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[摘 要]机电设备安装管线综合是本项目BIM重点应用，首先在BIM应用软件中进行机电管线三维排布，利用模拟施工和软件相应功能发现施工图的“错、漏、碰、缺”等设计缺陷，并结合规范规定，在模拟真实场景的三维环境中提前进行符合性检查和系统性优化，将三维成果以建议的形式提交设计单位确认和修改，使设计缺陷在施工前得到最大可能的发现和解决，避免施工时的返工浪费，造成经济和工期损失。
[关键词]机电设备安装；BIM应用
中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0251-02
1 前言
BIM（Building Information Modeling）即：建筑信息模型。BIM是一种应用于工程设计、建造、运维管理信息化、数据结构化工具、方法和技术，通过参数模型整合项目各种相关信息，在项目策划、实施、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
2 工程概况
上海浦发银行股份有限公司长沙分行办公大楼工程，位于湖南省会长沙，东临湘江，南临茶子山路，工程由上海浦东发展银行股份有限公司开发，湖南省第五工程有限公司总承包。工程为框架核心筒结构，总建筑面积51660平方米，其中地下室建筑面积16826平米，建筑总高108.4米，地下三层为车库和设备房，地上二十三层为办公楼。
本项目机电设备安装工程主要由弱电系统、强电系统、给水系统、排水系统、排烟系统和空调系统等组成，其中空调冷热源来自中心能源站，采用3台总换热量Q=4000kw水水换热机组及其变频泵组提供能量转换，空调主机布置在地下室空调机房；办公区域采用吊顶空调器（风机盘管）+全热回收新风换气机组的方式；大会议室区域采用全热回收组合式处理机组的方式；计算机房及各种特殊机房采用恒温恒湿机组处理后送入房间，满足机房设备使用需求。
3 应用目的
工程开工伊始，由公司BIM中心组织成立项目部所有技术管理人员参与的项目BIM工作站，BIM工作站人员负责工程模型的创建和基于模型的应用，以便优化及深化设计、指导现场施工和辅助后期运维。
3.1 优化设计
利用BIM虚拟建造技术，根据设计施工图进行预安装，并在虚拟真实的场景里，结合设计及规范要求，对设计合规性和符合性进行检查、复核，以便提前发现设计缺陷，减少返工节省工期。
3.2 指导施工
通过創建工程模型，让项目部管理人员能在较短时间内熟悉施工图，并进行基于工程模型的应用。主要应用一是提取工程量，为定尺采购、低耗制作、精细安装提供依据；二是将复杂节点制作成图文并茂的技术交底，一方面以展板的形式粘贴在施工现场操作部位，另一方面结合二维码技术，采用手持式终端将存储在BIM数据平台的技术交底进行查阅。
3.3 运维辅助
利用竣工模型承载机电设备安装设备、电器、管线的几何、物理、供应商、技术及性能参数以及施工过程、设备验收和维护等综合信息，结合BIM数据存储和运行平台，并与现场设备进行关联，以便维护单位对运维过程和数据进行信息化管理。
4 应用简介
机电设备安装管线综合是本项目BIM重点应用，首先在BIM应用软件中进行机电管线三维排布，利用模拟施工和软件相应功能发现施工图的“错、漏、碰、缺”等设计缺陷，并结合规范规定，在模拟真实场景的三维环境中提前进行符合性检查和系统性优化，将三维成果以建议的形式提交设计单位确认和修改，使设计缺陷在施工前得到最大可能的发现和解决，避免施工时的返工浪费，造成经济和工期损失。在已创建和优化的机电各专业模型的基础上，还在综合支吊架、可视化交底、工程量统计、数字化加工等方面进行了BIM应用和成果输出，以指导和规范现场施工。
4.1 机电管线三维排布
本项目机电管线三维排布，采用Autodesk公司的Revit MEP软件，根据设计单位提供的施工图和二维CAD电子文档，各专业以链接土建模型协同工作的方式逐专业、逐层、逐系统的进行三维排布。机电设备安装各专业与土建协同工作时，将土建模型链接至机电设备安装各专业模型中，采用复制监视土建模型标高、轴网、墙体等图元，以确保各专业与土建模型创建时和施工过程中的同步修改、协同一致。管线三维排布近视于模拟施工，既可以在排布时发现明显的设计缺陷，也可以为下一步模型的符合性检查和施工过程管理提供信息化数据。
