BIM 技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新與應(yīng)用

郎曉雪

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130012）

1 國內(nèi)BIM 技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新與應(yīng)用

1.1 建筑電氣專業(yè)的BIM 設(shè)計(jì)創(chuàng)新

BIM 技術(shù)是一種數(shù)字化建造技術(shù)， 國內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)將建筑電氣設(shè)計(jì)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合， 其創(chuàng)新主要集中在以下方面： ①整合多個(gè)建筑專業(yè)領(lǐng)域：BIM 技術(shù)可以將建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行整合， 實(shí)現(xiàn)全流程協(xié)同設(shè)計(jì)，大幅提高建筑設(shè)計(jì)的效率和精度。 ②增強(qiáng)數(shù)據(jù)可視化能力：BIM 技術(shù)可以將建筑設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)， 如3D 模型、可視化效果圖、數(shù)據(jù)圖表等，使設(shè)計(jì)師和相關(guān)人員更直觀地了解建筑的設(shè)計(jì)情況和問題， 方便溝通和決策。 ③建立建筑物全生命周期管理系統(tǒng)：BIM 技術(shù)可以將建筑物的整個(gè)生命周期管理包括建造、運(yùn)營、維護(hù)、拆除等環(huán)節(jié)都整合到一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行管理，使建筑物的管理更加高效和可持續(xù)。 ④結(jié)合新技術(shù)：BIM 技術(shù)也在不斷結(jié)合新技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，如與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更智能、更高效的建筑設(shè)計(jì)和管理。

1.2 建筑電氣專業(yè)的BIM 技術(shù)應(yīng)用

BIM 技術(shù)以工程單體各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)作為建模依據(jù)， 通過協(xié)同模型對(duì)工程方案進(jìn)行模擬仿真。在工程單體全生命周期內(nèi)，給予科學(xué)系統(tǒng)的管理與核驗(yàn)。建筑電氣設(shè)計(jì)專業(yè)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過程中會(huì)接收多個(gè)專業(yè)提資的項(xiàng)目條件和產(chǎn)品信息，在其他專業(yè)設(shè)計(jì)條件出現(xiàn)改動(dòng)時(shí)，有可能出現(xiàn)提資錯(cuò)誤從而影響項(xiàng)目的準(zhǔn)確度和實(shí)效性。傳統(tǒng)的建筑電氣設(shè)計(jì)是二維軟件設(shè)計(jì)，核心關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在各專業(yè)傳遞中容易出現(xiàn)信息交換失誤或不及時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通并辨別邏輯關(guān)系。而在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中使用BIM 技術(shù)， 可以自主分析電氣專業(yè)與其他專業(yè)之間的工程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，提高項(xiàng)目綜合效率和水準(zhǔn)。

BIM 電氣設(shè)計(jì)的實(shí)施流程包括三個(gè)流程，即前期統(tǒng)計(jì)分析、項(xiàng)目深入設(shè)計(jì)、后期交圈審查。在前期統(tǒng)計(jì)分析階段，需要根據(jù)工程實(shí)際情況，深入可行性研究，通過文字報(bào)告將建設(shè)項(xiàng)目中建筑電氣專業(yè)調(diào)研的情況及可行性認(rèn)定進(jìn)行詳細(xì)說明，從而推進(jìn)初步設(shè)計(jì)的進(jìn)度。 在項(xiàng)目深入設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師在各樓層平面上設(shè)計(jì)強(qiáng)電系統(tǒng)、 敷設(shè)電纜橋架等管線、配備智能供電體系、布置電網(wǎng)后期檢查避免專業(yè)間的碰撞，檢測電氣專業(yè)設(shè)計(jì)模型中存在的與其他專業(yè)之間的設(shè)計(jì)沖突。BIM 技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用重點(diǎn)主要體現(xiàn)在電氣平面布置、電氣族數(shù)據(jù)庫及各專業(yè)管線碰撞的檢測三方面。

