BIM視界 | BIM在超高層機電工程中的全面應用

硬件配置

以總進度計劃為依據(jù)，合理安排BIM及深化設計、方案及材料報審的計劃，做到BIM及圖紙先行、方案及材料先行。

二、BIM在機電安裝中的標準制定

1、BIM實施流程

BIM 機電設計及施工協(xié)調(diào)流程

機電深化設計及施工協(xié)調(diào)流程

在收到業(yè)主下發(fā)的設計藍圖后，首先組織施工各參與方進行圖紙會審，同時BIM深化設計團隊展開建模、管線綜合、虛擬施工等工作，在設計階段充分考慮各專業(yè)的施工工藝和施工工序，在建模階段解決設計缺陷和施工過程中可能會出現(xiàn)的問題，之后由模型導出CAD圖，圖紙需由項目部、顧問公司、設計院、業(yè)主四方審核通過后方可進行材料采購和現(xiàn)場施工。

機電BIM標準：在同一協(xié)作平臺上，統(tǒng)一BIM制圖模板，規(guī)范制圖標準，標準化指導機電深化設計工作。

三、BIM 在機電安裝深化設計階段的應用

1、總體應用思路

將BIM技術具有的可視化、參數(shù)化等諸多特性，結合機電安裝工程的特點，以深化設計階段為開端介入，貫穿整個施工階段，并將應用成果延伸至業(yè)主的運維階段。把保障工期、降低成本、提升質(zhì)量，緊密與施工一線結合，切實為業(yè)主提供周全的建筑服務作為指導理念。

2、傳統(tǒng)的深化設計

從項目來看由于設計人員無現(xiàn)場施工經(jīng)驗造成設計院提供的圖紙一般有兩個問題：

（1）是系統(tǒng)設計過于保守，細節(jié)考慮缺失；

（2）是基本沒有管線的標高定位信息。

這在一些大項目中影響尤為明顯，該超高層項目中，各機電系統(tǒng)基本都沒有準確的標高和定位，按照圖紙中的適意位置，現(xiàn)場存在大量各專業(yè)之間的沖突，基本是無法正常開展施工的。所以，通過傳統(tǒng)機電深化設計解決系統(tǒng)的優(yōu)化校核和主管線的綜合排布。為構建高精度模型提供前提保障。在初步深化的基礎上，開展模型構建工作，一方面可以極大程度上減少整體應用過程的工作量，另一方面可以保證模型構建使用的原始圖紙的時效性。

3、BIM構建節(jié)點計劃

4、BIM模型搭建

（1）BIM負責人編制BIM構建節(jié)點計劃并確定建模所使用深化圖紙，實際選用的各設備、配件的品牌、型號、參數(shù)、尺寸，校核現(xiàn)場基礎澆筑情況。

（2）各專業(yè)BIM工程師依據(jù)選用圖紙，構建土建、管線、設備BIM模型。設備、配件模型根據(jù)實際選用品牌在我司族庫管理體系中確定，如無匹配設備根據(jù)提供的電子樣本自建相關設備族，配件族。

（3）完成各專業(yè)模型鏈接組裝。模型包括：

• 精確的土建結構模型

• 所用機電管線主管道（一般為大于DN50的管道）

（4）利用BIM相關軟件的碰撞檢測功能，對初級深化進行校驗，并根據(jù)導出分析報告逐個排除問題。

通過以上兩個階段，基本保證了機電系統(tǒng)排布方案、系統(tǒng)參數(shù)的合理性以及凈高滿足相關方面要求。

5、檢查設計

風系統(tǒng)檢查設計：

（1）送、排風口的距離要適當。排風口與送風口至少保持3米的距離以防氣流短路。

（2）風管的布置要盡量減少局部阻力，即減少彎管、三通、變徑的數(shù)量。

（3）新風進口位置：

①進風口底部距室外地面不宜小于兩米，當進風口布置在綠化地帶時，則不宜小于一米；

②應盡量布置在排風口的上風側(cè)，且低于排風口，并盡量保持不小于１０米的間距。

（4）排風管的新做法

類似的排風系統(tǒng)設計可如下考慮：利用排氣扇將室內(nèi)風排到走廊的吊頂內(nèi)，在走廊設排風管排風，為有效利用余熱，排風機可設置于衛(wèi)生間。

