【摘 要】超高層建筑機電工程管線十分繁雜，利用BIM技術(shù)的碰撞檢查功能和“可視化”能力，可以實現(xiàn)對管道尺寸、標(biāo)高、路由的優(yōu)化設(shè)計，從而找出管線綜合排布的最佳解決方案。本文以BIM技術(shù)管線綜合優(yōu)化應(yīng)用為突破口，分析超高層建筑機電設(shè)計和施工過程中對于BIM管綜優(yōu)化的訴求，從優(yōu)化方式、碰撞檢查、管線綜合優(yōu)化、凈高分析、出圖及可視化交底等方面進(jìn)行闡述，體現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的同時，也使項目整體滿足凈高要求，最終減少工程設(shè)計變更和現(xiàn)場施工拆改，有效提高工程進(jìn)度和建設(shè)效率。

　　【關(guān)鍵詞】超高層建筑;BIM;管線綜合

　　引言

　　隨著我國社會經(jīng)濟水平的提高和建造技術(shù)的發(fā)展，超高層建筑以越來越豐富的形態(tài)來詮釋其獨一無二的個性。然而傳統(tǒng)CAD二維設(shè)計來實現(xiàn)超高層建筑復(fù)雜的建筑功能和結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在一定的局限性，建筑信息模型(Building Information Model，BIM)應(yīng)運而生。BIM是基于三維或多維數(shù)字設(shè)計和工程管理軟件所構(gòu)建的“可視化”的數(shù)字建筑模型，可以為項目規(guī)劃、設(shè)計、施工、安裝、管理等階段提供設(shè)計、模擬、分析的協(xié)同平臺，開發(fā)商、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)管部門乃至最終用戶和維護等各相關(guān)人員都可以利用三維或多維數(shù)字模型對項目進(jìn)行有效的“可視化”管理。

　　在超高層建筑機電工程中，可以在設(shè)計之初就通過BIM軟件進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查、凈高分析、工程量統(tǒng)計、施工圖出圖等得到各專業(yè)協(xié)調(diào)一致，誤差較小的施工圖，提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量的同時，可以提前解決施工過程中的問題，提高施工效率。本文將以某超高層建筑工程為例，從BIM設(shè)計流程、實施措施、應(yīng)用效果三個方面闡述BIM設(shè)計的價值和必要性。

　　1.工程概況

　　本項目為某超高層建筑工程，其中1#樓：地下三層為設(shè)備用房，地下二層及地下一層為酒店輔助用房;1～5為酒店裙房，功能為酒店大堂、餐飲、會議及娛樂用房;塔樓6～37層為高檔辦公，其中16層、27層、38為避難層，39～53層為客房，54層為屋頂餐飲用房。 2#樓6～41層為辦公用房，其中16、29層為避難層，地下一、二、三層為車庫及設(shè)備用房。

　　基于本項目的特點、復(fù)雜程度和施工難度，亟需BIM技術(shù)進(jìn)行機電設(shè)計和管綜優(yōu)化。首先，超高層城市綜合體本身綜合性強，技術(shù)難度高;其次，各個專業(yè)圖紙設(shè)計銜接存在問題較多;第三，建筑功能區(qū)域多，設(shè)備種類多，管道交錯復(fù)雜，二維排布困難;第四，建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)已施工完畢，現(xiàn)場洞口預(yù)留與圖紙存在不符的現(xiàn)象;最后，建筑內(nèi)有五星級酒店，裝修施工質(zhì)量要求高。因此引入BIM技術(shù)，對項目的機電管線和機房進(jìn)行施工圖深化設(shè)計，以保證凈高，減少設(shè)計變更和施工返工，提高施工效率，加快項目進(jìn)度。

　　2. BIM技術(shù)在機電工程中的應(yīng)用

　　2.1碰撞檢查

　　BIM最直觀的特點在于三維可視化，利用BIM的三維技術(shù)在前期進(jìn)行碰撞檢測?；谂鲎矙z查的結(jié)果，提出機電安裝的整體解決方案，同時提交業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位審核討論，形成后續(xù)管綜優(yōu)化的解決方法和初步方案。

　　在此階段中，本項目配合業(yè)主、總承包及各專業(yè)分包、專業(yè)廠家檢測出機電管道碰撞16935處，修改設(shè)計方案662次，避免核心筒剪力墻、暗梁開洞，加固538處，避免了大量的材料浪費和人員返工現(xiàn)象，共計降低成本1445萬。

　　2.2管線綜合優(yōu)化

　　(1)管線綜合深化設(shè)計范圍和要求。本項目管線綜合深化設(shè)計范圍包括1#塔樓、2#塔樓、避難層、裙房、地下車庫、給排水管井、空調(diào)水管井、電井以及各類機房和設(shè)備用房。