4.2 机电管线“错、漏、碰、缺”检查及设计优化
机电管线三维模拟排布完成后，利用BIM应用软件的碰撞检查功能对模型进行检查。在Revit软件中进行硬碰撞检查，检查前将机电设备安装各专业模型链接至土建模型中，选择不同专业与土建和各专业之间进行碰撞检查。在NavisWorks软件中进行间隙碰撞检查，检查前将项目所有模型附加至软件中，选择不同专业与土建和各专业之间，并设置相应间隙值进行管线净高、净距等规范性参数的检查。除碰撞检查外，还在NavisWorks软件模拟真实场景中进行漫游审阅，查看机电管线模型在空间位置、排布层次、规范符合性等方面进行模拟验收。
本项目共发现硬碰撞点1291个，不合规间隙碰撞点128个，符合性优化建议15个。BIM应用人员将检查结果核对、复核无误后以列表和三维成果的形式提交设计单位确认和修改，经设计同意修改后再完善模型，并输出CAD施工图。
其中，在对给排水管井的管道排布进行优化时发现，管井尺寸偏小管道排布过于紧密。经过优化后将立管设计为距墙150mm，左右间距300mm，进出管道井部位4根DN150喷淋主管按两层排布进入管井，合理解决管道过密，达到安装施工间距要求。 4.3 综合支吊架优化
使用企业参数化模型库中的综合支吊架模型，在BIM应用软件Revit中，于已布置的管線部位基于剖面，根据不同类型管线和管线排数、间距等调整模型相应参数进行模拟安装，并在三维场景中进行细部和节点优化。
本工程地下室主要支吊架采用装配式成品双层综合支吊架，将5根DN150的喷淋主管及强电桥架布置于2.850mm标高位置，两根DN150消火栓主管以及两个弱电桥架布置于3.150mm标高位置，使得管线排布整齐美观，并且解决了下层管线支吊架无法生根的问题，同时降低了支架的人工和材料成本。
4.4 机电设备安装可视化交底
利用BIM应用软件，结合设计及规范规定，将机电设备安装工程复杂节点制作成图文并茂的技术交底，以展板的形式粘贴在施工现场该节点部位，并制作影音并茂的施工模拟交底视频，还结合二维码技术，采用手持式终端将存储在BIM数据平台的技术交底进行查阅，用于安装作业前的技术交底。既便于操作工人直观学习，也为管理人员检查、验收提供直观的标准，颠覆文字加二维图形技术交底的传统模式。
4.5 工程量统计
机电设备安装模拟管线排布、设备安装完成并经优化后，利用BIM应用软件的算量功能提取施工净用量，一方面可与投标量、预算量进行对比；另一方面对用料进行均衡优化，为施工的定尺采购、低耗制作、精细安装提供依据，做到限料上楼，无废料下楼。
4.6 数字化加工
根据机电设备安装工程模型，在BIM应用软件中将管道、风管、桥架、电缆、综合支吊架进行优化分段、组合，并模拟安装，检查无误后将模型数据传递给加工厂集中制作，这样减少了施工现场制作工作量和对环境的污染，既规避了不安全因素，又降低了损耗，做到了节能环保。
4.7 竣工数字模型交付
施工过程中，将工程机电设备安装的设备、电器、管线与实际施工进度关联起来，把施工信息及时录入设备属性中，并进行复核。施工信息主要有：设备供应商，出厂日期，验货日期，安装日期，验收记录，设备检验信息，业主、监理及施工单位验收参加人员，施工信息录入和复核人，以及天气等等信息。以便工程竣工时，交付三维竣工模型，逐步取代纸质竣工图，既为企业实现竣工数字楼宇入产品库提供原始数据，也为业主单位后期运维管理提供信息化数据。
4.8 后期运维管理
将工程机电设备安装的设备、电器、管线的几何、物理、供应商、技术及性能参数以及施工过程、设备验收和维护等综合信息数据存放在企业私有云平台的竣工模型中，利用二维码保存该数据链接或唯一检索地址，并把该二维码标识在现场设备上。当现场设备需要维护时，只需使用移动终端识别二维码记载的检索地址，即可在竣工模型中定位到该设备和查看到该设备所有信息数据，维护结束后可添加或更新维护信息。当设备信息量较少时，也可以将信息直接以列表的形式加密数据记载在二维码中，移动终端使用专用APP读取设备信息数据。
5 应用成效
本项目机电设备安装工程应用BIM技术，创建工程模型，通过施工模拟和软件相应功能，事前检测各类管线碰撞1419处，自行规避1374处，报设计修订45处，避免施工过程中的设计修改，减少返工，节约成本和节省了工期。