（5）風口與墻邊的距離不應小于1米。

（6）風口的選用

①新風口，送風口用雙層百葉風口

②回風口用格柵風口

③排風口用雙層百葉
④氟系統(tǒng)由于風量一般比較小，如要求冬季采暖需要，宜采用用雙層百葉，不能用散流器。

⑤風機盤管帶兩個風口時宜選用帶調(diào)節(jié)閥的雙層百葉

（7）風口凝露是由于風口小，溫度低。可加大風口尺寸防止凝露。

（8） 排煙風口布置

①走廊超過60米，做排煙口；

②電梯前室用常開型多葉送風口，每層設一個；

③樓梯間用自垂百葉風口，2-3層設一個。

（9）吊頂內(nèi)的風管布置原則：從上到下依次為排煙風管，排風管，送風管，水管。

（10）送、排風口的相對位置：空調(diào)房間并行送排風管時，送排風口盡量不要并列布置,最好交錯布置。

（11） 送風管的設計：盡量使風在送風管內(nèi)不倒走,確保良好的管內(nèi)氣流流動和出風效果。

6、碰撞檢查

（1）設計管理

將已經(jīng)完成的土建和安裝專業(yè)BIM模型輸出相應的碰撞文件，利用碰撞系統(tǒng)集成全專業(yè)模型進行綜合碰撞檢查， 并詳細定位每處碰撞點。

（2）施工協(xié)調(diào)

利用碰撞檢測，在電腦中提前預警工程項目中各不同專業(yè)（結構、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的沖突碰撞。工程管線種類多，各專業(yè)管線相互交叉，施工過程中很難完成緊密配合，互相協(xié)調(diào)，明確各參與方責任。

（3）提高解決問題的效率

利用BIM軟件平臺的碰撞檢測功能，根據(jù)各專業(yè)管線發(fā)生沖突時，有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的，再考慮管材厚度，管道坡度，較小間距以及安裝操作與檢修空間，較后結合實際綜合布置避讓原則，完成結構與設備管線圖紙之間的碰撞檢測，加快各專業(yè)人員對圖紙問題的解決效率。

預先發(fā)現(xiàn)圖紙管線碰撞沖突問題，及時反饋給設計單位，進行施工方案優(yōu)化，減少由此產(chǎn)生的變更申請單，避免后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，不僅提高施工質(zhì)量，確保施工工期，還節(jié)約大量的施工和管理成本，也為現(xiàn)場施工及總承包管理打好基礎，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

7、問題報告

8、管線綜合優(yōu)化調(diào)整

碰完成之后，利用BIM系統(tǒng)三維可視化的優(yōu)點——處理碰撞點。考慮現(xiàn)場施工便利性和使用功能的前撞檢查提下，要確定排布原則，并提出多套方案供項目選擇。

確定方案之后，在三維狀態(tài)下重新細致地排布管線，盡可能避免出現(xiàn)碰撞點。

確定方案之后，在三維狀態(tài)下重新細致地排布管線，優(yōu)化凈高。

9、管件及附件管控優(yōu)化

設計優(yōu)化。工程設備管線利用BIM技術對各類管材及附件等的路徑與尺寸進行優(yōu)化和管線綜合平衡設計，減少部分管線的長度和彎頭數(shù)量，找出較短路徑、較優(yōu)尺寸，做預留孔洞或管線預埋。

