浅谈BIM技术在建筑设备工程中的应用

吴 迪 祁建华

（1 河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064 2 南水北调中线干线工程建设管理局河南分局，河南 郑州 450000）

BIM技术即建筑信息模型，是指把建筑工程中的各种构件、管线、设备、机械、电气设施作为其基本要素，然后将对象的物理特性、价格信息、施工技术等信息全部赋予这些基本要素，形成为可视化的多维模型，也就是在计算机上建立一个信息集成共享的虚拟建筑，这个可视化信息模型为整个工程项目完整的数据资料库，可以应用于工程的规划、设计、施工、运营改建各阶段，各阶段的相关人员都可以从这个虚拟建筑上获得相关信息，有利于决策、施工、管理。尤其是BIM 技术在解决建筑设备和建筑物交叉问题并提供合理解决方案方面表现突出。在施工过程中也可以对施工方案进行分析、模拟和优化，有效地进行施工进度管理、造价管理。

1 BIM技术对建筑设备工程的意义

建筑设备工程涉及的专业多，包括通给排水、通风空调、 消防、照明配电、建筑弱电等等专业，综合管线布置复杂，利用BIM 技术对其进行管理，可以有效检查设计缺陷，交叉干涉，在施工过程中减少返工率，减少人工、材料、机械台班的浪费，提高工程效率。

在设计阶段对设备分析，可以完成管道、通风、负荷等机电设计的计算分析模型输出，进行冷热负荷计算分析，舒适度模拟，气流组织模拟，设备分析的结果存在BIM模型信息管理平台中便于后续阶段使用。

在施工阶段可以进行4D虚拟建造，模拟施工工况，深化设计，方案优化，消除施工现场建造设备专业与其他专业之间的矛盾，施工工序进行模拟和分析，可以进行错漏碰缺检查，并且对施工过程中发生的问题进行实时沟通，提高总包管理和分包协调工作效率，降低施工成本，随时可以根据施工进度查询施工预算，进行成本核算，方便工程数字化交付、验收、竣工资料数字化归档。

在运维阶段，可以将竣工模型作为各种设备管理的数据库，为设备后期维护提供依据，例如设备供应商、设备型号、保修日期、维修记录等信息。

2 常见的BIM技术相关软件

围绕BIM技术服务的软件很多，常见的BIM技术相关软件见表1：

表1 BIM技术相关软件

在上述软件中，M a g i C A D、R e v i t MEP具有二维及三维的建模能力，完全可以应用于三维技术，可以建立机电包括通风空调、给排水、电气、消防等多个专业的管线、分支管件、附件，在Revit MEP中还具备了族库的功能，提供用户扩展系统内置建模，可解决特殊构件的建模要求。而且在软件内可以对各种设备的规格、型号、性能参数进行定义，方便后期维护。

这些软件也可以进行碰撞检查功能。但为了深化设计还将利用Solibri、Navisworks等软件导出进行模型浏览、碰撞检查来进行辅助建模。机电深化设计还会涉及到对设备位置、系统线路、管道和风量位置及长度调整会导致运行时电气线路降压、管道阻力变化、风管风量损失、阻力损失等变化，还需要对系统重新进行负荷计算，对原有设计选型的设备规格的某些参数进行调整，例如水泵的流量和扬程、空调风机风量与功率、配电线路的设置等等，这时候还要结合天正的T-WT、T-HVAC，理正、鸿业的HYACS、BIMSPACE 、PKPM等软件，其中鸿业软件可以自动提取建筑模型中门窗、电气设备相关信息，自动创建计算空间，完成建筑空调冷热负荷计算、一次二次回风计算、风机盘管计算，风量负荷互算、温差送风量计算，根据计算结果与节能标准进行节能判断，不符合节能要求的建筑，软件可以协同信息到建筑专业。

3 BIM技术在建筑设备工程中应用流程

快速建立模型的可以将 CAD 二维图纸导入到相关软件中建立三维模型，从而完成多系统复杂管线的布置，再进行碰撞检查，找出问题，对设计进行优化，BIM技术在建筑设备工程中具体应用流程见图1

