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BIM技術在機電管線綜合深化設計中的應用實例 
[當前位置:中國制冷網 > 工程案例 > 正文]   時間:2017-09-19   來源:中國制冷網   點擊次數:3063

1. 項目介紹

福朋酒店項目位于非洲北部某沿海城市,建筑面積17 400 m2,地下2層,地上7層,定位國際四星級酒店標準(見圖1)。項目初步設計由意大利FABRIS&PARTNERS完成,由中國建筑股份有限公司在該國的分公司承建。監理方對建筑各專業深化設計要求十分嚴格,尤其是紛繁復雜的機電系統,傳統二維深化設計手段已經無法滿足項目精細化的需求,因此BIM技術在機電深化設計中的應用顯得尤為重要。

2 建筑機電深化設計的流程示意

 

  3. 深化設計中的難點

 

  (1)福朋酒店項目設計方(監理方)、業主及承包商來自不同的國家,而且設計依據主要是歐洲標準,這無疑給深化設計增加了難度。首先,深化設計團隊要對歐洲標準中的相關技術條款深入了解并能正確應用;其次,項目當地的一些地方規范和習慣做法也是深化設計的另一部分參考依據,這也需要團隊成員能夠靈活把握;最后,深化設計的深度和標準也是一項全新的挑戰,因為不同的監理方要求不一樣,所以即使是同一個地區同類型的項目也不能完全當作參考依據和設計過程的標本,只能是結合項目的相關技術條款和設計團隊的理解來完成。

 

  (2)項目監理方明確表示嚴禁一次結構的二次開鑿,這就要求機電一次結構預留預埋做到準確定位而且不能有遺漏,傳統的深化設計手段已經不能滿足該項目的基本要求。

 

  (3)項目的施工周期緊張,因此施工管理中的各個環節的正常運作方能保證項目整體的順利推進。海外項目中機電專業的材料采購周期比較長,這就要求一次采購必須做到高效,進而要求機電專業必須及時準確地提供項目所需的材料和設備清單,以保證安裝計劃的順利實施,這無疑又給深化設計增加了一大難題。

 

  4. BIM解決方案

 

  (1)BIM模型的創建

 

  由于各專業的深化設計工作都在同步進行,所以建筑結構也沒有準確的信息模型,因此在選用BIM深化設計軟件的時候必須要具備能簡單搭建建筑結構模型并能隨著建筑結構專業的深化成果及時更新的BIM軟件,最終選用了日系軟件Rebro。

 

  Rebro是由日本株式會社NYK系統研究所開發的一款建筑機電專用設計軟件。軟件分建筑、結構、空調風管、空調水管、給水排水及消防、建筑電氣等功能模塊,可通過網絡及時更新產品數據庫或自建網外閥門管件和設備數據庫。建筑、結構、機電相互聯動,即時調整,通過易于理解的方式探討模型,可按照業主需求制定策劃方案;通過模型圖片初步確定屋面或機房的機電設計方案,將有利于現場的順利施工;通過三維管線綜合可避免返工帶來的高成本,促進協調將現場的不合理及鋪張浪費降至最低限度。

 

  建模的流程是先搭建建筑、結構的三維模型,然后在建筑結構模型基礎上輸入暖通空調、給排水、電氣、消防等專業管線信息,最后根據各專業要求及凈高控制條件對管線進行合理的布局和優化。在管線綜合調整的過程中會不斷地更新機電模型,使得各專業管線排布更加合理。

 

  (2)管線的干涉檢查

 

  在保證項目系統及功能的基本前提下,結合建筑、結構及室內裝飾等其他專業的具體要求,對機電各專業管線進行綜合協調和深化設計,遵循小管讓大管、有壓管讓無壓管、安裝難度小的讓安裝難度大的基本原則進行初步的管線綜合調整。完成初步調整以后再利用Rebro軟件進行干涉檢查,生成干涉檢查清單(如圖3所示)。對應清單編號和CG模型實際干涉情況將機電專業內的問題溝通協商消化掉并在三維模型中做調整處理,而涉及到與其他專業沖突的地方,則結合建筑結構及裝飾要求,先對機電專業管線路由進行合理的調整和優化,如果仍然不能有效的地解決相關的碰撞問題,則只能調整機電設計方案或者建議相關專業做調整。并以書面報告的形式澄清工程問題并附上調整方案和效果圖片,請監理方或設計院做明確的回復,然后再調整方案模型,最終實現項目整體布局的合理性。

 福朋酒店首層的大堂屬于大空間區域,由于空間較高且采用玻璃幕墻結構,冬夏季圍護結構及日照條件對空間內部的空調負荷影響較大,因此原設計巧妙地采用風幕的設計思路在靠近幕墻的區域設置上送下回的空調風系統,回風管需要預埋在建筑墊層內。在解決風管預埋時墊層厚度不足的問題時,借助Rebro進行三維效果模擬,截取效果圖片(4)附上文字報告及深化團隊的方案建議,以技術問詢單的形式提交給監理方,最終獲得了監理(設計)方肯定。施工承包商對深化團隊的工作給予了高度的評價。

