BIM技術(shù)在建筑設(shè)備及管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

嚴(yán)傳虎

（河南四建股份有限公司）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷創(chuàng)新，BIM技術(shù)在不同領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用，革新了傳統(tǒng)的工作模式，提高了工作效率。BIM技術(shù)將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等內(nèi)容相結(jié)合，從根本上改變了傳統(tǒng)建筑行業(yè)的工作模式，可以更加直觀且全面地表達(dá)建筑工程的施工狀態(tài)。

2 BIM技術(shù)概述

2.1 BIM技術(shù)的概念

建筑信息化模型的英文全稱是Building Information Modeling，是一個(gè)完備的信息模型，可以將工程項(xiàng)目在全生命周期中各階段的工程信息、過程和資源集成在一個(gè)模型中，便于工程各參與方使用[1]。通過多維度數(shù)字技術(shù)模擬建筑物的真實(shí)信息，為工程設(shè)計(jì)和施工提供相互協(xié)調(diào)且內(nèi)部一致的信息模型，使該模型達(dá)到設(shè)計(jì)施工一體化，使各專業(yè)協(xié)同工作，從而降低工程成本，保障工程按時(shí)按質(zhì)完成。

2.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)作為一種全新且成熟的工程理念和行業(yè)信息技術(shù)，正被應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、協(xié)同、運(yùn)營和維護(hù)等一系列程序中。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性以及一體化性等重要特點(diǎn)。

2.3 BIM節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢

建筑設(shè)備利用BIM技術(shù)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）直觀設(shè)計(jì)意圖，利用建筑信息化模型技術(shù)創(chuàng)建虛擬設(shè)備模型，通過二維視圖、3D視圖和全方位立體視圖等形式表達(dá)，在設(shè)計(jì)過程中可從多方位角度修改設(shè)計(jì)選項(xiàng)；

2）自動(dòng)生成各類圖表，通過建立建筑信息模型，BIM可以精確地繪制設(shè)備的施工圖、文件和圖表，并生成相應(yīng)的圖紙，BIM不僅可以生成靜態(tài)的圖紙，還可以生成動(dòng)態(tài)和多維度的建筑虛擬模型；

3）數(shù)據(jù)同步，BIM的數(shù)據(jù)會(huì)在數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)更新，是因?yàn)锽IM平臺建立在數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)模型之上，所有的變化和編輯都基于同一個(gè)服務(wù)對象，數(shù)據(jù)和圖紙會(huì)根據(jù)修改的地方做出相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到數(shù)據(jù)同步的效果；

4）協(xié)同能力高效，BIM云平臺針對業(yè)主、設(shè)計(jì)院和施工方設(shè)計(jì)了不同的登入端口，有利于不同主體之間的信息共享和各專業(yè)的協(xié)同，減少各主體之間的信息矛盾，縮短建筑工期，加強(qiáng)建筑質(zhì)量，通過BIM云平臺，將施工現(xiàn)場任務(wù)發(fā)送至相關(guān)工作人員，所有的主體單位都可以實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場的施工情況，提高了施工的安全性；

5）多元化的模擬分析，BIM技術(shù)變革了傳統(tǒng)的二維圖紙形式，通過建立BIM模型直接提取施工單位需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入仿真分析軟件進(jìn)行全方位的分析，利用BIM的多維度施工模擬功能，施工方可以按照施工計(jì)劃進(jìn)行模擬，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，完善施工計(jì)劃。

3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)備及管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 碰撞檢查的應(yīng)用

傳統(tǒng)的建筑設(shè)備工程設(shè)計(jì)中，只能利用CAD二維圖紙中的簡單圖元表達(dá)建筑構(gòu)件的信息，而實(shí)際的構(gòu)件信息和各構(gòu)件之間的空間聯(lián)系只能由建筑設(shè)計(jì)人員自行想象。但在實(shí)際施工過程中，利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行管道布置時(shí)，設(shè)計(jì)部門多，管道類型多，極易出現(xiàn)管道碰撞、工期沖突和部門協(xié)調(diào)不到位等問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響建筑施工的進(jìn)程。利用BIM直觀設(shè)計(jì)圖的特點(diǎn)，減少因碰撞產(chǎn)生的材料損失。BIM直觀設(shè)計(jì)圖主要應(yīng)用在大型公共建筑中，將復(fù)雜的管道設(shè)備通過BIM技術(shù)直觀地體現(xiàn)出來，導(dǎo)入模擬軟件進(jìn)行碰撞檢查，減少在施工階段可能存在的錯(cuò)誤，優(yōu)化管道排布路線，完善施工計(jì)劃。

