BIM技术在公共建筑机电设备安装中的应用研究.pdf

22/总第235期/2023/2视觉新语BIM 技术在公共建筑机电设备安装中的应用研究马程璐（建元未来城市投资发展有限公司，北京 100020）摘要：机电安装工程涉及多个不同的方面，比如设备的采购、系统的安装和调试以及试运行等，对于建筑工程施工有着至关重要的作用。如今，公共建筑结构的形式逐渐变得复杂，对房间的使用功能、室内舒适程度等都有着严格的要求，同时机电安装工程的复杂性也有所提高。作为一种全新的工程设计和管理方法，BIM 技术在建筑工程项目的各个环节得到充分运用，将该技术和公共建筑中的机电安装工程充分结合，有助于提高项目建设效率、降低项目成本，有着广阔的发展空间。该文结合电气工程及其自动化专业所学理论知识，针对 BIM 技术的应用情况展开分析，同时将现有的工程作为参考，对 BIM 技术的应用现状展开分析并提出切实合理的解决措施。关键词：BIM 技术；公共建筑机电设备安装；插件开发近年来，建筑信息模型得到广泛运用，随着建筑工程项目的不断发展，新兴数字化技术得到全面实行。BIM 模型是建立在建筑工程项目的基础上实现的，充分结合其中有关信息，最终形成相对完善的建筑信息化模型，在项目的各个阶段实现信息的有效传递。也就是说，项目的各个参与主体都可以结合BIM 技术，对项目的相关信息进行调整，最终获得正确的信息，从而大大提高项目设计和最终管理的效率。随着 BIM 技术的充分运用，建筑工程项目逐渐从最初的二维模式发展为三维模式，对于一些规模较大且复杂程度较高的建设项目有着深远的现实意义。一、基于 BIM 技术的机电设备安装工程应用分析（一）BIM 技术作为一种全新的信息化发展技术，BIM 技术在建筑行业得到广泛运用，在项目施工的各个环节都有所涉及，提高了模型的数字化和可视化水平，实现建筑信息及项目各方面信息的有效共享，提高沟通的效率和质量，避免出现基础性错误，由此提高建设的效率和质量，缩短项目工期，减少建设成本。21 世纪以来，随着 BIM 技术的诞生，各个国家都结合自身实际情况加大对该技术的探索力度。当前，作为信息化发展的关键技术，BIM 技术已经得到各个行业的关注和重视。在我国范围内，虽然 BIM 技术的运用刚刚起步，不过作为数字化信息的基石，BIM 技术在建设项目的各个环节起到至关重要的作用。在不久的将来，要想推动建筑行业实现信息化发展，就必须全面推广和普及 BIM 技术。（二）BIM 技术在机电设备安装工程施工中的应用1.施工准备及现场布置相比而言，施工场地的布置是否合理，对于项目的最终效果起着决定性作用。合理的布置可以确保项目的安全性，同时尽可能减少不必要的搬运，不仅可以提高建设效率，还可以节约成本；相反，一旦现场布置不合理，就会对项目的工期和成本造成不利影响。如今，建筑项目的复杂性大大提高，对于项目工期有着严格的标准，施工期间首先要解决的问题就是合理布置现场。在进行现场布置时，主要包括选择合适的运输机械和路线、明确现场的运输道路、合理布置水电网络系统等。要将项目的技术规范、建筑面积以及材料使用等充分考虑进去，同时要结合项目所在地的地理位置、气候条件和周边道路等展开分析。以往在进行现场布置时，工作人员需要充分了解现场的情况，结合勘察文件或实地勘测等方式，充分考虑各方面因素后再作出相应的决策，难免会消耗大量的人力、物力和财力。基于 BIM 技术，将信息化模型和信息系统充分结合，充分提取其中有用的信息并导入模型，以此作为数据库中的一部分，便于实现信息的有效调用和分析。工作人员需要在此基础之上，结合 BIM 技术对施工现场做出有效布置。另外，结合 BIM 技术所具备的可视化特征，还可以大大提高现场布置的有效性和合理性。2.模型建立施工期间建立 BIM 模型时，需要采取以下两种方式：首先，结合设计人员的图纸，建立一个全新的 BIM 三维模型，也就是我们常说的“翻模”，很多模型都是重复建立的，这也是当前使用最多的方式之一。