5. BIM技術在深化工作中的價值

 

經過項目深化設計的應用分析,BIM技術與傳統的二維深化方式相比體現出明顯的使用價值:

 

(1)表達方式的優越性

 

傳統二維設計的主體是線,通過線條的疊加、組合在二維投影中表示管線和設備,而且閥門管件等信息也僅用特殊的線條符號加文字描述來表示,這樣使得原本就比較專業的設計更加抽象,不利于施工者快速讀懂圖紙,從而一定程度上降低了施工人員的安裝效率。BIM設計的主體是產品,通過選擇管道、管件、閥門及機器設備等模型,在三維信息模型中顯示尺寸、定位及安裝高度等要求。采用三維可視化的設計手段可以使工程竣工時的真實畫面在施工前展示出來,表達上真實直觀,對施工人員來講更能準確地把握設計意圖,高效地完成安裝工作。圖5為平面與三維模型的真實比對效果。

 

 (2)預留信息的科學性

 

 傳統的二維設計過程中,機電專業所需的建筑結構預留預埋條件很難準確地提出來,僅僅依靠二維平面綜合各專業信息提供準確的預留預埋條件確實需要耗費大量的時間和精力,而往往由于無法整體考慮系統水平及豎直管線的路由而造成后期管線安裝的時候出現部分不必要的交叉和拐彎的問題,一方面增大了系統的阻力,另一方面也一定程度上增加了安裝成本。而采用BIM技術下的可視化設計和管線綜合調整能夠科學合理地提出建筑結構預留預埋的機電條件,通過建筑模型展示隱藏的結構過梁及構造柱等信息,能夠準確地確定預留孔洞的尺寸和位置,保證了一次預留預埋的準確性,并且通過項目實際經驗反饋采用BIM技術深化設計后提出的預留預埋條件在后期機電施工中有極高的準確率,這在一定程度上節省了施工成本,而且最大限度地保證了建筑結構的穩定性。圖6為機電管線的結構預留模型。

(3)管線綜合的高效性

 

  傳統二維設計的管線綜合工作的一般模式是先分專業核算管線參數、優化調整管線路由,然后基點復制到同一張平面上,通過肉眼進行觀察分析,并結合工程經驗將重疊的機電管線進行排序設置安裝高度。在調整管線路由的過程中由于機電系統紛繁復雜、管線比較集中的地方交叉碰撞的情況較多,通常解決某一點的碰撞問題連帶別的區域又出現更多的碰撞。而且在調整過程中還要考慮結構等信息,這無疑更增加了深化工作的難度,常常是花了大量的時間和精力,但是給出的參考價值卻并不高。而采用BIM技術進行管線綜合工作就顯得事半功倍,首先設計人員將需要綜合的管線模型化,賦予設備管線專業信息,然后將各專業管線錄入到同一操作文件下利用三維碰撞檢查功能可以及時全面地發現存在問題的點,將施工過程可能出現的問題在模型中提前暴露,然后通過一定的避讓和調整原則合理布置設備優化管線路由,以保證后期施工過程的高效性。

 

  (4)采購、預制參數的可靠性

 

  傳統機電深化過程中,有專門的采購人員按照平面圖紙進行材料統計(問題:請給出全稱,不要口語化),這種方式效率低、人為因素影響較大。部分材料由于單價較高在材料統計時擔心過多的浪費成本所以采取多次采購的方式,這樣在一定程度上是保證了數量的準確性,但是也同時帶來了延誤工期、增加供貨運費成本等一系列問題。而一些單價比較便宜的材料一次采購量又遠遠超過了項目實際需要量,最終造成不必要的浪費。而運用BIM技術在機電深化過程中能非常精確地提供材料及設備清單,而且提供的設備及材料參數都是基于實際施工模擬而來的準確參數,只需要操作軟件里的材料統計項,就能將各專業不同型號的材料、管件閥門、機器設備等信息生成詳細的清單供采購部門參考執行。

 

  6. 結論

 

 在福朋酒店項目的機電深化設計工作中,利用BIM技術進行建模、檢查、分析調整,不僅通過三維模擬技術實現了可視化的精準設計,還有效提高了后期的安裝效率,通過施工過程中的重點和難點區域的三維效果展示,極大地避免了施工過程中的拆改和返工帶來的材料和勞動力的浪費,對縮短工期、提高工程質量、降低工程造價將產生積極的作用。

 

 結合BIM技術在機電深化設計的應用實踐,再進一步思考如何將BIM技術應用并推廣到工程項目的全過程中,通過搭建建筑全專業的信息模型并貫穿項目各個階段,監管機電各系統的運行數據,最終實現提高建筑壽命周期的目的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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