通过本项目试点BIM技术应用，为公司积累应用数据、培养应用人才、总结应用经验、编写应用指南提供了参考依据，也为公司全面普及BIM技术应用形成了示范效应。
[关键词]机电设备安装；BIM应用
中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0251-02
1 前言
BIM（Building Information Modeling）即：建筑信息模型。BIM是一种应用于工程设计、建造、运维管理信息化、数据结构化工具、方法和技术，通过参数模型整合项目各种相关信息，在项目策划、实施、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
2 工程概况
上海浦发银行股份有限公司长沙分行办公大楼工程，位于湖南省会长沙，东临湘江，南临茶子山路，工程由上海浦东发展银行股份有限公司开发，湖南省第五工程有限公司总承包。工程为框架核心筒结构，总建筑面积51660平方米，其中地下室建筑面积16826平米，建筑总高108.4米，地下三层为车库和设备房，地上二十三层为办公楼。
本项目机电设备安装工程主要由弱电系统、强电系统、给水系统、排水系统、排烟系统和空调系统等组成，其中空调冷热源来自中心能源站，采用3台总换热量Q=4000kw水水换热机组及其变频泵组提供能量转换，空调主机布置在地下室空调机房；办公区域采用吊顶空调器（风机盘管）+全热回收新风换气机组的方式；大会议室区域采用全热回收组合式处理机组的方式；计算机房及各种特殊机房采用恒温恒湿机组处理后送入房间，满足机房设备使用需求。
3 应用目的
工程开工伊始，由公司BIM中心组织成立项目部所有技术管理人员参与的项目BIM工作站，BIM工作站人员负责工程模型的创建和基于模型的应用，以便优化及深化设计、指导现场施工和辅助后期运维。
3.1 优化设计
利用BIM虚拟建造技术，根据设计施工图进行预安装，并在虚拟真实的场景里，结合设计及规范要求，对设计合规性和符合性进行检查、复核，以便提前发现设计缺陷，减少返工节省工期。
3.2 指导施工
通过創建工程模型，让项目部管理人员能在较短时间内熟悉施工图，并进行基于工程模型的应用。主要应用一是提取工程量，为定尺采购、低耗制作、精细安装提供依据；二是将复杂节点制作成图文并茂的技术交底，一方面以展板的形式粘贴在施工现场操作部位，另一方面结合二维码技术，采用手持式终端将存储在BIM数据平台的技术交底进行查阅。
3.3 运维辅助
利用竣工模型承载机电设备安装设备、电器、管线的几何、物理、供应商、技术及性能参数以及施工过程、设备验收和维护等综合信息，结合BIM数据存储和运行平台，并与现场设备进行关联，以便维护单位对运维过程和数据进行信息化管理。
4 应用简介
机电设备安装管线综合是本项目BIM重点应用，首先在BIM应用软件中进行机电管线三维排布，利用模拟施工和软件相应功能发现施工图的“错、漏、碰、缺”等设计缺陷，并结合规范规定，在模拟真实场景的三维环境中提前进行符合性检查和系统性优化，将三维成果以建议的形式提交设计单位确认和修改，使设计缺陷在施工前得到最大可能的发现和解决，避免施工时的返工浪费，造成经济和工期损失。在已创建和优化的机电各专业模型的基础上，还在综合支吊架、可视化交底、工程量统计、数字化加工等方面进行了BIM应用和成果输出，以指导和规范现场施工。
4.1 机电管线三维排布
本项目机电管线三维排布，采用Autodesk公司的Revit MEP软件，根据设计单位提供的施工图和二维CAD电子文档，各专业以链接土建模型协同工作的方式逐专业、逐层、逐系统的进行三维排布。机电设备安装各专业与土建协同工作时，将土建模型链接至机电设备安装各专业模型中，采用复制监视土建模型标高、轴网、墙体等图元，以确保各专业与土建模型创建时和施工过程中的同步修改、协同一致。管线三维排布近视于模拟施工，既可以在排布时发现明显的设计缺陷，也可以为下一步模型的符合性检查和施工过程管理提供信息化数据。
4.2 机电管线“错、漏、碰、缺”检查及设计优化