图1 BIM技术在建筑设备工程中应用流程

1）创建BIM 可视化模型

在建筑机构模型的基础上，采用软件 Revit MEP分别创建给排水系统和通风空调系统、电气照明、建筑弱电的 BIM 可视化模型。对各工作集、管线、系统等进行划分，命名定义，以便为后期各管线的识别提供方便，各管线按不同颜色加以区分。确定各类管线的大概标高和位置，调整电缆桥架，给排水主管和风管平面图的位置以便于综合考虑，根据局部管线冲突情况对管线进行调整。管线综合避让的原则是：小管让大管、充分利用梁间间隙，风水管交叉处，局部风管下翻，所有管线避让自流管道，造价低的管道避让造价高的管道。

2）模型参数设置

管道设计参数包括管道的管径、高程、长度、坡度、材料、连接方式、防腐保温要求等参数加以设置，阀门、仪表、附件、水泵、风机等设备需在族数据库中进行选择加载，同时设置其相关参数。

3）建立系统及选择设备

当各个系统的模型参数已经设置好后便可进行建立模型，这些模型建立可通过 CAD 外部导入，也可以通过手动创建，应用“管道” 即可分类别绘制管道走向，而对于常用机械设备，从“机械设备” 中选择添加即可， 而对于“机械设备” 中没有的设备则需要自己构建。对于机房排线各种管线成排排列，尽量选用综合管道支架，既可以节省空间，节省材料，也可以达到美观、实用、方便检修和使用的效果；对于竖井内和公共走廊内的管线应道提前进行管道综合，对该部位的管道进行分析，根据管道末端在各个楼层的出口来具体确定管道在竖井内的空间位置，对不同类型的管道走向、管径、标高坐标要加以标记区分。

4）碰撞检查

在建立某一系统管线时，先是隐藏掉其他系统管线，即在建模中各系统管线之间是单独建立的，由于需要布置的空间狭小且管线复杂，必然会出现管线之间的碰撞交叉，需要用到软件中的“碰撞检查“功能，对各个系统中的管线进行检查。为辨识各系统间的位置关系，首先将整个建筑模型的各个系统连接到一起。碰撞检查包括硬碰撞和软碰撞检查，硬碰撞用于管线的交叉检查，而软碰撞多用于检查局部区域净高是否达到要求及两管间距是否能满足施工要求。当出现交叉碰撞时，立即生成相关问题的报告。

5）修正模型

当管路发生碰撞时，对 BIM 模型及施工图纸进行修正，原则上电线桥架在最上，通风空调管道在中间，水管在下方，要满足所有管线、设备的净空高度要求，在满足设计、美观的要求下尽可能节约空间，当重力管道与其他管道发生碰撞时，应当修改调整其他类型管道，将管道偏移200mm，管线不能穿过梁和柱子。修正之后再次进行“碰撞检查”，最终目的是指导施工，避免因设计失误造成的返工、误工现象。如果采用BIMSPACE软件还可以解决支吊架设计，对支吊架进行编号，统计支吊架工程量，快速布置支吊架，管道碰撞协调以及协同开洞，以及快速生成电气系统图。

6）指导施工及施工模拟

将模型导入到Navisworks软件，通过漫游功能能够快速通过第三视角来记录整个模型路程，加强技术人员对于施工部位的认识，降低出错率。根据修正后的 BIM 模型及施工图纸，进行管线施工，这时不会再出现管线交叉碰撞的现象。同时为了避免已安装的管线在施工中不返工，施工前制作了施工模拟视频，主要是制定施工安装计划，确定关键时间节点，根据施工节点模拟施工过程，这在一定程度上降低了返工率，加快了施工进度。通过可视化的交底，还可以准确统计设备的工程量，方便施工单位提前备品备料。

4 结语

建筑设备与建筑结构息息相关，综合管线布置在建筑物内，需要穿越基础外墙、穿越楼板、墙体、屋面。设备在建筑物内设置还需要考虑建筑空间，噪音防治、振动处理等问题，在二维平面图很难直观低体现管线与建筑物，不同专业的管线与管线之间是否有交叉干涉等问题，而且建筑设备的施工过程往往和土建部分的施工是交叉进行的，通过建立BIM建筑信息模型，提前施工模拟，可以合理安排施工进度，避免不同工种之间的施工矛盾，合理进行人工、材料、机械的配置，减少人力物力财力的浪费。形成的BIM建筑信息模型中的数据又可以为其他类似工程提供参考依据和经验，提高行业内的工程建设质量。

[1]胡小松，刘春高. BIM技术在某管道工程中应用. 低温建筑技术，2016（10）

[2]BIM建模应用技术. 中国建筑工业出版社，2016（1）