进行BIM管线综合。管线综合完成后，设计师根据自身专业对专业模型进行初步方案的优化。之后，运用三维碰撞软件对优化后的模型进行碰撞检测，直至模型当中检测结果显示0碰撞，随后，再次把模型分配给各专业进行深化设计出图，完成模型归档和交付工作，同时，进行预制加工方案设计。[2]
图1 建筑、结构模型
图2机电模型
4.2 基于BIM施工模型的创建
BIM是一种技术、一种方法、一种过程。搭建BIM模型的软件也是各种各样，主要以Autodesk Revit为主。Revit是一款智能的设计和制图工具，借助真实管线进行准确建模，可实现智能直观的设计流程。借助它，工程师可以优化建筑设备及管道系统的设计，更好地进行建筑性能分析，充分发挥BIM的竞争优势，促进可持续设计。[3]
（1）模型的类型
根据不同用途建立不同模型一般包括：前期、概要或体量模型，设计模型，可视化模型，建筑性能及环境分析模型，综合协调模型，施工模型，算量模型，建造模型，竣工模型等。其中，设计模型是BIM应用的基础。
（2）建模前的准备工作
首先，确定项目的BIM交付要求和交付计划，确定BIM应用的目标，其次，组织一次参与项目的所有专业及各方面人员的协调会，就BIM模型的应用目标达成共识，随后，准备设备及软件，搭建一个所有项目参与者都可以访问的模型交互平台，确定文件、模型构件、区域命名，建立标准。
（3）建模深度
由于不同建筑项目在不同阶段对BIM模型的应用需求及用途不同，所需要的模型信息也不同。施工图设计阶段的模型应达到国家规范的施工图设计深度要求，主要用于指导施工。在建模过程中制定BIM模型包含的构件及其建模详细程度的标准，使BIM模型数据信息达到完整，方便以后材料的统计和预制。
4.3 BIM深化设计在张家港曼巴特项目中的具体应用情况
项目概况：
张家港曼巴特购物广场总用面积34452平方米，楼面总面积253327平方米，停车位1591个，总投资40亿元人民币。该项目包括由百货商店、品牌店、影城、超市、综合餐饮构成的多样化商业中心，以及城市市民步行广场，滨水空间和融入自然的室外屋顶露台餐厅等设施。项目同时还规划了21层甲级写字楼和22层豪华SOHO办公楼，为住户提供方便的配套设施，由此带动大量流动人口，激活地区商业。
（1）协调配合
对于参与到项目施工的各个专业，通过BIM软件建立模型后，明确各专业负责内容。通过建筑模型发现并找出各专业之间可能存在的一些问题，快速协商找到解决办法。
图4 BIM综合管线初始设计图
（2）碰撞分析、深化设计
使用BIM软件对原图纸进行三维建模，将各系统分别建立模型，进行整合，运行碰撞检测。找出碰撞点后，与各施工单位进行协商处理，优化设计。
图5 Navisworks检测碰撞
（3）为构件预制加工提供模型参数
通过BIM技术，依据BIM成果的深度和详细程度，为各专业的施工和安装提供准确的构建信息和定位尺寸的相关数据，最终达到指导施工、校验施工和降低施工成本的目的。
图6 明细表及尺寸定位图
（4）现场指导施工
运用Revit软件实现复杂节点剖面图的绘制，帮助施工员直观的理解图纸，缩短施工时间。
图7 BIM管线综合平面图
图8 BIM三维视图
图9局部剖面图
（5）现场交底
使用BIM软件建立三维模型后，根据合同工期，使用软件排出进度计划。通过模拟施工动画使得施工人员能直观的掌握每一个时间节点需要完成的工作内容。对于一些特殊的方案，可以通过模拟动画效果，对工人进行技术交底。
图10 技术交底施工图纸
5.传统CAD与BIM技术在深化设计中的应用比较
CAD基本上是一个软件可以解决问题，从手绘到CAD，它只改变了生产的工具，没有改变生产的内容，还是停留在二维图纸的状态，信息量缺乏。而BIM它不只是一个软件，而是一套具有分析功能且能解决问题的软件组成，通过三维模型的形式更清晰直观的发现问题，从而去解决问题。CAD技术中如果想改动图元的位置大小或者其他信息，需要再次画图，或者通过拉伸命令调整大小。而BIM技术则将建筑构件参数化，附有建筑属性，在“族”的概念下，只需要更改属性，就可以调节构件的尺寸、样式、材质、颜色等，保证了信息的完整性和持续性。CAD技术表达的各个建筑元素之间没有相关性，而BIM技术中的构件则相互关联。例如删除一面墙，墙上的窗和门跟着自动删除；删除一扇窗，墙上原来窗的位置会自动恢复为完整的墙。CAD软件在平面上进行一次修改，则其它各面都需要进行人工修改，如果操作不当会出现不同角度视图不一致的低级错误。而BIM软件进行一次修改，则平面、立面、剖面、三维视图、明细表等都自动进行相关修改，实现了一处改动，处处改动。CAD 技术提供的建筑信息非常有限，它只是将纸质图纸电子化，不具备专业知识的人是无法看懂图纸的。但BIM技术包含了建筑的全部信息，不仅可以提供形象可视的二维和三维图纸，而且可以提供工程量清单、施工管理、虚拟建造、造价估算等更加丰富的信息，便于项目各个部门的相互沟通，协同工作。
通过种种对比可以发现，BIM技术应用将成为施工中举足轻重一门技术，它的发展是施工行业前进的体现，它不是一款软件技术，而是一种工作方式，一场行业工作方式的革命，作为近几年进入国内的新鲜事物，成功实施案例寥寥，大多正处于摸索阶段，尽管我们在试点运行时，经历着艰辛，但我们坚信BIM可视化功能强大、全过程造价成本管控、协同效率高，基础数据获取方便准确等庞大功能,能给我们带来巨大的价值。未来的行业，BIM将广泛地应用于项目管理中，项目透明化管理成为必然趋势。未来的BIM技术，将推动施工企业的项目由单人单点的应用向项目全员全过程的应用迈进，并将项目集成在企业级数据库中，而大大提升企业整体运营效率。
参考文献
[1]刘江，张伯熙，张磊合编建筑施工手册中国建筑工业出版社2012
[2]唐旭，杨晓合编机电安装企业BIM实施标准指南中国建筑工业出版社2015
[3]Autodesk，Lnc，柏慕进业合编Autodesk Revit MEP 2015 管线综合设计应用中国建筑工业出版社2015