2 酒店建筑設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

工程案例選取2022年建成并投入使用的某酒店建筑為研究對(duì)象。酒店位于長春市朝陽區(qū)，建筑面積為15 210 ㎡， 占地面積約2 778㎡， 建筑高度為46.2 m， 其中1～2 層層高為5.1 m ，3～12 層層高均為3.6 m。 該酒店各專業(yè)在設(shè)計(jì)過程中均使用BIM技術(shù)繪圖完成。 建筑專業(yè)完成平面布置后，電氣設(shè)計(jì)專業(yè)人員開始設(shè)計(jì)電力線路，重點(diǎn)將電纜橋架與電纜線路輸入BIM 軟件。 天正Revit 平臺(tái)（或盛透平臺(tái)）默認(rèn)選用托盤式、梯式、槽式橋架，電氣專業(yè)設(shè)計(jì)師在程序中選擇項(xiàng)目所需的橋架形式、橋架規(guī)格及類型，并定義橋架在空間的固定高度，自動(dòng)生成三通、彎頭等連接構(gòu)件。Revit 平臺(tái)將各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙集結(jié)在統(tǒng)一平臺(tái)， 在BIM 公共平臺(tái)上完成設(shè)計(jì)、共享圖紙、交圈一體化，工程中建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、電氣專業(yè)提供的不再是一紙資料,而是一個(gè)包含用電設(shè)備信息的參數(shù)化模型，電氣專業(yè)人員可以實(shí)時(shí)讀取水暖電等專業(yè)的相關(guān)信息。

BIM 技術(shù)可以用于創(chuàng)建建筑模型，這些模型包含建筑的幾何形狀、建筑系統(tǒng)、設(shè)備、材料等方面的信息。 在酒店建筑的設(shè)計(jì)中，這些數(shù)字模型可以幫助設(shè)計(jì)師更好地預(yù)測建筑物的行為，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和檢測沖突。 BIM 技術(shù)還可以用于酒店建筑的能源分析。 建筑模型可以記錄建筑物的能源使用情況，例如照明和空調(diào)系統(tǒng)的能源使用。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)師可以優(yōu)化建筑物的能源效率，降低能源成本。BIM 技術(shù)還可以用于酒店建筑的施工計(jì)劃。 通過建筑模型，施工人員可以更好地了解建筑物的結(jié)構(gòu)和組成部分，從而協(xié)調(diào)工作進(jìn)度和資源分配。 BIM 技術(shù)還可以用于酒店建筑的可視化效果。通過建筑模型，設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)建高質(zhì)量的渲染和動(dòng)畫效果，以便更好地展示酒店建筑的外觀和內(nèi)部設(shè)計(jì)。 綜上所述，BIM 技術(shù)在酒店建筑設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用，可以幫助設(shè)計(jì)師更好地預(yù)測建筑物的行為，優(yōu)化能源效率，協(xié)調(diào)施工計(jì)劃，并提供高質(zhì)量的可視化效果。 應(yīng)用BIM 技術(shù)有助于提高酒店建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量和建設(shè)效率，同時(shí)也可以降低建筑物的能源成本和維護(hù)成本。

3 現(xiàn)階段BIM 技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和不足

BIM 技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中優(yōu)勢明顯，主要體現(xiàn)在三方面：①三維設(shè)計(jì)表達(dá)更為直觀，機(jī)電專業(yè)各構(gòu)件定位更加明確，實(shí)現(xiàn)全角度可視化，有利于建筑各專業(yè)信息之間的同步化、精致化；②信息參數(shù)的傳遞更為準(zhǔn)確， 在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)的、完整的將各專業(yè)的設(shè)計(jì)條件接受并核對(duì)，解決信息更新問題，確保工程信息和設(shè)計(jì)資料及時(shí)準(zhǔn)確的送達(dá)； ③BIM 技術(shù)在平臺(tái)系統(tǒng)中有全程預(yù)算、采購及管理功能，將設(shè)計(jì)材料精準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)整合，提供滿足精度要求的設(shè)備材料統(tǒng)計(jì)表。

