摘要：作为近几年得到广泛运用的一项技术，BIM技术的出现，为施工效率的提高提供了支持，围绕其展开的研究，因此而变得更加深入且具体。文章由四部分内容组成，首先是BIM技术的概述，其次是BIM技术具有的特点，再次是案例分析，最后是地下室管线综合中暖通BIM技术的运用，内容包括前期准备、建模原则、建模方式、性能分析等，希望可以在某些方面给人以启发，为建筑行业的发展提供动力。
关键词：暖通BIM技术；地下室；管线综合
前言：信息技术的进步，不仅给人们的生产、生活带来了影响，还为管线施工技术提供了前进的动力，在对地下室管线进行综合设计的过程中运用BIM技术，可以使设计的合理性与科学性得到显著提高，协同性差、返工量大等问题，因此而得到了有效解决，如何对其进行合理运用，自然成为人们关注的焦点，由此可见，本文所讨论内容具有十分突出的现实意义。
一、BIM技术的概述
在科学技术发展速度不断提升的当今社会，建筑行业所表现出的信息化水平，明显高于过去，新技术、新手段大量涌现，其中，最具有代表性的新技术应当是BIM技术。通过调查可以发现，现阶段，BIM技术已经在具有较大施工难度和施工规模的工程项目中得到了广泛应用，所取得成果也十分突出。
BIM技术，又被称为建筑信息模型，是提高行业信息化水平的主要技术之一。此技术的核心是建立虚拟三维模型，通过对数字化技术进行合理应用的方式，为模型提供系统、全面且符合实际情况的工程信息库，需要注意一点，该信息库并非围绕构件所建立的，也就是说，信息库包含的内容并不局限于构件，而是分为以下两部分：其一，构件状态信息、专业属性；其二，非构件状态信息，例如运动行为、空间行为等[1]。可以说，正是因为BIM技术的出现，才使得二维平面图纸向三维立体模型进行转变的设想成为了现实，人们在此基础上，通过将工程资料与数据进行整合的方式，实现了全面共享和统一管理的目标。
二、BIM技术具有的特点
（一）模拟性
对地下室管线的设计而言，运用BIM技术对所需三维模型进行构建，能够为暖通系统、机电设备设计等项目提供模拟的平台，进而使设计工作所具有的科学性和准确性进行提升。
（二）协调性
站在施工方的角度能够发现，BIM技术的合理运用，有利于具有高度科学性和有效性的标准文件的形成，所形成文件的作用，主要是对项目施工过程中的内部协调、施工进度和最终质量进行提升。
（三）协同设计
在对地下室管线进行综合的过程中，对BIM技术加以运用，能够实现施工方对多专业进行同时设计的目标，各专业设计的协调性，因此而得到了有效提升，设计工作的最终质量和效率，自然可以得到保证。
（四）运用价值
BIM技术对暖通设计所具有价值，主要体现在以下方面：其一，综合运用仿真模拟、3D可视化技术，模拟分析工程性能；其二，评估绿色建筑性能，虚拟设计装配建筑；其三，为设计方、业主和施工方的交流提供方便，降低方案出现错误的几率。
三、案例分析
（一）工程概况
本文所研究项目为地下车库，总面积为100000m²，具有管线多、面积大和净高变化大的特点，其中，管线复杂区域的面积为30000m²，需要借助BIM技术，完成管线综合设计的工作[2]。此区域管线的功能以采暖、排烟通风、设备用房为主，仅仅凭借原有管线综合技术，无法高效完成设计与施工任务，BIM技术的作用不言而喻。
（二）管线设计
项目带队人员为经验丰富的工程师，此项目的重点并不仅仅是建模，还包括与原设计师进行沟通，尽量减少修改的次数，在设计出图前，完成碰撞检查、调整及修改工作，保证施工方能够尽快获得科学、精确的平面图纸，在施工过程中，时刻与施工方、材料预制厂家保持沟通，保证项目质量和完成效率均能够达到预期等。
（三）结果分析
此项目的占地面积较大，地下室标高出现变化的情况无法避免，如果仍旧沿用原有设计方法，无论是工作量还是出现问题的几率均有所增加。对BIM技术加以运用，完成管线综合排布的工作，既能够提高设计效率，又可以扩大预制工作面，需要在施工现场进行处理的材料逐渐减少，返工量也会随之减少。由此可见，暖通BIM的作用，主要体现在两个方面：其一，提高施工质量及效率；其二，降低材料消耗与工程能耗，使项目施工更加符合持续发展所提出的要求。
四、地下室管线综合中暖通BIM技术的运用
