综合BIM应用

BIM技术在综合机电项目中的应用

BIM技术应用的内容:管线综合应用(碰撞检查，优化排布，竣工模型，建筑预留，结构预留)、工程量统计应用、土建预留应用、预制件加工应用等。

1.项目背景

本工程为北京市XXX项目，位于北京市亦庄经济开发区XX路与XX路交叉口处；含商业、住宅的综合项目，地下X层，地上Y层，其中1、2层以下为商业部分，地下两层与XX项目的地下车库相连接。总建筑面积50386平方米。结构形式为框架剪力墙结构，现浇混凝土楼板。工程机电施工内容包含电气（强电、弱电、电梯）；给排水；暖通（防排烟、通风、采暖）等专业系统；分包单位比较多，专业配合默契需求高，穿插作业施工难度大，现场空间有限，为各个专业提供材料堆放困难，需要根据施工进度节点周密的统筹规划。

2.BIM技术应用的内容

2.1管线综合应用

根据各专业内部的排布规则，不同专业相互间的排布规则，以及与结构建筑的间距要求，检修空间等，具体规划管线水平、垂直方向的分布。

2.1.1碰撞检查

碰撞检查一般由软件检查和“人为”检查两部分组成。“人为”检查可以借助navisworks软件进行漫游检查；或者利用fuzor软件。这两款软件与revit都有完美的结合。实施细则：

（1）土建建立完轴网标高，设置好项目基点后，将这些基础信息转交于各分包单位；各专业在土建的项目基点以及轴网标高的基础上，建立自己专业的模型。

（2）各专业建立好模型后，打开各自的模型清除项目未使用选项，清除完毕后保存。（为了让在碰撞检测时提高电脑的运行速率）

（3）碰撞检测前还需要给各专业系统的管线配色；这个暂时没有规定，由企业内部自己出配色方案；以便于在碰撞检测后查找问题。

（4）碰撞检测流程：

① 新建一个项目样板，设置好过滤器，将整个项目中的各个专业系统分别添加过滤器（其中包含各个专业管线颜色设置）。完毕后，链接结构模型进入项目样板，然后再链接建筑样板进入，链接绑定。

②　按照各专业在整理空间上的垂直分布，首先导入暖通系统，碰撞检查完毕，将暖通与先前的结构建筑模型继续绑定为一个整体。

③　一般工程上先处理最先导入的专业，在满足国家规范要求的空间距离下，尽可能为电气、给排水专业管线腾出空间。首先解决它与结构、建筑模型之间的碰撞问题。（找出有效碰撞点，机器检查只是其中一部分，还需要以人的视角进入三维模型中做进一步检查。）

④　用同样的方法把电气系统和给排水系统导入进行碰撞检查。

（5）碰撞检测后的结果暂时不处理，根据碰撞检测报告整理各专业与结构和或者专业间的冲突问题；将问题罗列上报甲方，然后与设计单位协商，也可以自行针对相关问题的提出解决办法，待设计单位同意，甲方和监理审批，四方签字确认后方可施工。   

2.1.2优化排布（优化排布的基本性原则）

①　大管优先，小管让大管。

②　有压管让无压管。

③　常温管让高温、低温管。

④　可弯管线让不可弯管线、分支管线让主干管线。

⑤　附件少的管线避让附件多的管线。

⑥　电气管线避热避水，在热水管线、蒸气管线上方及水管的垂直下方不宜布置电气线路。

⑦　安装、维修空间≥500mm。

⑧　预留管廊内柜机、风机盘管等设备的拆装距离。

⑨　管廊内吊顶标高以上预留250mm的装修空间。

⑩　租赁线以外400mm距离内尽可能不要布置管线，用作检修空间。

11　管廊内靠近中庭一侧预留卷帘门位置。

12　各防火分区处，卷帘门上方预留管线通过的空间，如空间不足，选择绕行。

13　管线布置还需根据国家规范要求，各专业之间，专业内部要求间距等等问题。

14　可进一步确定地下室各位置及地上部分净高要求，明确BIM与设计协调配合方向。

2.1.3竣工模型

待碰撞检测完毕，经设计单位审批同意相关修改，甲方予以签字确认后；各专业按照修改审批表的方案进行修改模型；修改完毕交与总承包单位，由总承包单位将各专业模型整合为一个整体的机电模型。特别要注意，建模开始必须对所应用的机械设备、管线、桥架等等元件进行系统归类，并进行参数化、信息化；以达到竣工模型的要求。

