摘要：和传统的二维设计进行比较，采用BIM技术能够在三维模型中直观的发现各专业构件间在空间上是否有碰撞冲突的现象存在，并对其进行检测和调整。本文将以某高层建筑为例，深入分析BIM在高层建筑机电管线综合设计中的应用，希望能够从根本上优化管道布置，最终达到提高工程设计水平和节约成本的目的。
关键词：BIM；高层建筑；机电管线
一、工程概况
某大厦项目为一座高层办公楼，地上裙房3层，为门厅及办公配套的餐饮会议室，主楼为31层办公楼，屋顶为上人平屋面，地下2层，分别为人防车库和设备用房，总建筑面积为59619m2，建筑高度为130.50m。根据大厦的功能和使用特点，使得整个大厦的管线比较多，尤其是地下室及楼上公共走道部分，涉及到通风空调风管、消防喷淋管、空调水管和强、弱电桥架等各种系统，并且根据高度还有不同分区，导致管线布置及其复杂。为了直观的反映出设计图纸尤其是在施工中各专业之间设备管线的位置冲突和标高重叠上可能存在问题，在施工前可引入BIM技术，也就是说在施工前先根据所施工的图纸在电脑上运用相关软件进行图纸“预装配”，直观的反映出设计图纸上的问题，尤其是在施工中各专业之间设备管线的位置冲突和标高重叠。根据预装配结果，并结合原有设计图纸的规格和走向，进行综合考虑后再对施工图纸进行深化，从而达到实际施工图纸深度。
二、BIM在高层建筑机电管线综合设计中的应用
最近几年，随着我国城市化水平的不断提高，现代建筑的建设程度越来越复杂。一方面高层建筑等需要强大的水、电、空调等设施系统保障建筑空间的使用功能；另一方面，高层建筑中网络等一些智能化系统也逐渐成为不可或缺的建筑保障系统，在目前有限的空间中，各专业的管线越来越多。以往所进行的二维设计，大多仅是依靠各专业平面图、系统图等，很难准确的表述出复杂空间中的相互关系，导致图纸设计的精细化程度无法达到依照图纸施工的要求。再加上各个专业间在设计、修改过程中缺少有效的沟通，在某种程度上增加了“缺漏碰缺”产生的几率，导致施工中势必会出现冲突，继而返工，不仅浪费材料还使工期进一步延误。
1.软件建模
当二维CAD图纸绘制时，由于存在各种管线与桥架的标高变化与错综复杂的交叉只能在脑海中绘制，然后判断这些管线是否合理，是否存在碰撞，这就需要设计人员留出很大精力放在三维空间想象上，然后通过语言表达或者简单的手绘草图的形式与其他设计人员交流自己的想法。随着工作项目体量的增加、复杂程度的提高，对设计过程中各专业协调与配合的要求也随之更高，这就使得传统二维管线综合已经难以胜任新形势下的要求。该大厦就是其中一例，根据大厦的功能和使用特点，使得整个大厦的管线布置及其复杂，尤其地下室及楼上公共走道部分是本次管线综合布置难点中的重点，因此施工前可BIM技术，即利用传统的Revit平台，使用Revit软件对甲方提供的二维图纸进行建模，建完模后发现仅地下人防车库和设备用房就存在大量碰撞点，其中不仅是管道间的交叉碰撞，甚至有些不同的管道系统排列在一起，这为后面的碰撞检查带来了很大麻烦。
通过在图中圈出不同类型的碰撞点可以了解到，仅一个区域的节点中就有许多不同程度的碰撞，主要有：给水、中水系统内部干支管交叉；消防干管与给水干管交叉；喷洒干管在管井处垂直穿过电气桥架；给水干管垂直穿过排风干管；喷洒干管与排风管道重叠；雨水干管与桥架交叉；强电桥架与弱电桥架交叉；强弱点与消防桥架交叉等。
针对以上问题我们决定先对模型管线进行了全面的修改，并优化管线走向，在消除系统性碰撞的同时使设备管线排布更加合理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先确定电气桥架位置，在满足设计与施工要求的同时，给设备管线留出足够空间；然后依据“有压让无压、小管让大管”的原则，按照各个系统调整设备管道，并注意给电气专业留出检修空间。
2.管线综合原则