據(jù)統(tǒng)計，因節(jié)省材料需用量而降低成本可達項目總造價的3%以上，有效降低材料成本，實現(xiàn)降本增效目的。以暖通風管的鋼板制作與安裝為例，按常規(guī)的制作與安裝方法，損耗量多數(shù)都會超過定額所規(guī)定的11%，通過BIM技術，大大減少廢料，項目損耗率不足4%，同時，優(yōu)化施工工序與工藝，還可提高施工效率，減少返工。

通過搭建各專業(yè)的BIM模型，設計師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設計中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能及時排除項目施工環(huán)節(jié)中可以遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請單，更大大提高了施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增加和工期延誤。

超高層立管的承重支架以及伸縮節(jié)設置方案

VAV空調(diào)系統(tǒng)末端設備安裝方案

大寬度風管下噴頭安裝工藝方案

10、碰虛擬仿真漫游

在完成綜合排布樓層內(nèi)，可以模擬第一人稱的視角進行漫游檢查——查看管線排布情況，管線屬性信息，對比管線排布后建筑物的凈高與裝飾吊頂是否有沖突，同時，還可以模擬設備進場路線。在大體積機電設備進場施工親，要進行三維交底工作。

11、基于BIM模型的深化設計流程

12、BIM多方會議及交底

利用軟件生成剖面詳圖及對應的三維大樣圖、問題報告，通過可視化設備放置在交流屏幕上，設計人員通過交流屏幕分解施工BIM三維模型講解各項技術參數(shù)對施工人員進行技術交底。

13、BIM深化設計管理

機電BIM工作實施全區(qū)域BIM綜合，所有區(qū)域管線排布均嚴格按照現(xiàn)場實際施工需求進行繪制，包含管道材質(zhì)、排水管坡度、保溫、支架尺寸、設備閥門外形尺寸、檢修放線空間預留等。

14、BIM強化族

自建參數(shù)族強化細部節(jié)點設計。利用BIM技術對管井、設備安裝等節(jié)點部位進行優(yōu)化設計，為其細部做法提供方案性指導，節(jié)省現(xiàn)場樣板制作費用。

15、綜合天花設計

方案討論確定以后，由BIM工程師在于裝飾專業(yè)協(xié)調(diào)后，根據(jù)精裝方案，進一步完善BIM模型的末端（小于DN50的管線，噴頭、風口、開關、燈具等），使模型精度達到LOD300以上。并利用模型生成我司特有的綜合機電管線BIM深化圖，導出BIM圖紙。

借助BIM技術參數(shù)化設計特點，通過各構件信息自動生成平面布局，同時借助BIM可視化特點，各專業(yè)在設計過程可以隨時查閱各構件之間協(xié)調(diào)關系，保證了綜合天花設計、討論、決策都在可視化狀態(tài)下進行。

16、圖紙管理

四、BIM 在機電安裝施工管理階段的應用

1、施工進度管理：通過對BIM模型進行節(jié)點拆分，制定切實可行的工序計劃，模擬施工工序，可視化協(xié)調(diào)各專業(yè)分包交叉作業(yè)。

2、設備運輸模擬：狹窄的建筑空間，復雜的結構形式，上百家施工隊伍交叉作業(yè)，上千臺大型設備吊運壓力重重。通過可視化施工方案模擬，指導各專業(yè)施工工序有序配合。

3、墻體砌筑提資：根據(jù)管線排布密集程度，合理編排二次墻體砌筑與管線施工的工序計劃。

4、顛覆施工工序：高精度的機電模型，打破了傳統(tǒng)先砌墻后開洞的模式，做到了一墻一圖、一井一圖。墻體砌筑計劃根據(jù)機電需求合理編排，實現(xiàn)了二次墻體套管的一次預埋，杜絕了現(xiàn)場打砸發(fā)生。

5、管道井管套預留

6、預制加工

管道預制與管道安裝的分離已然是大勢所趨，將管道預制技術有效的運用到管道預制工廠和管道預制現(xiàn)場，提高管道工程建設的質(zhì)量水平，縮短管道工程建設的工期。為了提高預制加工圖的精度，我司創(chuàng)造性的將BIM技術運用到預制加中， 為預制加工的發(fā)展提供了一個新的方向。

