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摘要：本文依据实际项目的电气设计为例，介绍了BIM技术在实际项目设计中的应用情况，包括了软件的应用，具体项目的流程思路，以及在管线综合检查中的应用。呈现BIM技术如何在设计阶段优质的解决实际施工阶段中可能遇到的碰撞、冲突问题，从而达到减少设计不当所导致的无用功修改，降低项目实施阶段的项目成本。
关键词：建筑电气设计；建筑信息模型（BIM）；管线综合
1.发展现状
当下建筑建设领域，建筑规模在不断的扩大，建筑物内功能的复杂程度也在不断增加，无论设计单位、施工单位、甲方单位甚至项目竣工后的运营维护企业对机电管线综合的要求愈加强烈。在以往设计过程中，以CAD等二维软件作为主流工具的时代，设计单位主要由建筑师及机电工程师协调、组织各方进行机电管线协同工作，更多的是开展管线综合协调会。在协调会议中，各专业都是以CAD图纸为基础来进行管线综合排布设计的，采用这种模式必然会导致信息缺失以及无法为各专业设计师提供直观交流平台的先天局限性，而且组织类似专业间协调会，将牵扯设计人员大量精力，大大降低设计人员工作效率。所以，如何更好的解决上述机电管线综合问题成为建设项目最困难的技术环节之一。
随着信息化技术的飞速发展，在建筑行业从业人员的不断努力和实践下，三维计算机辅助设计技术已经成为了目前建筑设计行业发展的必然趋势之一。其中，建筑信息模型—Building Information Modeling（以下简称“BIM”）成为目前而言最为先进的建筑设计技术和理念。该技术的出现使得传统的建筑行业内各方角色被重新划分。同时BIM技术在建设项目全生命周期的应用，使得项目各参与方的工作内容也随之被重新定义。
2.BIM技术在实际工程中的应用
2.1 BIM技术的软件选择
如前所述，信息化技术发展到今天，以二维模型平台为基础的建筑辅助设计软件呈现出越来越多的应用局限性，因此国外多家公司分别开发并推出了自己的以三维模型平台为基础的计算机辅助设计软件，业内称之为“BIM核心建模软件”，简称“BIM建模软件”。这些软件不仅仅包含了最基本的三维几何形状信息，还囊括了大量的非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格、进度等等。各家公司出品的BIM建模软件均基本具有可视化、可协调性、模拟性、可优化性和可出图性这五大特点。目前，业内主流的BIM建模软件，有Autodesk公司出品的Revit Architecture、Revit Structural、Revit MEP，Bentley公司出品的Bentley Architecture、Bentley Structural、Bentley Building Mechanical Systems，Nemetschek Graphisoft公司出品的ArchiCAD、AllPLAN、Vector works，Gery Technology Dassault公司出品的Digital Project、CATIA等等。
在民用建筑设计中，Autodesk公司出品的Revit系列软件因其能较好满足建筑设计特点且与建筑设计相关的各个专业配套齐全从而得到广泛的应用。本次总结的BIM项目设计中，各相关专业均统一采用Revit 2015中文版软件为工具进行设计。
2.2 项目背景
本项目名称为：梅赛德斯-奔驰北京培训中心，该项目位于北京市朝阳区广顺南大街，望京B15地块，设计面积约8850m2。
B15地块建筑包括地上7层，地下4层。本项目装修及改造区域为地下一层局部，地上1~3层局部。其中，地下一层4213平方米，首层851平方米，二层1377平方米，三层1622平方米。
主要建设性质为室内装修与改造工程，建筑使用功能为奔驰公司的专业技术培训教室（含理论教室和实践教室）、办公室、餐厅、库房、休息区等。
2.3 应用范围
BIM电气设计在该项目的主要应用在配电、照明、消防报警、三个部分，首先介绍项目开始前如何进行分工协作的。
1）全专业分工协作，主要包括：建筑专业、结构专业、设备专业、电气专业利用BIM专用存储服务器进行协同共享，同时进行设计工作。
2）创建项目模型的中心文件。
本次改造工程实在原有BIM设计的基础上进行管线综合，在租区内，利用原有线槽，进行拆改。在应用BIM技术通过碰撞检查功能确定电气桥架与设备风道管道的排布以及墙上洞位预留等，可以提升净高、提升整体空间感。
应用BIM技术的系统设计、可视化、设施管理、分析模拟等功能，方便快捷的对整体租区进行个性化设计，通过相关软件对BIM模型中的数据进行处理能够实时生成三维模型，充分表达设计效果以及管线综合的碰撞问题以及综合后的整体效果。
参数化设计是BIM应用最大的特点，将BIM技术运用到室内装修中，无论墙面、地面、吊顶，还是电气专业的灯具、配电箱、线槽都可以进行详细的记录。所以我们完成可以对电气管线、灯具参数等等工程量进行统计。
BIM模型也可以方便的导出施工需要的各种图纸、材料消耗量明细表和初步成本汇总表等所有项目相关的资料。并且，通过模拟安装演示，降低了对工人经验等要求，很好的指导了施工。有助于对项目竣工的质量保证以及项目后期维护更加方便快捷。
图4 三层租区机电管线综合三维视图
3.机电管线碰撞检查
以建筑模型为基础进行机电设计，在机电专业完成基本管线设计后就可以进行管线碰撞检查了。
碰撞检查是指在提前查找和报告在工程项目中不同部分之间的冲突。碰撞分硬碰撞和软碰撞（间隙碰撞）两种，硬碰撞指实体与实体之间交叉碰撞，软碰撞指实体间实际并没有碰撞，但间距和空间无法满足相关施工要求。例如，空间中两根管道并排架设时，因为要考虑到安装、保温等要求，两者之间必须有一定的间距，如果这个间距不够，即使两者未直接碰撞，但其设计仍然是不合理的。目前BIM的碰撞检查应用主要集中在硬碰撞。通常碰撞问题出现最多的是安装工程中各专业设备管线之间的碰撞、管线与建筑结构部分的碰撞以及建筑结构本身的碰撞。