其次，设计环节就要完成 BIM 模型的建立，并直接将该模型导入施工环节，不需要重新建模，这种方式的难题就是设计和施工期间需要实现各种软件的转换和对接。不过不管采用哪种方式，因为设计和施工的关键内容不同，所以使用的数据库信息不同，比如只有施工模型才会涉及钢筋的数量和形式。所以，随着项目设计和施工环节陆续开始，各个主体需要从不同的角度出发，对现有的数据库信息进行补充和完善，从而提高信息的丰富性和详细性。施工期间，各个主体需要使用相对完整的模型。模型在最初建立时要充分满足工艺标准，建模时往往采取分段的方式，实现数据的集中管理，结合各个不同的环节建立起对应的模型。当模型达到预期标准之后，再对数据库中的信息进行补充和完善。23总第235期/2023/2/视觉新语3.管件预制多年来，环境污染形势日益严峻，建筑行业开始加大绿色施工的推广力度。工程项目对施工工期有着严格的标准，加上建筑材料的价格连年上涨，除了要节约材料、实现绿色施工，还要不断提高施工的整体效率。所以，管道的预制加工技术逐渐得到各个领域的关注和重视。所谓管道预制加工技术，是指在加工厂内部，严格按照图纸内容、尺寸和形状的要求，事先加工工程管件，之后全面检测和处理管件，做好防腐和孔洞的预留工作。完成以上操作流程之后，需要将管件运输到施工现场，只要拼接和焊装管件就可以满足基本需求。对于我国民用建筑特别是公共建筑来说，因为机电系统具有一定的复杂性，同时图纸的精确度不达标，所以管道的预制加工技术依旧不够完善。目前要想实现资源的有效节约，提高施工效率，就必须将 BIM 技术和自动化加工技术充分结合起来。将管件的相关信息录入 BIM 模型，并且对其进行适当的调整，从而满足施工现场的建设需求。这时，可以顺利导出模型中的有关信息，比如管件的类型、材质以及尺寸等，制作成预制加工图。由工厂完成图纸的数字化加工，结合数字化自动控制机床，就可以自动化识别系统生成的图纸，完成加工之后需要送到现场进行安装操作。结合 BIM 技术，实现管道的预制加工，既可以有效避免浪费材料，还可以避免出现二次加工的情况，尽可能缩短工期。4.施工模拟施工模拟，又叫作虚拟施工，实际上就是借助 BIM 技术，对施工的各个环节进行仿真模拟操作，结合计算机的各个功能，可以充分整合施工期间的各个信息，并通过计算机数据的形式呈现出来，同时对此进行可视化处理，确保施工主体第一时间发现问题并予以解决。项目施工期间，在安装机电设备和管道线路时，会采取施工模拟的方式，能起到辅助作用。项目建设前期，项目各个主体要结合 BIM 技术，对施工方案进行模拟认证，同时实现施工流程的完善和优化。机电系统安装期间，要时刻注意管道和线路安装的顺序，一旦无法充分掌握现场布局，就会导致上下层管线的安装顺序出错。比如，在某个项目管道比较集中的位置，需要事先完成电气桥架的安装，才能继续安装空调的风管和水管，因为施工人员缺少这方面意识，先安装了空调的风管和水管，导致电气桥架无法顺利安装，最终不得已返工。结合 BIM 技术，就可以从根本上解决问题，施工之前需要充分结合项目进度，做好施工模拟，有效协调各个专业的关系，制订出一套相对合理的施工方案。另外，还可以实现可视化虚拟动画的有效导出，对现场施工起到指导作用。5.施工进度管理将机电设备安装工程中的 BIM 模型与施工进度方案充分结合起来，对空间和时间信息进行有效整合，形成 4D-BIM 模型，对各个环节的施工进度以及施工资源的关系展开分析。通过该模型，可以从可视化角度出发，对项目的施工进度、资源配置以及项目质量等进行有效把控，借助该模型，施工人员还可以清晰地看出其中已经完成和未完成的工作，把握施工整体进度，完善后期的施工方案，并实现现场资源的合理配置。对施工的方案、顺序等进行优化，尽可能节约一定的人力、物力和财力。使用该模型，可以有效调整传统模式下的施工管理方案，有效协调机电设备的布置和进度，从而确保施工项目的合理性和可行性。二、工程应用实例分析（一）工程介绍1.