现阶段，BIM技术已经在暖通工程中得到了广泛运用，随着此技术的普及，不仅施工安全得到了维护，企业所获取经济效益也变得更加可观。在实际施工的过程中，设计人员需要在特定模型上，将现有管线进行整合，确定交叉位置和矛盾，再结合实际情况，提出调整的意见，对设计方案加以修改，获得最终图纸。
（一）前期准备工作
一方面，以项目特点为依据，综合考虑人员习惯、软件交互性，对施工所需软件进行选取，根据施工周期和目标，确定建模范围，正式建模前，先在二维平面图上，初步确定管综配合方案，拟定建模原则。另一方面，明确分工，负责管线综合设计的人员，主要是实践经验丰富的技术人员、施工经理和总工程师，三者合作完成设计、深化施工计划的工作，保证设计和施工环节，具备应有的连续性。
（二）BIM建模原则
1.大管优先
地下室管线中不乏直径大、截面大的管线，例如，排水管、通风管，这类管线往往需要占据较大空间，优先设计大管，可以在减少管线所占用空间的基础上，优化管线路径[3]。另外，大管的安装难度和造价明显高于小管，优先布置大管，不仅能够使施工难度有所降低，还能够避免出现由于管线位置不正确，导致工程窝工、返工的情况。
2.主管优先于支管
主管截面普遍较大，打弯的成本极高，因此，在对管线进行布置时，应尽量避免主管出现打弯的情况，截面较小的支管，打弯成本普遍低于主管，因此，要想降低施工成本，支管避让主管很有必要，在条件允许的前提下，设计人员可以在特定高度范围，对全部支管进行设置，主管则不在该范围内敷设。
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3.长久管线优先于临时管线
在对地下室管线进行综合设计时，设计的对象包括长久管线、临时管线，工作人员应优先对长久管线进行设计，另外，在施工过程中，施工人员也应在完成长久管线施工后，再对临时管线进行施工。
4.非金属管优先于金属管线
金属管线存在易切割、连接和弯曲的特点，因此，在设计过程中，金属管线应避让非金属管，为施工提供便利。
5.无压管线优先于有压管线
地下室管线的冷凝水排水管、排水系统均为无压管线，其特点是无需借助外力，只依托重力便可完成日常工作，有压管线完成工作的前提则为加压。由此可见，在对无压管线进行设计时，设计人员需要对重力加以考虑，保证水平管具有一定角度，只有这样才能顺利完成排水。另外，有压管线也有相应的避让原则，即：高压管线优先于低压管线。
6.冷冻水管优先于消防水管
如果管径相同，则应优先设计冷冻水管，这是因为冷冻水管所采用保温层设计，使其造价和工艺复杂程度有所提升，另外，优先对冷冻水管进行设计，还可以为后期检修工作的开展提供方便。
（三）BIM建模方式
先建立土建模型，再建立机电模型。机电专业可引用土建模型外部，作为中心文件的内容，向CAD图纸进行导入，在此基础上，以系统连接方式为依据，完成后续设计工作，例如，暖通专业应按照送风、排风和排烟，对风管系统进行建立，要想保证净高符合设计要求，在对风管连接进行设置时，应将顶平连接作为首选，对于不会给管综带来影响的阀件、管件和设备，在建模过程中，可视情况将其减免，仍旧以暖通专业为例，正常情况下，侧送风口、风管阀件均可由风管替代，因此，在建立BIM模型时，无需对以上部件进行表示[4]。
（四）根据碰撞检测结果，调整BIM模型
在完成专业模型的设计工作后，设计人员就应当将工作重心放在碰撞检测的方面，此项目拟定碰撞检测数量为三次，每次检测的目标均有所不同，第一次，解决土建与机电的碰撞，第二次，解决机电与机电的碰撞，第三次，解决剩余碰撞问题。在调整管综时，设计人员应遵循以下原则：其一，大管优先；其二，有压管优先；其三，施工难的管线优先；其四，保证净高与设计相符。经过多次调整，此项目的专业碰撞点不断减少，这里需要明确一点，多数项目所进行碰撞检测的内容均为硬碰撞，硬碰撞的特点为直接交叉，软碰撞的特点为存在一定间距。在对管综进行调整的过程中，如果发现有问题存在，暖通专业人员应及时将问题解决，避免带来更严重的影响，例如，选择在水电机房外，对排风主风管进行布置，导致主风管和水电管线大量交错，车库净高要求无法得到保证，针对上述情况，相关人员应选择在利用BIM进行建模及调整的基础上，对主管走向进行改动，为净高提供保证。
（五）完善CAD图纸信息