3.2 施工過程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在工程施工過程中有以下幾點(diǎn)應(yīng)用：

1）利用BIM技術(shù)創(chuàng)立各部門需要的模型，通過碰撞檢查后，根據(jù)具體情況調(diào)整機(jī)電安裝三維模型，使其生成二維和三維圖形，并應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場施工中；

2）設(shè)計(jì)管線通過BIM技術(shù)進(jìn)行排布計(jì)劃后，通過BIM模型使用軟件導(dǎo)出具體的預(yù)留洞口報(bào)告，現(xiàn)場施工人員結(jié)合報(bào)告，核對模型的預(yù)留洞口，從而調(diào)整實(shí)際施工的流程，與此同時(shí)，利用BIM技術(shù)排查超出限定高度范圍的構(gòu)件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)高度過低或過高的方位[2]；

3）利用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，使其根據(jù)管道的走向自動(dòng)排布符合安裝要求的支吊架，并自動(dòng)生成詳細(xì)的安全檢驗(yàn)書；

4）利用BIM技術(shù)可進(jìn)行直觀的技術(shù)交底，項(xiàng)目參與方在三維設(shè)計(jì)模型中，可以及時(shí)提出并解決問題，設(shè)計(jì)單位也可以形象地展示施工過程中需要注意的技術(shù)難點(diǎn)，這種全方位的技術(shù)交底更為直觀；

5）建造虛擬模型，利用BIM多維度可視化的特點(diǎn)，按照重要的施工方案建造虛擬模型，通過召開技術(shù)會(huì)議，項(xiàng)目參與方對虛擬模型進(jìn)行討論，優(yōu)化方案，另外，利用BIM技術(shù)可以將施工過程以動(dòng)畫的形式展示出來，從而盡早發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題。

3.3 高效協(xié)同中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)建筑建造過程中，通常是在結(jié)束現(xiàn)階段施工后，才著手準(zhǔn)備下一階段的工作，這種現(xiàn)象在當(dāng)前的建筑設(shè)備工程管理中越來越突出。例如，項(xiàng)目建設(shè)周期長，項(xiàng)目各參與方難以協(xié)調(diào)，導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，從而造成資源與時(shí)間的浪費(fèi)。項(xiàng)目參與方可以通過BIM云平臺及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并與設(shè)計(jì)部門及時(shí)交流溝通，從而使項(xiàng)目參與方與設(shè)計(jì)部門形成一個(gè)科學(xué)合理的協(xié)作模式，進(jìn)而提高項(xiàng)目的協(xié)同合作能力，解決信息共享緩慢的問題，避免施工過程中因各種矛盾造成的工期緩慢問題。

3.4 預(yù)留孔洞中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)建筑建造過程中，需要預(yù)留孔洞以保障后續(xù)的建筑施工的便捷性和有序性?，F(xiàn)階段，建筑孔洞預(yù)留離不開技術(shù)與設(shè)備的支持，不僅需要科學(xué)的設(shè)備，還需要利用BIM技術(shù)對管道穿墻板洞口和風(fēng)井開口等孔洞的具體施工情況進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)可以在極大程度上避免預(yù)留洞口錯(cuò)位和缺失情況，還可以及時(shí)處理和避免孔洞連接不暢的問題，進(jìn)而保障實(shí)際預(yù)留孔洞的質(zhì)量與效果，提高施工效率。同時(shí)，在建筑工程施工過程中，剪力墻在后期開孔難度較高，并且存在一定的開孔計(jì)算錯(cuò)誤和重新定位開孔的情況。因此，剪力墻在后期開孔施工時(shí)，需要計(jì)算好開孔位置和開孔尺寸，以免造成實(shí)際施工工期需求時(shí)間過長，最終影響后續(xù)建筑施工和施工質(zhì)量效果?？梢?，在剪力墻的后期開孔施工中也應(yīng)合理應(yīng)用BIM技術(shù)，通過三維模型的方式不斷調(diào)整管線定位，進(jìn)而確定正確的管線位置。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)在建筑設(shè)備及管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是推動(dòng)建筑節(jié)能的需要，同時(shí)也是促進(jìn)我國建筑全面發(fā)展的需要。本文主要圍繞BIM技術(shù)的特點(diǎn)，注重對BIM節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢的應(yīng)用，進(jìn)而更好地提升建筑施工質(zhì)量，這對BIM技術(shù)在建筑設(shè)備及管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用改革和創(chuàng)新具有重要意義。