采用BIM 技术进行机电管线综合设计应在充分了解原设计意图的基础上，确保满足原设计功能要求的前提下，以原设计图纸为依据，进行管线的综合排布。综合管线设计涉及各专业管线在水平及标高上的排布，排布时应根据不同专业管线的功能要求、施工安装要求、运营维护要求，结合建筑结构设计的限制条件进行统筹协调。当管道发生冲突时，应按照规范要求合理避让，主要避让原则如下：第一，压力管避让重力管；第二，小管径避让大管径；第三，易弯曲管避让不易弯曲管；第四，方便的管线避让不方便的管线；第五，检修次数少的管线避让检修次数多的管线；第六，工程量小的管线避让工程量大的管线；第七，临时性管线避让永久性管线。此外，管道布置时还须充分考虑管线外形尺寸、保温层厚度、支吊架形状和尺寸大小及相邻管线间施工规范要求的间距、施工人员操作空间要求等因素，并尽可能利用公用支架，以使管道排布整齐。
3.管线综合碰撞检查与调整
管线综合碰撞检查包括专业间和专业内部的碰撞检测，采用Revit软件进行碰撞检测分析，生成碰撞检查模型文件，再根据分析结果结合各专业要求进行调整。本工程项目建筑体量大，地下室的机电系统多，管线密集，尤其是地下室一层，还存在高低层错层，管线错综复杂。为达到较高的效率，进行碰撞检查时采用以楼层为单位进行，先进行机电各专业之间的碰撞检查，再进行机电各专业与结构、建筑之间的碰撞检查。检查点包括：第一，各水、暖、电管线位置是否协调；第二，机房、设备间、井道内设备以及管线的位置是否足够；第三，各机电管线和设备安装有关的留洞和预埋件位置是否与建筑、结构一致；第四，送风口与回风口或排风口位置距离是否太近；第五，是否存在电气设备未设置线路的情况；第六，管线走向、净空是否可优化等。秉着 “电让 水、水让 风、小管径让 大管径、冷水管让热水管、有压管让无压管、重力排水管优先”的总原则，在保证机电专业的系统要求上，对暖通、给排水、电气等各专业模型进行管线综合设计。针对机电管线与结构相碰撞的调整，管线与梁、柱相碰撞时，调整前应 先检查所碰撞的管线整体走向上是否有其他相似的碰撞点，如有，则须考虑进行整体调整，如无，则进行局部调整即可；管线与墙和楼板碰撞时，应先确定结构位置是否有预留洞，对于土建预留洞与管道位置不相符的情况，应及时调整土建模型，应用模型对预留洞进行准确定位，后期可直接出具结构预留洞图纸用于指导施工。
4.施工模拟
在某些局部复杂且管线较多的地方如地下人防车库和设备用房等，为了尽量避免已安装好的管线设备不返工，施工前我们利用 Navisworks 软件制作了施工模拟视频，其主要制作步骤为：首先制定详细的施工安装计划，确定每个关键时间节点；然后根据施工进度节点，使用 Navisworks 软件模拟施工过程，并生成视频文件。业主等非专业设计人员可通过视频文件进行模型漫游，用更加真实的视角了解该项目；施工人员根据视频进行现场施工，在某种程度上说降低了返工率，提高了施工质量，节省了工程费用，保证了工期。
三、结语
综上所述，BIM技术在高层建筑中给管线综合布置提供了强大便利，采用三维手段建立起管线设备模型，运用计算机在模拟真实空间中对各个系统进行预装配模拟，可以优化、细化、合理管线走向和设备排布，从而使高层建筑达到缩短工期和提高工程质量的目的。
参考文献：
[1]李建成，王广斌.BIM应用导论[M].上海：同济大学出版社，2015.
[2]丁烈云，王广斌.BIM应用施工[M].上海：同济大学出版社，2015.
[3]许蓁，于洁.BIM应用设计[M].上海：同济大学出版社，2016.
论文作者:熊鹏振
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：管线论文; 机电论文; 各专业论文; 图纸论文; 设备论文; 高层建筑论文; 管道论文; 《基层建设》2018年第8期论文;