2.2土建预留应用

2.2.1建筑预留

结构完毕后，二次砌筑工程中，应用竣工模型，对照机电管线路径标高、图纸尺寸定位信息对其相应的孔、洞、预埋件进行预留预埋。凭借BIM技术三维可视化的特点，BIM模型能够直观地表达出需要流动的具体位置，不仅不容易遗漏，还能做到精确定位，有效地解决了与设计人员沟通预留孔洞时的诸多问题；大大提高了预留孔洞的施工效率。

2.2.2结构预留

预留预埋不到位将直接影响安装质量的好坏，甚至影响结构的质量和安全和使用寿命。借助BIM的施工模拟技术，可以提升预留预埋的准确性。

依据竣工模型中机电管线的排布，在结构墙体、楼板、梁、围护等相应的位置处预留空洞或者预埋件。并且分类对其编排，统计；以便于在实际工程中做精准的预留预埋。

2.3工程量统计应用

通过应用BIM技术可以精准的统计材料用量；在建模时，只要把每一个部件参数化、数字化，需要什么参数就赋予给它，（当运用到非系统族的时候，还需要通过建立共享参数的方式统计）然后从所需要统计的材料明细表中就可以得到工程中所有应用的材料的详细信息（人工费和机械费单独根据定额计算）。当工程发生设计变更时，要及时更新模型，并更新变更部分的工程量。

2.3.1预算工程量

设计方考虑的是用什么材料；甲方考虑的是用了多少材料；而施工单位则需要考虑材料如何用。材料是成本的基础，如果施工单位在材料成本上不能把控，则工程成本已处于失控状态。通过应用BIM技术在虚拟建造过程中，可以统计工程所有应用到的材料；结合国家预算相关工程定额，最终可以形成预算的绝对依据。

2.3.2实际工程量

通过虚拟建造生成的工程量是实际工程量的参考依据；我们只需考虑实际应用时的损耗率，以及人工费、机械费，以及设计变更等相关费用；最终就可以得到实际发生的工程量。

2.4预制件加工应用

2.4.1构件加工

对于机电各个专业管线的复杂弯头、大小管连接、不同形状管线的连接件；通过应用BIM技术，可以提前加工预制。这样可以提升机电系统的安全性能，预制件的加工大大提高了效率，缩短了工期，节省了成本。

2.4.2管段加工

根据模型系统管段路由的排布，在什么地方需要什么尺寸的管段，包括支吊架；我们都可以从竣工模型得知，可以根据BIM施工总计划，规划施工节点，逐一细分，便可知晓什么时间应该提前准备什么。然后与供货商洽谈定尺加工问题；为供货商提供BIM模型明细表，此明细表必须符合加工订货单的注释条目要求，明细表中需要体现BIM技术定位信息相关文字标注。材料进场后，施工人员可以根据进场材料标识，明辨材料的用途以及使用方式，安装位置等等。

2.4.3综合支吊架加工

根据实际工程的需要，在交叉区域含有多个专业系统管线时，可以采用综合支吊架。综合支吊架需要考虑分段荷载量，支吊架的规格尺寸需要通过一定的计算。确定好综合支吊架的分布间距以及支吊架的规格，然后根据系统管线走向布设。

