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摘要：地下车库综合管线布置复杂，是设计中经常忽略的重要节点，也是现场施工最为困难部分。首先分析了传统电气设计存在的弊端，接着分析引入BIM后对设计的优化作用，最后以某住宅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：电气设计；BIM；管线优化；地下车库
地下车库的综合管线通常是整个建筑工程中较多且较为复杂的部分，特别是在设备防火分区内，强电桥架、弱电桥架、消防水管、风管、生活给水和供热管网等各种管线交错并行，成为设计中经常忽略的重要节点，也是现场施工最为困难的部分。传统的设计方法在设备管线综合布置上逐渐出现各种问题和弊端。通过利用BIM技术对地下车库设备管线设计进行优化的具体案例，来浅析BIM技术的实际应用价值和发展前景。
1.项目概况
本案例工程为广东某大型地下车库，属于政府投资建设项目，位于行政事业单位集中统一建设职工住房，总建筑面积77813.42平方米，地上建筑面积1146平方米，地下建筑面积为76667.42平方米。本项目由专业的代建单位负责建设，涉及建设单位广东市政府投资建设工程管理中心，多家施工单位、监理单位、设计单位、材料供应商和物业单位等。参与方众多，造成协调难度进一步加大。该地下车库主要为停车库和设备房。安装工程管线涉及系统较多，包括给排水、照明桥架、喷淋、空调、弱电桥架、消防、通风等系统。同时，机电安装工程的各专业管线及其支护系统繁杂、空间位置纵横交错，为设计和施工带来巨大的挑战。在设计阶段，各专业的图纸均是分开设计，各专业间也未进行统一协调的综合标高，以至于在施工阶段，各专业管线出现相互碰撞，安放不合理等情况，就会造成返工次数增加、成本超支、工期延误、同时也会带来安全、质量的相关问题。
2.管线综合的应用
2.1管线综合预期目的
该大型地下车库建筑机电专业系统的管线错综复杂，系统包括空调、通风、消防、给水、排水、电气等；地上高层建筑设备机房均位于地下车库，并且设备机房较多，机房内部管线众多，管线密集。该项目管线安装施工对建设各参与方都是一个挑战，前期的系统梳理、沟通、管线综合、设计优化尤为重要。BIM作为建筑信息的共享平台，协同各参与方在同一平台进行管线综合，通过可视化和模拟性等特点展现出三维立体实物图形，方便各方的沟通协调，将碰撞检查后的信息反馈给相关参与方，并及时做出调整，以减少施工现场的管线碰撞、质量返工等问题。
图1 各专业管线错综复杂
通过使用BIM技术，在地下车库管线安装施工前形成深化设计。即通过管线综合将各专业（包括电气专业、给排水专业、消防专业、通风空调专业等）的管线进行优化设计、合理布置，解决各专业在设计中存在的问题，以达到各专业间有序的配合。各专业管线进行错漏碰缺检查，以达到管线排布整齐美观、碰撞减少、质量返工减少、成本降低、按照合同约定的进度计划完成管线施工。
2.2组织分工
该项目涉及多家施工单位，分别由各施工单位负责组织参与方，形成深化设计小组，会同建设、监理、设计各单位项目负责人和项目技术负责人共同制定深化设计、施工工作计划，确保施工的连续性。为了保证集成化总控管理的控制效率，该地下车库总控负责人由代建办总经理直接担任，并由建设单位项目负责人、施工单位项目负责人共同组成项目总控领导组成员。项目总控策划组与项目总控协调组合为项目总控工作组，工作组组长由施工单位项目技术负责人担任，工作组副组长由安装部项目经理担任。
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，满足了建设方提出的净高要求。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200多处，保证了机动车道2.2m以上净高和机动车位2.0m以上净高的要求，缩短了施工工期，赢得了建设各方的认可。
3.引入BIM后的设计优化
在完成建筑、结构专业的建模后，电气设计人员通过Revit软件对族（Family）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（精确到每个碰撞点的地址和对应轴线编号），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、给排水和供暖通风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、梁和柱帽等发生碰撞时，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、削减柱帽等。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。
4.存在的问题
尽管BIM技术近年来发展迅猛，在很多国家以及国内部分城市已经慢慢开始普及。然而在BIM技术的应用却一直没有得到广泛的应用，仅限于个别施工难度大、形体复杂的建筑，且只是局部使用。通过本次案例项目对BIM应用的使用情况，对BIM在目前的发展中存在障碍做以下分析。
4.1参与方对BIM的认知
就前情况来看，BIM技术已经得到广泛的认可，其价值毋庸置疑。政府投资项目管理模式下，涉及建筑工程参与方众多，协调难度大，各参与方对BIM的认识程度和接受程度不同。面对前期投入大量的资金、人力和物力，还需设立专门的BIM应用机构、对人员进行培训，各参与单位对现有模式的改变仍处于比较被动的状态。BIM应用不仅带来技术风险，还需要建立工作新流程，同时又涉及多方利益者，在没有切实的技术保障和配套管理机制的情况下，大力推广BIM也比较困难。政府和业主的需求是推动BIM在建设行业发展的主要动力之一，但各参与方均没有完整的BIM团队，BIM的核心价值在于各参与方之间传递各自的信息成果的过程可以达到有限的衔接，而紧靠某一利益相关单位单独使用BIM是很难实现正真意义上的信息交流。
4.2软件系统问题
BIM是依托于建筑数字信息的共享平台，软件的使用是必不可少的，而我国只是学习欧美的AutodeskRevit系列、ArchiCAD等专业软件，相较于国外，我国BIM技术软件的开发较缓慢。在BIM核心建模软件这个方面，除了在算量软件方面如鲁班、广联达、斯维尔具备一定基础优势外，BIM的核心设计建模软件开发较为匮乏。地处偏远，信息技术的传递相对缓慢，各大软件对BIM的开发在推广和应用也为之甚少。因此，软件的缺失，造成很多专业技术和应用操作的不方便，使BIM技术的应用受到了一定的限制。
4.3市场环境
中国BIM市场没有形成统一的规范标准，BIM涉及到的标准非常多，从初期的规划决策到后期的运营维护，每个环节都应有不同的交付标准，所以统一各个环节的标准，是当下确保BIM广泛应用的关键。我国现有的建筑行业体制不统一，法律责任界限不明，缺乏较完善的BIM应用标准，也是制约BIM技术应用与推广的障碍之一。建筑业大力推广BIM的趋势下，人才的的缺失和培养问题也是当下刻不容缓的问题。对BIM技术的应用应培养具有BIM理念和技术的专业人员，要求熟练掌握BIM系列软件是非常有难度的。地区由于资源的相对匮乏，BIM技术的学习资源也不足，不能提供充分的学习培训机会，从而导致地区很多参与人员仍处于很被动的阶段。
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。
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论文作者:陆启源
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/30
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