　　優(yōu)化前，根據(jù)業(yè)主對凈高的要求，對設(shè)備類型和管線進(jìn)行分類并確定優(yōu)化方案，遵循盡量提高凈高、合理的避讓、降低安裝和維修成本、滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求的原則進(jìn)行機電管線的三維深化設(shè)計，達(dá)到BIM模型零碰撞的要求，最終出具綜合機電管線平面、剖面圖、單專業(yè)管線施工圖、節(jié)點大樣圖指導(dǎo)施工。同時按要求對給排水管井、空調(diào)水管井、電井出具管線布置詳圖，方便安裝和檢修。對所有機房、設(shè)備用房出具機房設(shè)備基礎(chǔ)平面圖、機房管線綜合布置平面圖、大樣圖、剖面圖等。

　　(2)深化設(shè)計工作流程。根據(jù)項目特點和涉及的專業(yè)，組建以BIM中心為后盾的項目BIM團隊。實現(xiàn)全專業(yè)全過程BIM技術(shù)應(yīng)用，提高協(xié)同設(shè)計的質(zhì)量與效率。以國家標(biāo)準(zhǔn)、省級地方標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，制定項目BIM標(biāo)準(zhǔn)。在軟硬件配置完整的基礎(chǔ)上，確定本項目的管綜深化設(shè)計工作流程。

　　(3)深化設(shè)計達(dá)到的效果。本項目管綜深化設(shè)計的BIM模型的精度達(dá)到LOD300+，即模型達(dá)到施工圖或深化施工圖的建模標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化后完整模型可以達(dá)到VR虛擬動漫效果，在工程竣工后，BIM模型交于業(yè)主及物業(yè)管理人員，對相關(guān)人員培訓(xùn)三維BIM軟件后，可進(jìn)行后期維護保養(yǎng)。

　　依據(jù)原始設(shè)計圖紙進(jìn)行模型搭建，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行管線綜合排布，工序模擬。方便各方通過BIM模型進(jìn)行工程的檢查與驗收。

　　本項目共完成三維深化設(shè)計1592張，包括平面圖、剖面圖、機房大樣圖、管井大樣圖等，極大提升了機電安裝工程的效率。

　　2.3模塊化裝配式施工、模擬施工

　　本項目在管綜優(yōu)化的同時，還開展了基于BIM的模塊化裝配式管井研究應(yīng)用，包括管井模塊化裝配式施工的工藝流程及方法、管井模塊化標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、管井模塊運輸技術(shù)的研究等。為提高項目裝配率、縮短整體工期，本項目采用了上述技術(shù)進(jìn)行多專業(yè)一體化施工，主要實施部位為各機電管井，目的在于提前消除誤差，進(jìn)一步提升項目的品質(zhì)。

　　2.4大數(shù)據(jù)收集、管控

　　基于單個項目信息，整合數(shù)據(jù)，對各項目進(jìn)行BIM數(shù)據(jù)、模塊采集，整理優(yōu)化后進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，方便后續(xù)各項目建設(shè)時使用;BIM推廣普及達(dá)到一定程度后，可以對項目BIM技術(shù)實施情況進(jìn)行管控，可以按時間段、節(jié)點將該項目BIM實施情況錄入平臺，及時掌握項目進(jìn)展情況，給予項目評價、整改等。

　　2.5協(xié)同管理

　　將BIM技術(shù)與物資、商務(wù)、銷售、物業(yè)結(jié)合起來，進(jìn)行協(xié)同管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享(補充)。房產(chǎn)銷售過程中可以將三維模型及VR技術(shù)相結(jié)合，讓客戶戴上眼鏡就可以感受到房間布局及裝飾效果，吸引客戶的興趣，提高業(yè)績。物業(yè)維護階段，發(fā)現(xiàn)機電管線、設(shè)備故障時，可以通過BIM三維模型，第一時間找到問題所在，三維模型中可以將管件、管道、設(shè)備具體型號、廠家信息、聯(lián)系方式傳入云端，更加快速的跟換，不影響客戶正常使用。

　　3.結(jié)語

　　BIM三維模型可以承載建筑工程項目中全生命周期的各類信息數(shù)據(jù)，在設(shè)計過程中通過三維可視化、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化和出圖等功能，在合理的規(guī)劃和利用了建筑空間，保證使用凈空和滿足規(guī)范要求的同時，實現(xiàn)項目的精細(xì)化管理，提高項目決策效率，提升項目的整體質(zhì)量和建設(shè)效率。

　　基金項目：安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院2020年度(第一批)科研立項項目(NO.2020JKY-01)。

　　作者：龔瑋

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