机电管线三维模拟排布完成后，利用BIM应用软件的碰撞检查功能对模型进行检查。在Revit软件中进行硬碰撞检查，检查前将机电设备安装各专业模型链接至土建模型中，选择不同专业与土建和各专业之间进行碰撞检查。在NavisWorks软件中进行间隙碰撞检查，检查前将项目所有模型附加至软件中，选择不同专业与土建和各专业之间，并设置相应间隙值进行管线净高、净距等规范性参数的检查。除碰撞检查外，还在NavisWorks软件模拟真实场景中进行漫游审阅，查看机电管线模型在空间位置、排布层次、规范符合性等方面进行模拟验收。
本项目共发现硬碰撞点1291个，不合规间隙碰撞点128个，符合性优化建议15个。BIM应用人员将检查结果核对、复核无误后以列表和三维成果的形式提交设计单位确认和修改，经设计同意修改后再完善模型，并输出CAD施工图。
其中，在对给排水管井的管道排布进行优化时发现，管井尺寸偏小管道排布过于紧密。经过优化后将立管设计为距墙150mm，左右间距300mm，进出管道井部位4根DN150喷淋主管按两层排布进入管井，合理解决管道过密，达到安装施工间距要求。 4.3 综合支吊架优化
使用企业参数化模型库中的综合支吊架模型，在BIM应用软件Revit中，于已布置的管線部位基于剖面，根据不同类型管线和管线排数、间距等调整模型相应参数进行模拟安装，并在三维场景中进行细部和节点优化。
本工程地下室主要支吊架采用装配式成品双层综合支吊架，将5根DN150的喷淋主管及强电桥架布置于2.850mm标高位置，两根DN150消火栓主管以及两个弱电桥架布置于3.150mm标高位置，使得管线排布整齐美观，并且解决了下层管线支吊架无法生根的问题，同时降低了支架的人工和材料成本。
4.4 机电设备安装可视化交底
利用BIM应用软件，结合设计及规范规定，将机电设备安装工程复杂节点制作成图文并茂的技术交底，以展板的形式粘贴在施工现场该节点部位，并制作影音并茂的施工模拟交底视频，还结合二维码技术，采用手持式终端将存储在BIM数据平台的技术交底进行查阅，用于安装作业前的技术交底。既便于操作工人直观学习，也为管理人员检查、验收提供直观的标准，颠覆文字加二维图形技术交底的传统模式。
4.5 工程量统计
机电设备安装模拟管线排布、设备安装完成并经优化后，利用BIM应用软件的算量功能提取施工净用量，一方面可与投标量、预算量进行对比；另一方面对用料进行均衡优化，为施工的定尺采购、低耗制作、精细安装提供依据，做到限料上楼，无废料下楼。
4.6 数字化加工
根据机电设备安装工程模型，在BIM应用软件中将管道、风管、桥架、电缆、综合支吊架进行优化分段、组合，并模拟安装，检查无误后将模型数据传递给加工厂集中制作，这样减少了施工现场制作工作量和对环境的污染，既规避了不安全因素，又降低了损耗，做到了节能环保。
4.7 竣工数字模型交付
施工过程中，将工程机电设备安装的设备、电器、管线与实际施工进度关联起来，把施工信息及时录入设备属性中，并进行复核。施工信息主要有：设备供应商，出厂日期，验货日期，安装日期，验收记录，设备检验信息，业主、监理及施工单位验收参加人员，施工信息录入和复核人，以及天气等等信息。以便工程竣工时，交付三维竣工模型，逐步取代纸质竣工图，既为企业实现竣工数字楼宇入产品库提供原始数据，也为业主单位后期运维管理提供信息化数据。
4.8 后期运维管理
将工程机电设备安装的设备、电器、管线的几何、物理、供应商、技术及性能参数以及施工过程、设备验收和维护等综合信息数据存放在企业私有云平台的竣工模型中，利用二维码保存该数据链接或唯一检索地址，并把该二维码标识在现场设备上。当现场设备需要维护时，只需使用移动终端识别二维码记载的检索地址，即可在竣工模型中定位到该设备和查看到该设备所有信息数据，维护结束后可添加或更新维护信息。当设备信息量较少时，也可以将信息直接以列表的形式加密数据记载在二维码中，移动终端使用专用APP读取设备信息数据。
5 应用成效
本项目机电设备安装工程应用BIM技术，创建工程模型，通过施工模拟和软件相应功能，事前检测各类管线碰撞1419处，自行规避1374处，报设计修订45处，避免施工过程中的设计修改，减少返工，节约成本和节省了工期。
通过本项目试点BIM技术应用，为公司积累应用数据、培养应用人才、总结应用经验、编写应用指南提供了参考依据，也为公司全面普及BIM技术应用形成了示范效应。