待碰撞调节工作告一段落，设计人员应将包含设备信息、空间信息的设计图纸交至甲方手中，作为后续施工的参考。常规出图方式是同时输出大量专业图纸，管线排布避让，无形中增加了设计图纸疏密无序的可能性，要想使上述问题得到解决，关键是掌握专业设计表达、BIM模型要求的平衡方式。综上，此项目选择以BIM模型为依据，对CAD图纸进行修改，优势是能够补全所欠缺空间信息，需要注意一点，工作量、管综需求存在的差异，导致不同专业对空间信息加以反映的深度不尽相同，例如，给排水模型存在大量的细管管道，无法逐一反映，解决该问题的方法是将BIM模型和平面图纸，一并交至甲方手中[5]。
除此之外，二维管综图纸的出图方式为叠装出图，而此项目所设计BIM模型，由多位专业人员共同搭建，因此，虽然各专业都有相应的施工图，却仍然需要共用节点剖面图，原有校审模式已经不再适用于叠装图纸，因此，需要专业人员在对专业内容进行检查的过程中，审阅BIM模型、图纸标高关系，管综成果不正确所带来的后果，则需要负责人承担。
（六）给排水管线的布置
在设计地下室的给排水系统时，设计人员应当重点考虑地下室的情况及管线位置。要想保证所设计给排水系统能够充分发挥出自身的作用，在设计工作正式开始前，设计人员就应当考虑到可能给设计工作带来影响的各种因素，最大程度保证给排水管线的质量。由于BIM技术的作用是模拟管线位置，为后续施工的进行提供参考，因此，设计人员利用该项技术对相关信息加以分析，完成管线的综合布置工作，可以起到提高设计质量的效果。
（七）进行性能分析
性能分析是以建筑信息为依据，模拟并预测建筑性能的手段，对参数化信息的需求较高。现阶段，可利用BIM技术分析的建筑性能，包括光环境、暖通负荷等，下文以暖通专业的风口调节为例展开分析，供相关人员参考。
每个风口均有相应的设定风量与调节措施，设计人员应根据消防要求、人体舒适度，对风口的换气效果、运行参数进行设计。原有设计模式，需要以风口设定风量为依据，但由于对每个风口风量进行精确预测的难度较大，因此，所制定调节措施并不深入，只有在施工后所开展的调节环节中，才能进行检测，如果存在所提供调节措施或风口设计不科学的情况，则无法保证调节效果达到使用要求，在建模阶段对BIM技术加以运用，可以通过模拟末端风口调试的方式，为设计、施工等工作的开展提供有效指导。
要想使上述目标得以实现，在进行BIM建模的过程中，设计人员应对调节阀、风口等部件引起重视，结合实际情况分别进行模拟，虽然REVIT软件可提供基本构件，但是，其参数无法为实际情况的模拟提供支持，因此，此项目选择用MagiCAD对REVIT进行替代。首先，确定模拟对象，由于此系统所采用侧排自带调节阀，因此，设计人员关注的重点，应当放在风口是否可以在所设定风量下进行运行的方面。其次，在完成风口、风管和风阀的建模工作后，再对系统进行选择，以暖通规范为依据，完成模拟边界条件的设定工作，尽量缩小支路压力损失差额的相对值。再次，分析不平衡率，确定风管置管的压降、风量和风速，点选风阀与风口，获得运行状态点，与原设计参数进行对比，再对风阀属性进行点选，获得阀门开度值，为运行调节提供指导。最后，按照风量对风管进行着色，确定主管、支管流量与设计流量的差距。
结论：通过对上文所讨论的内容进行分析可以看出，要想使BIM技术具有的价值得到充分体现，不应将其仅仅运用在设计阶段，而是要向各个阶段进行延伸，保证暖通建筑生命周期具有良好的运营效率，另外，由于性能化分析所依托基础为设备参数，因此，软件商应联合厂家，对与需求相符的BIM构件进行制作，为BIM技术的推广贡献力量。
参考文献
[1]廖雨林.探析BIM技术在暖通工程设计与施工中的应用[J].建材与装饰,2019(17):217.
[2]张状,石闯.BIM技术在暖通工程设计、施工中的应用分析[J].现代物业(中旬刊),2019(03):84.
[3]杨诚,何蓉,钟星武,等.BIM技术在某项目机电管线综合中的应用[J].工程建设与设计,2018(17):137-139.
[4]杨建双.BIM技术在某数据中心综合管线排布中的应用[J].工程建设与设计,2018(09):171-172.
[5]谭智威.基于BIM技术的某工业厂房综合管线优化设计[J].洁净与空调技术,2018(01):74-76.
论文作者:吴伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
标签：管线论文; 技术论文; 风管论文; 暖通论文; 模型论文; 地下室论文; 建模论文; 《基层建设》2019年第29期论文;