3.组织流程及实施要求

3.1工作计划流程

3.1.1计划

BIM工作计划不单单要从单一专业制定，而且要有一个大的工作框架；各个专业根据在此框架中承担的工作内容，根据整体规划安排，然后再制定自己专业的计划。机电内部计划：

（1）根据甲方的整体项目节点时间要求制定机电专业的施工计划节点。（2）图纸深化设计（3）建模；完成设备、材料的统计（4）机电管线综合（5）3D漫游及三维可视化交流（6）设计变更、洽商预先评估（7）根据优化方案协同更新模型（8）专业深化设计复核（9）变更工程量统计（10）施工模拟（11）施工监督和验收。

3.1.2流程

（1）熟悉各专业图纸，各专业先进行内部图纸会审，找出图纸中显而易见的错误或者由于设计者的疏忽，遗漏设计的内容，与设计及时沟通解决初步各专业内部问题。

（2）设计院将施工单位提出图纸会审的问题在电子版图上更正后，然后交予施工单位建模（如果设计院自行应用BIM设计则施工单位直接利用模型施工，应用BIM设计本身就可以避免碰撞检测的一些问题，或者可以说这个过程已由设计院完成。）

（3）施工单位可以综合各专业图纸，在图纸上详细整理各专业管线的标高，根据施工工艺要求以及建模标准绘制模型。

（4）管线综合，应用碰撞检测功能，统计有效碰撞点，提出优化方案。（碰撞检测结果的修正方案要经过监理、业主审批；审批合格才能按照方案进行调整优化）。

（5）根据审批的结果进行调整优化

（6）调整优化完毕，三方签字确认，总包方备案存档。

（7）打印出具施工图。

（8）三维技术交底，拆分模型根据施工节点进行下一步施工安排。

3.2拆分规定

3.2.1一般规定

（1）按分区（2）按楼号（3）按施工缝（4）按单个楼层或一组楼层（5）按系统、子系统。

3.2.2特殊规定

一般而言，等竣工模型形成后，各专业需要应用竣工模型指导施工。总承包单位应将竣工模型复制一份给各分包单位，以便于各分包单位在施工中运用。各专业不能随意打开别的专业的模型组，最好把别的专业全部锁定；然后在应用时打开自己专业的模型组，根据专业系统逐一拆分模型（拆分亦即临时隐藏）。根据施工节点计划，控制模型的拆分段，应用完毕，应该及时关闭自己专业的模型组。需要根据施工节点来应用模型；把建造阶段、待建造阶段、拆除阶段划分清楚；配合土建施工进度做好机电安装相应的具体工作。

3.3模型规则

明确本项目用于建立模型的软件产品名称、版本、导入导出格式，执行的标准。若采用不同软件产品进行各专业模型的建立、细化后，按照什么统一标准进行模型整合，确保整合效果。各系统的命名须与图纸一致；影响管线综合的一些设备、末端须按图纸要求建出，必须考虑管道检修空间。最后需要注意为各专业管线、构件、配件等等建立它们的非几何参数信息。例如：管道管材、材质保温信息；设备材料的工程量统计信息；设备或者管线的性能参数等等。