由于Revit的图纸正常比较大，各个系统整合在一起，运行起来就相当的困难。因此正常导出为Navisworks软件能识别的文件格式，把文件缩小，重新整合在一起，进行综合管线模拟碰撞。通过Navisworks进行碰撞检测，可以根据自己需要单独的对各个系统进行碰撞检测，还能将碰撞的位置导出为报告，方便后期进行管线综合布线的优化设计。具体流程可分解为：建筑专业完成建筑模型、机电专业完成各系统管线、导出“.NWC”Navisworks软件的格式文件、利用Navisworks软件生成碰撞检查报告、根据碰撞结果修改机电模型、再次对修改的机电模型进行碰撞检查，并修改直至无碰撞点。
Navisworks解决方案支持所有项目相关方可靠的整合、分享和审阅详细的三维设计模型，在建筑信息模型工作中处于核心地位。BIM的意义在于，在设计与建造阶段及之后创建并且是用于建筑项目有关的相互一致且可计算的信息。Navisworks软件能够将Auto CAD与Revit系列等应用创建的设计数据，与来自其它设计工具的几何图形和信息相结合，将其作为整体的三维项目，通过多种文件格式进行实时审阅而无需考虑文件的大小Navisworks软件可以帮助所有相关项目作为一个整体来看待，从而优化设计决策、建筑实施、性能预测和规划直至设施管理和运营等各个环节。
a.导出“*.nwc”文件：在安装Revit MEP之后安装Navisworks，会在Rrevit MEP软件添加一个外部工具，如图5 安装Navisworks后的Revit界面所示：
图5 安装Navisworks后的Revit界面
运用Revit MEP完成模型搭建后单击附加模块中的外部工具，导出“*.nwc”文件。
b.载入 “*.nwc”文件：在Navisworks中打开“*.nwc”文件，如图6 在Navisworks中打开“*.nwc”文件所示：
图8 碰撞检查对话框
若在视图中选择了几类图元，则该对话框将进行过滤，可根据图元类别进行选择。如果未选择任何图元，则对话框将显示当前项目中的所有类别。
在完成类别选择后，单击碰撞检查对话框右下角确定按钮，这样可以运行碰撞检查，如果没有要报告的冲突，则会显示一个对话框，通知“未检测到冲突”。如果有要报告的冲突，则会显示“冲突报告”的对话框。该对话框会列出相互之间发生冲突的所有图元。
冲突报告根据生成检查的方式进行分组，如果运行管道与桥架的碰撞检查，则对话框会先列出管道类别，然后列出与管道冲突的桥架。
在冲突报告中可以进行以下操作：
a.显示：要查看其中一个有冲突的图元，在冲突报告的对话框中单击该图元名称，单击下方“显示”按钮即可；
b.刷新：解决冲突后，在冲突报告对话框中单击“刷新”。如果问题已解决，则会从冲突列表中删除发生的图元。注意“刷新”仅重新检查当前报告的冲突，它不会重新运行碰撞检查；
c.导出：可以生成HTML版本报告。在冲突报告对话框中单击“导出”。输入名称，定位到保存报告的所需文件夹，然后单击保存。关闭冲突报告对话框后要再次查看生成的上一个报告（下表为导出的碰撞分析报告）。
在大型模型中，对所有类别进行相互检查的费时较长，建议不要进行此类操作。要缩减处理时间，应选择优先的图元集或有限数量的类别。
同目前在二维图纸上进行管线综合相比，使用Revit MEP进行管线综合，不仅具有直观的三维显示，而且能快速、准确的找到并修改碰撞的图元，从而极大地提高管线综合的效率和正确性，使项目的设计和施工质量得到更好的保证。管线综合主要内容为主管线碰撞，以下是管线碰撞报告，见表1至表4。
4.结论
利用BIM技术，通过搭建各专业的 BIM 模型将建筑工程中的所有建筑、机电设备构件的模型和数据整合，不仅反映了建筑内各元素的几何特征、物理属性等特性，相互之间还保持着作为建筑整体一部分的空间关系和逻辑关系，形成了一套完整的、有层次的信息系统。设计师能够在三维软件视角下轻松地发现设计中的碰撞冲突，充分提高了管线综合的设计能力和工作效率。最大限度地降低了设计团队内部协调错误的几率，及时排除项目在将来实施环节中可能遇到的碰撞、冲突，从而明显减少由此产生的变更申请单数量，降低设计人员在设计阶段结束后项目实施阶段中联系、协调、修改的工作量。同时，施工单位可以通过直观的三维BIM模型提前研究制定施工方案，最大限度的避免在工程实施过程中拆改量，降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误，从而大大提高了施工现场的生产效率。
BIM技术在管线综合设计中的应用只是BIM技术可以解决的建筑建设过程中很小的一类问题，随着BIM技术的发展和设计师应用该技术的普及相信在不远的将来BIM技术将会带来建筑行业的一次“信息革命”，随着BIM技术的问题能够得到解决，真实工作效率将得到大幅度的提升，大量的生产力将被释放，整个建筑行业将会被优化。同时，也为建筑业的发展带来巨大的效益，使整个工程设计的质量和施工效率得到显著提高。
参考文献
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论文作者:薛博,李英姿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：管线论文; 建筑论文; 项目论文; 模型论文; 技术论文; 冲突论文; 机电论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;