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摘要：小区地下车库综合管线布置复杂，是我们工程设计中经常忽略的重要节点，也是我们工程施工现场最为困难的部分。随着近年来数字技术的发展，BIM技术在工程领域不断应用与发展，根据施工图纸进行BIM三维建模，进行碰撞检测，发现并有效优化机电与机电、土建与机电管线的碰撞，提高机电安装的合理化和使用率，减少后期的返工，以数据指导现场施工，以实现节人、节材、节时的目的。本文首先分析了传统机电设计图纸存在的弊端，接着分析引入BIM后对设计的优化作用，最后以浙江衢州某住宅小区地下车库设备管线设计优化案例，来浅析BIM 技术的实际应用价值和发展前景。
关键词：地下车库；BIM ；管线优化设计
引 言
BIM即建筑信息模型，是一种以3D技术为基础，集成建筑物各种相关信息的三维模型，是一个信息化的建筑模型。在建筑工程项目的全生命周期中都可以利用这个模型进行工程分析和科学管理。在设计和施工阶段，可以先进行虚拟建造，在模型阶段发现各种错误并进行解决后再进行真实建筑物的建造，从而降低错误发生率，保证工期和工程质量，显著提高效率和大量减少风险。随着BIM应用的逐步深入，以信息技术为主导的新架构将取代建筑业的传统架构。目前，BIM的应用范围越来越广，成果越来越多，已突破技术范畴，将极大地推动建筑业的变革。
1 传统机电设计图纸存在的弊端
当前建筑机电设计人员常用的设计软件平台多为Autodesk公司开发的AutoCAD系列软件，国内专业的机电设计软件多为天正、浩辰和鸿业等[1]。这些基于AutoCAD平台的二次开发软件在二维空间的表现上功能强大并可生成三维模型，具备一定的综合管线碰撞检查功能。
在方案及施工图设计阶段，电气、给排水及暖通等专业设计人员通常分专业绘制管线平面图，未能统筹考虑综合管线的布置情况。以电气专业为例，电力、有线电视、通信、消防、安防等系统往往是以二维图形的方式绘制在两三张甚至多张平面图上，管线多以单线形式标识，大小尺寸仅为文字标注，无法在图中表现其实际的宽度和高度。鉴于此，设计人员即使将各专业管线平面图在AutoCAD绘图软件中进行“叠图”，也无法准确、全面地对综合管线进行合理优化，而将综合管线的布置问题遗留到现场施工安装阶段。
在施工安装阶段，工程管理人员需要将传统二维设计图纸上表达的综合管线“具象化”，并指导施工班组开展安装工作。但是在现场实际安装过程中，施工班组无法完全按照传统设计平面图中标示的管线进行排布，原因在于：传统设计平面图上综合管线的实际安装要求净宽远远大于过道净宽、很难严格按照自上而下、从电到水再到风的层级布置、机电管线安装完成后的净高空间不足、后期检修管线困难等。据统计，“77%的建设单位遭遇过图纸问题而造成的损失，而45%的建设单位遭遇100万以上的损失”[2] 。
此时，传统设计的不足之处就逐渐暴露出来，亟需引入一种新型的管理技术作为传统设计的深化和补充，具有可视化、可协调、可模拟、可优化和可出图的BIM应运而生。
2 引入BIM技术后对机电设计的优化作用
BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为三维数字模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。在完成建筑、结构专业的建模后，机电设计人员通过Revit软件对族库的建立和设置，借助BIM技术按照传统设计的二维图纸进行导入和设备、管线的建模，然后依照模型对地下车库综合管线进行碰撞检查分析，再根据生成的碰撞报告调整各个碰撞点，达到优化地下车库净空的目的。当碰撞点被发现时，一般的优化原则是：当电气、给排水和暖通等专业管道之间碰撞时，则根据避让原则进行调整，即有压管避让无压管、单根管避让排管等；当综合管线与建筑、结构专业的门、梁等发生碰撞时，则须根据具体情况进行调整，即管线绕行、管线预埋套管穿梁敷设、结构梁高度调整或结构梁整体上翻等。优化调整后的模型可以在各专业之间实时共享参数化的设计信息，保证设计信息的及时和准确，减少传统设计专业间的资料互提和校核环节，从而帮助整个设计团队进行高效的协同工作。
在施工安装前，工程管理人员不但可以借助BIM技术在各类终端设备上查看精确的可视化建筑系统，而且可以借助BIM导出的三维平面、剖面、节点大样图纸进行设计交底和指导施工，并通过实时的可视化模型改善与设计方进行沟通，及时发现设计上的错漏碰缺，避免不必要的成本增加和工期延长。
3 BIM技术在小区地下室机电管线设计的优化案例
以浙江衢州中梁融信壹号院项目为例，该项目包含高层、多层和排屋多种业态，建筑总面积为212218.21m2，地下建筑面积为44408m2, 地下室为框架剪力墙结构，地下结构一层，共15个防火分区，平时为机动车停车库及配套设备用房，战时为甲类人防单元，人防建筑面积13013m2。
该项目地下车库综合管线系统包含强电系统、弱电系统、生活给水系统、消火栓和喷淋系统、排烟排风系统等，在人防区和设备防火分区之间管线密集且建筑、结构现场条件受限较大，地下室底板标高变化较大，施工难度大，这些都给地下车库综合管线的设计和现场施工提出了更高的要求。
以图1和图2为例，在消防水泵房和地下室1#专变室外侧主通道部位，按照原有地下室机电设计图纸排布，消防管、给水管、风管与设备房穿出的桥架、水管等重叠严重，无法满足标高要求，根据BIM模型重新对部分管线进行调整布置，后续经计算满足车库地下室的车道标高要求。
图1 图2
在BIM建模过程中，通过碰撞检查，BIM设计人员发现该问题并及时提交给建设方和设计院。建设方迅速组织专项会议对此类问题与设计院、施工方进行交底。通过BIM的三维模型，各方可以容易发现传统图纸上的一些问题，并在会议上现场重新调整各管道布置，再以传统二维立面图表达，提供给施工方准确的预埋位置，满足净高要求。
该项目通过BIM 设计，建立了地下车库综合管线的三维模型，并通过模型对地下车库综合管线进行优化，解决了综合管线碰撞80多处，保证了机动车道2.3m以上净高和机动车位2.2m以上净高的要求，缩短了施工工期，赢得了建设各方的认可。
4结论
BIM技术是一个综合管理的过程，同时，它也是工程项目信息集成管理系统，它贯穿于建筑的全生命周期，关联着项目各阶段的参与方。对于地下车库综合管线这一较为复杂的节点，BIM技术比传统设计更加深入和完善，优化效果更加明显，加之现今新兴的VR技术相佐，可以预测：当BIM技术发展到一定程度后，必定会取代传统设计，将成为整个建筑行业的领先技术。
参考文献:
[1]孔 嵩．BIM 技术在建筑电气设计中的应用和展望[J]．现代建筑电气，2013，4（9）：1~4．
[2]滕 帅．浅谈建筑工程领域 BIM 的应用[J]．江西建材，2016（11）：261，264．
论文作者:祝建强
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/28
标签：管线论文; 机电论文; 模型论文; 传统论文; 技术论文; 建筑论文; 地下车库论文; 《防护工程》2019年11期论文;