3.3.1暖通专业模型规则

①　一般情况下，保证无压管的重力坡度，无压管放在最下方。

②　风管和较大的母线桥架，一般安装在最上方；风管与桥架之间的距离要≥100mm。

③　对于管道的外壁、法兰边缘及热绝缘层外壁等管路最突出的部位，距墙壁或柱边的净距应≥100mm。

④　通常风管顶部距离梁底50-100mm的间距。距离下方管道至少50mm间距。

⑤　如遇到空间不足的管廊，可与设计师沟通， 断面尺寸改扁，便于提高标高。

⑥　暖通的风管较多时，一般情况下，排烟管应高于其他风管；大风管应高于小风管。两个风管如果只是在局部交叉，可以安装在同一标高，交叉的位置小风管绕大风管。

⑦　空调水平干管应高于风机盘管。 

⑧　冷凝水应考虑坡度，吊顶的实际安装高度通常由冷凝水的最低点决定。

 ⑨　软管接头间距通常按照300cm考虑。变径管通常按照45°考虑，没边加10cm 。

⑩　三通总长度为大风管直径的2倍，风阀按照300cm考虑，风管弧度通常为1倍的D。（无特殊说明情况下）

3.3.2给排水专业模型规则

①　管线要尽量少设置弯头。

②　给水管线在上，排水管线在下。保温管道在上，不保温管道在下，小口径管路应尽  量支撑在大口径管路上方或吊挂在大管路下面。

③　冷热水管净距15cm，且水平高度一致，偏差不得超过5mm（其中对卫生间淋浴及浴缸龙头严格执行该标准进行检查，其余部位的可以放宽至1cm）。

④　除设计提升泵外，带坡度的无压水管绝对不能上翻。

⑤　给水引入管与排水排出管的水平净距离不得小于1m。室内给水与排水管道平行敷设时， 两管之间的最小净间距不得小于0.5m；交叉铺设时，垂直净距不得小于0.15m。给水管应铺设在排水管上面，若给水管必须铺设在排水管的下方时，给水管应加套管，其长度不得小于排水管径的3倍。

⑥　喷淋管尽量选在下方安装，与吊顶间距保持至少100mm。

⑦　各专业水管尽量平行敷设，最多出现两层上下敷设。

⑧　污排、雨排、废水排水等自然排水管线不应上翻，其他管线避让重力管线

⑨　给水PP-R管道与其它金属管道平行敷设时，应有一定保护距离，净距离不宜小于100mm，且PP-R管宜在金属管道的内侧。

⑩　水管与桥架层叠铺设时，要放在桥架下方。

11　管线不应该挡门、窗，应避免通过电机盘、配电盘、仪表盘上方。 

12　管线外壁之间的最小距离不宜小于100mm，管线阀门不宜并列安装，应错开位置，若需并列安装，净距不宜小于200mm。

13　管道间的距离出于整齐考虑，一般遵循：大管间间距大，小管间间距小。

14　三通弯头一般按2D考虑长度。

15　消防卡箍比管道外径大5cm，多条消防管道并排走保证150CM距离。

16　消火栓口距离地面一般1.1m。

17　热水能水管道并排时一般遵循，热左冷右，热上冷下的规则。

18　套管比不保温管大1-2cm，如有保温应当考虑保温厚度，比保温管大5cm左右。

19　阀门长度：

蝶阀=管径长度；

截止阀=止回阀=2倍管径长度;

闸阀=1.5倍管径长度.

20　水管与墙（或柱）

21　机房中布管一般遵循以下原则      

a.大小头软管接头长度一般和阀门一样长      

b.泵出水口泵管布置一定要整齐有序      

c.泵前泵后要保证泵机的抽芯解体距离      

d.泵于泵之间至少保证60cm的通过距离

3.3.3电气专业模型规则

①　电缆线槽、桥架宜高出地面2.2m以上；线槽和桥架顶部距顶棚或其它障碍物不宜小于 0.3m。 

电缆桥架应敷设在易燃易爆气体管和热力管道的下方，当设计无要求时，与管道的最小净距，符合以下要求：

②　在吊顶内设置时，槽盖开启面应保持80mm的垂直净空，与其他专业之间的距离最好保持在≥100mm。

③　电缆桥架与用电设备交越时，其间的净距不小于0.5m。

④　两组电缆桥架在同一高度平行敷设时，其间净距不小于0.6m，桥架距墙壁或柱边净距≥100mm。

⑤　电缆桥架内侧的弯曲半径不应小于0.3m。

⑥　电缆桥架多层布置时，控制电缆间不小于0.2m，电力电缆间不小于0.3m，弱电电缆与电力电缆间不小于0.5m，如有屏蔽盖可减少到0.3m，桥架上部距顶棚或其它障碍不小于0.3m。