BIM 技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中也展現(xiàn)了個(gè)別不足：①缺乏標(biāo)準(zhǔn)化：由于BIM 技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用方式不同，目前缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，這使得電氣設(shè)計(jì)在BIM 平臺(tái)上的應(yīng)用和協(xié)作存在一定的難度。 當(dāng)前BIM 軟件平臺(tái)內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)與國標(biāo)制圖標(biāo)準(zhǔn)存在很多不同，導(dǎo)致設(shè)計(jì)師工作量反復(fù)、專業(yè)對(duì)接不通暢、 圖紙深度不足、 出圖效率低等問題。2021年中國建筑科學(xué)研究院有限公司對(duì)BIM 設(shè)計(jì)效率進(jìn)行了科學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示: 使用BIM 程序設(shè)計(jì)繪圖的工作周期是傳統(tǒng)CAD 繪圖工作周期的7 倍。②電氣設(shè)備庫不完善：在BIM 軟件中，通常只包含有限的電氣設(shè)備庫，而在電氣設(shè)計(jì)中，需要涉及各種不同的電氣設(shè)備，包括不同類型的開關(guān)、插座、燈具等。這導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員需要手動(dòng)添加這些設(shè)備并創(chuàng)建符號(hào)，從而增加了工作量和出錯(cuò)的可能性。 ③電氣負(fù)載計(jì)算困難：BIM 軟件通常不包含電氣負(fù)載計(jì)算工具，這使得電氣設(shè)計(jì)人員需要在外部計(jì)算工具中進(jìn)行電氣負(fù)載計(jì)算，再手動(dòng)輸入到BIM 軟件中。 這不僅增加了工作量，還可能導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤。④缺乏電氣安全性分析工具：在電氣設(shè)計(jì)中，安全性是至關(guān)重要的因素。 然而，BIM 軟件通常缺乏用于評(píng)估電氣系統(tǒng)安全性的工具， 這使得設(shè)計(jì)人員需要使用外部工具進(jìn)行安全性分析， 從而增加了設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。 ⑤無法獨(dú)立生成配電系統(tǒng)圖：現(xiàn)階段BIM 軟件在多個(gè)專業(yè)需要的數(shù)據(jù)計(jì)算上都比較落后，需要配合其他軟件進(jìn)行計(jì)算從而生成系統(tǒng)圖紙。 ⑥專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)不完善：主要表現(xiàn)在個(gè)別建筑專業(yè)標(biāo)注的標(biāo)高在電氣專業(yè)圖紙上不顯示、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的消火栓啟泵按鈕與其他專業(yè)的消火栓連接、 輸入/輸出控制模塊與暖通風(fēng)機(jī)間的連接等問題。 ⑦平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢:BIM 系統(tǒng)對(duì)電腦配置要求高，且與建筑節(jié)能、結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件存在不兼容現(xiàn)象。 ⑧僅適用于簡單電氣系統(tǒng)：BIM 技術(shù)主要用于建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和管理，對(duì)于復(fù)雜的電氣系統(tǒng)（如電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等），其應(yīng)用并不是很廣泛，因?yàn)檫@些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要更為專業(yè)的電氣知識(shí)和技能， 而BIM 技術(shù)在這方面的應(yīng)用還有待提高。

4 結(jié)語

BIM 技術(shù)可以幫助建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)更高效地工作，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和建筑物的性能，同時(shí)也可以幫助電氣設(shè)計(jì)師更好地管理和維護(hù)建筑物。雖然BIM技術(shù)的應(yīng)用還存在較多瓶頸，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)在中國的應(yīng)用前景是非常廣闊的。 該技術(shù)還可以與其他技術(shù)結(jié)合使用， 例如人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等，從而提高建筑設(shè)計(jì)和管理的效率和精度。