7、可視化交底

8、預制加工與集成應用

9、RIFD物料追蹤系統(tǒng)的應用

在關鍵設備上貼二維碼，通過RFID掃描得到的信息與BIM模型關聯(lián)，管理人員可以根據(jù)RFID傳遞的信息對現(xiàn)場發(fā)生的情況（例如：施工進度情況、材料使用情況等）了如指掌，便于進行管控。

11、施工質(zhì)量管理

項目始終堅持BIM指導施工的理念，利用IPAD進行工程過程驗收，對現(xiàn)場施工與模型不一致地方進行及時糾偏，最終實現(xiàn)了現(xiàn)場與模型的100%一致性。

五、BIM 后期運維應用

1、竣工模型構件信息錄入

2、維修保養(yǎng)計劃

3、空間管理，資產(chǎn)管理

六、BIM 經(jīng)濟效益分析

1、減少拆改：本工程深化設計到目前為止共解決設計問題約3200余處，通過實際核算，共為本工程節(jié)省拆改費用約640萬元。

2、節(jié)省材料成本

（1）T1-B1層母線路由優(yōu)化：前面為優(yōu)化前路由，后面為優(yōu)化后路由，優(yōu)化后節(jié)省母線65m。

（2）T2-B1層新風路由優(yōu)化：前面為優(yōu)化前路由，后面為優(yōu)化后路由，優(yōu)化后節(jié)省風管38㎡。（3）T1-B1層排風路由優(yōu)化：前面為優(yōu)化前路由，后面為優(yōu)化后路由，優(yōu)化后節(jié)省風管25㎡。

在結構施工本工程正在進行中，通過對BIM管線優(yōu)化工程量的實際核算，本工程實際節(jié)省材料費約260萬元。

通過對BIM管線綜合，能夠準確的進行工廠加工，設備房能夠采用預制拼裝施工做法，不僅材料損耗降低，加工效率提高，施工安裝工期也節(jié)約，本工程實際節(jié)省材料費約60萬元（僅統(tǒng)計風管）。

3、采用綜合支吊架

利用BIM技術對管道支架的排布進行優(yōu)化，并對支架的受力進行計算，采用綜合支吊架，不僅節(jié)約了施工空間，達到更加美觀的效果，而且節(jié)約支吊架的材料成本和施工成本。本工程初步估算節(jié)約支吊架成本超過10%。

4、打破傳統(tǒng)工序

（1）各專業(yè)相對獨立施工：圖紙中顯示了每條管線及設備的水平定位及標高信息，各專業(yè)可以相對獨立施工，節(jié)省工期10%

（2）設計問題提前解決：虛擬施工過程已經(jīng)解決了大量設計問題及施工中可能會出現(xiàn)的問題，節(jié)省工期5%

（3）綜合支吊架：成排管線采用聯(lián)合支架，只需一次安裝支架時間，節(jié)省工期5%

5、經(jīng)濟效益分析

該項目BIM模型形成的過程，是協(xié)調(diào)各專業(yè)按施工圖標準完善深化設計的過程，是一次對整個超高層建筑機電安裝的虛擬建造，我們秉承施工圖就是竣工圖的理念，在虛擬建造的過程中，解決了各專業(yè)間的設計矛盾，利用精準的BIM模型輔助施工管理，使得實體管線的易施工性得到了充分體現(xiàn)，為整個項目爭取了可觀的經(jīng)濟及工期效益。

首先感謝能看到這里的小伙伴，文章真的很長，也希望通過這篇文章，讓大家對機電工程中BIM全面應用的分解有一個明確的認識。本文中的案例對BIM在機電專業(yè)的應用講解的比較詳細，從每一個最小的步驟開始應用BIM，相信對大家來說不是什么難題。