⑦　电缆桥架不宜敷设在腐蚀性气体管道和热力管道的上方及腐蚀性液体管道的下。

⑧　通信桥架距离其他桥架水平间距至少300mm，垂直距离至少300mm，防止其它桥磁场干扰。

⑨　桥架上下翻时要放缓坡，桥架与其他管道平行间距≥100mm。

11　桥架不宜穿楼梯间、空调机房、管井、风井等，遇到后尽量绕行。

12　强电桥架要靠近配电间的位置安装，如果强电桥架与弱电桥架上下安装时，优先考虑强电桥架放在上方。

3.3.4 机电建模应该注意的问题：

①　首先要确定主要机房或机房区域的建模尺寸以及它的定位信息输入。

②　在风井、电井、水井等管道密集的地方注意管道的排布要与系统主要路由相匹配。

③　注意项目中应该先确定设备的位置（冷却塔、锅炉、热换设备、变压器、配电箱柜、燃气调压设备、消火栓、水泵、空调机组、风机、智能化系统控制设备等等）再按先干管后支管的顺序按照系统路径建模。

④　注意设备机房、各专业井道系统管线的几何连接尺寸，定位信息的建立

⑤　注意在各个系统的末端（风口、喷头、烟感探测器、空调末端）管线的连接以及模型尺寸定位信息。

⑥　注意各专业系统管线上智能控制装置布置，建模时需考虑如何实现智能化控制。

⑦　最后需要注意为各专业管线、构件、配件等等建立它们的非几何参数信息。例如：管道管材、材质保温信息；设备材料的工程量统计信息；设备或者管线的性能参数等等。

⑧　应用软件时需要先进行机械设置，载入相应的连接件、接头等构件。

有关专家在“2014业主项目管理BIM战略高峰论坛”上表示，BIM技术在社区管理、市政规划等城市综合治理问题上将发挥重大作用。例如BIM技术可在管理平台上清晰查阅各地下管网情况，及时找到问题并进行协同作业，提高管理水平，有效解决了大型城市的市政管理问题。据统计，中国每年建筑投资上万亿元，通过提高管理效率可以节省建筑成本约几百亿元，可以极大减少浪费，提高资金利用率。

BIM即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

蔡嘉明介绍，BIM技术是基于建筑业大数据基础上的工作平台，设计、施工和运营方可以由原来“各自为战”，到统一协作，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

随着经济发展，建筑的体量和标准也越来越高，按照纸质图纸设计施工的传统建筑技术手段，已经无法与当前大体量、高难度的建筑施工现状相匹配。

BIM技术好比一部项目管理手册，不仅便于设计、施工、运营三方协作，还为建筑行业提供可推广、可复制的经验，加速'新手’到'高手’的成长”蔡嘉明介绍，

“虽然BIM技术在国外应用已经有十余年历史，但最终将在中国取得突破性进展。”蔡嘉明表示，中国目前每年开工面积和单栋建筑体量均领先世界水平，通过应用BIM技术不仅可以极大提升项目管理水平，BIM管理系统也将在反复应用中不断完善。

同时，BIM技术不仅可以应用于建筑施工领域，还可以应用于社区管理、市政管理甚至是国家治理。

例如，当前水、电、煤气、通信等部门尚未有统一协作平台，在传统管理模式下，困扰各大城市的“马路拉链”问题频现。在应用了BIM技术后将迎刃而解，不仅可以在管理平台上清晰查阅各地下管网情况，哪里出了问题还可以协同作业，通过提高管理水平，有效解决了大型城市的市政管理问题。

据悉，现在上海已经要求各个部门在备案地下管网设计图时采用3D版本，为将来应用BIM技术做准备。管理效率的提升将直接带来经济效益的提高。蔡嘉明介绍，通过应用BIM技术来改善管理，建筑施工可以节省建筑成本3%-5%。以一栋投资10亿元的大厦为例，将节省约5000万元。

据统计，中国每年建筑投资上万亿元，通过提高管理效率可以节省建筑成本约几百亿元，可以极大减少浪费，提高资金利用率。(完)