工程概况该工程项目主要包含四层地下建筑和两栋地上单体建筑（图 1），其中 1 号楼有 63 层，主要为办公用途，裙楼有 6层，为商业用途，地下室则包含车库、设备用房以及餐厅等；其中，地下一层主要包括配电房、冷冻机房以及厨房等，地下二层则是真空热水机房、车库和水泵房等；地下三至四层都是车库。图 1 项目效果图2.冷热源设备该工程项目设置了三个能源房，分别是办公离心冷水机组冷冻机房、裙房直燃型溴化锂机组热泵机房和办公燃气真空热水锅炉房。地下一层是离心冷水机组冷冻机房，一共有 5 台冷水机组，其中包含 4 台规格为 5600 千瓦的制冷机和 1 台规格为2800 千瓦的制冷机。一次泵定流量和二次泵变流量系统共同组成水系统。借助分集水器，将其分成四个不同的路线，从而满足办公楼的供水需求。选择定压罐作为定压的主要方式。地下二层是直燃型溴化锂机组热泵机房，可以承担裙房中一部分的冷热负荷量，使用 3 台规格为 2763 千瓦、制热量达到2245 千瓦的溴化锂机组，以此满足系统的负荷需求。地下二层还设置了锅炉房，一共包含 6 台燃气真空热水锅炉，其中 5 台规格为 4200 千瓦，1 台规格为 930 千瓦。办公低区域的负荷由 2 台规格为 4200 千瓦的机组负责，办公高区域的负荷则由 3 台同规格的机组负责，其中规格为 930 千瓦的机组属于双回路的形式，不仅要满足来自地下二层淋浴间的热水需求，还要满足地上一层大厅的供暖需求。其中，双回路锅炉以膨胀水箱为主，起到定压的作用，其他系统则是以定压罐为主。3.工程重难点该项目共包含三个能源机房和多个配电间，且并未占据太大的空间，设备种类繁多，单独一个设备的重量偏大，并且管道和线路的布局相对复杂，管道线路也相对集中，同时施工时间紧迫，需要事先安装完成现场的大型设备，设置好底座的基础部位并做好洞口预留工作，对于项目质量以及现场布局有着24/总第235期/2023/2视觉新语严格的标准。机房的安装和施工有着至关重要的作用，项目施工期间的难点和重点环节是相关材料的运输、安装以及管道的布置等，要和企业各个环节保持有效协调。（二）应用 BIM 的机电设备安装工程施工优化1.模型建立（1）建立中心文件，工作人员需要使用同一个版本的软件，由多人协调完成工作，在复制所需的视图时需要做到“带细节复制”，避免产生任何分歧。自行创建工作集，选择合适的工作集，当一个专业中包含多个不同的工作集时，要确保命名的整齐性，比如暖通通风、给排水给水、给排水喷淋等，然后和对应的专业充分连接起来。（2）借助设计插件，大大提高模型的建设效率。如今，BIM 技术得到全面发展，我国推出大量软件，充分满足人们的操作需求，同时可以在短时间内完成翻模和建模，大大提高建模的效率和质量，比如鸿业科技研发的 BIMSpace 软件，PKPM，广联达也推出相应的 BIM 软件。除此之外，一些团体和个人还在 Revit 的基础上对插件进行完善和优化，比如呆猫、蜂鸟、品茗等。该文则充分结合该软件，借助鸿业 BIMSpace和橄榄山插件，在短时间内完成模型的建立。2.管线综合排布以往在进行管道和线路的设计时，只是建立在平面图纸的基础上，结合 CAD 软件进行完善。设计人员依赖自身积累的经验，完成管道和线路的布局，同时通过平面、立面和剖面的形式呈现出来，最后形成相应的设计方案。这种方式存在一定的不足之处，即无法妥善解决设计环节暴露的问题，对一次性安装的成功率造成了不利影响。并且对于常见的工程来说，只会针对一些复杂的部分完成绘制，对于未剖切的地方则无法确保高度和空间上的合理性。在进行工程设计的过程中，要积极改变传统设计模式，借助 BIM 可视化设计技术，将建筑结构和机电等环节充分结合起来，同时将其导入 AutodeskNavisworks 软件，对最终的检测结果进行有效调整。如此一来，不仅可以清晰地看到检查的现状和管道所在的位置，尽快解决问题，还可以确保管道和线路的美观性。该文针对暖通空调工程中的设备和进出机房，对管道较为集中的位置进行合理布局，完善设计方案。在审核管道和线路的