利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合平衡設(shè)計

利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合平衡設(shè)計

文｜劉保石        江蘇正方園集團(tuán)  

大型、復(fù)雜的建筑工程項目建設(shè)中，管線綜合平衡設(shè)計必不可少，而BIM技術(shù)就管線綜合平衡設(shè)計如魚得水，極大提升效率。

管線綜合平衡技術(shù)是應(yīng)用于機(jī)電安裝工程的施工管理技術(shù)，涉及到機(jī)電工程中暖通、給排水、電氣、建筑智能化等專業(yè)的管線安裝。為確保工程工期和工程質(zhì)量，避免因各專業(yè)設(shè)計不協(xié)調(diào)和設(shè)計變更產(chǎn)生的“返工”等經(jīng)濟(jì)損失，避免在選用各種支吊架時因選用規(guī)格過大造成浪費、選用規(guī)格過小造成事故隱患等現(xiàn)象，通過對設(shè)計圖紙的綜合考慮及深化設(shè)計，在未施工前先根據(jù)所要施工的圖紙利用BIM技術(shù)進(jìn)行圖紙“預(yù)裝配”，通過典型的截面圖及三維模擬可以直觀的把設(shè)計圖紙上的問題全部暴露出來，尤其是在施工中各專業(yè)之間的位置沖突和標(biāo)高“打架”問題。目前都在施公前，通過在圖紙上提前解決“打架”問題，在實際施工中基本做到一次成型，減少了因變更和拆改帶來的損失。利用BIM技術(shù)就可以有效的解決上述提到的管道“打架”問題。

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，仿真模擬建筑物的真實信息，對該工程項目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。BIM是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的直接應(yīng)用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設(shè)計人員和工程技術(shù)人員能夠?qū)Ω鞣N建筑信息做出正確的應(yīng)對，并為協(xié)同工作提供堅實的基礎(chǔ)。目前能夠為實現(xiàn)BIM技術(shù)做載體的軟件有Revit軟件、魯班軟件等，Revit軟件偏重于設(shè)計階段，魯班軟件偏重于虛擬施工交底、施工材料、竣工結(jié)算管控等施工過程階段。

利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線碰撞，分析設(shè)計圖紙存在的問題

以無錫市環(huán)境檢測中心實驗區(qū)二樓西走廊為例，使用CAD畫出走廊剖面圖（見圖1），運用BIM技術(shù)對管廊管線進(jìn)行三維建模，剖面圖及三維模型（見圖2）。

分析上述剖面圖，存在以下幾點問題：

強(qiáng)電橋架與400*200新風(fēng)管發(fā)生碰撞；1000*1000新風(fēng)管與土建梁發(fā)生碰撞；1000*1000新風(fēng)管與工藝排風(fēng)風(fēng)管發(fā)生碰撞；強(qiáng)電橋架施工后無法放電纜，無檢修空間；水管支管與與新風(fēng)管、工藝排風(fēng)管發(fā)生碰撞。

通過三維模型可以直觀的看到碰撞的位置與效果，提升協(xié)同效率。

管線綜合平衡深化設(shè)計

通過分析暖通、給排水、電氣、消防及建筑自動化各專業(yè)的圖紙，對機(jī)電各專業(yè)管線進(jìn)行二次布局，剖面圖見圖3。

管線平衡二次深化設(shè)計變更部分如下：

將新風(fēng)管1000*1000變更為1600*630，可以節(jié)省370mm

對二次深化設(shè)計綜合平衡后的管線進(jìn)行三維建模，模型可見圖4。

                     二次深化設(shè)計后綜合管線三維模型

從三維模型很容易得出，原設(shè)計圖紙存在的問題已經(jīng)全部解決。

各專業(yè)間的協(xié)調(diào)要求

    綜合管線圖繪制過程中暖通、給排水、強(qiáng)電、消防、弱電等各專業(yè)之間及機(jī)電安裝各專業(yè)與裝飾專業(yè)之間應(yīng)緊密配合，相互協(xié)調(diào)，且應(yīng)遵循以下原則：

    各專業(yè)的管線發(fā)生沖突時的一般避讓原則是：有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的。管線綜合協(xié)調(diào)過程中還應(yīng)根據(jù)實際情況綜合布置。

    各專業(yè)每個區(qū)域最終出圖時，剖面圖、平面圖所表現(xiàn)的位置、標(biāo)高應(yīng)保持一致。在綜合管線協(xié)調(diào)過程中，剖面圖做調(diào)整時，平面圖也做相應(yīng)調(diào)整。

    應(yīng)考慮到空調(diào)水管、空調(diào)風(fēng)管保溫層的厚度。考慮與電氣橋架、水管外壁、墻柱的最小距離，根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定各管線間的距離。空調(diào)冷熱水管布置時應(yīng)考慮管道坡度，考慮設(shè)備、管路的操作空間及檢修空間。不同專業(yè)管線間距離，必須滿足設(shè)計及施工規(guī)范要求。

    應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)有清楚的了解，注意建筑標(biāo)高及結(jié)構(gòu)標(biāo)高間的差別，以及不同區(qū)域的吊頂標(biāo)高的差別，混凝土底板的厚度，柱子大小，鋼梁大小，是否有斜支撐等。應(yīng)了解裝飾具體做法，了解吊頂標(biāo)高、墻面做法等相關(guān)內(nèi)容。

綜合支吊架的設(shè)計

根據(jù)實驗區(qū)一層西走廊綜合管線布置圖，設(shè)計管道聯(lián)合支吊架，如圖5。

管道一般分為豎向布置和水平布置。無論支架的形式是怎樣的，支架都是用來承擔(dān)管路系統(tǒng)的力，這里力一般有以下幾種：一種是由支架所承擔(dān)的管道及管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量的地球引力引起的，一種是由支架所承擔(dān)的管道熱脹冷縮變形和受壓后膨脹引起的，第三種是由管道中介質(zhì)壓力產(chǎn)生的推力。第一種力總是垂直向下的，而第二種一般沿著軸線方向，相對于第三種只有在管道有口徑變化和盲端時才產(chǎn)生。三種受力的詳細(xì)計算在此不再贅述。

管線綜合平衡效果圖

通過BIM技術(shù)的管線綜合平衡設(shè)計，最終得到聯(lián)合支架效果圖，見圖6。

                          聯(lián)合支架效果圖

管線布置綜合平衡技術(shù)適用于二次深化設(shè)計，通過應(yīng)用該技術(shù)可以用最小的代價來達(dá)到最完善的功能，應(yīng)用該技術(shù)形成的圖紙才是真正符合施工實際的圖紙，才能真正符合優(yōu)質(zhì)工程的要求。

結(jié)束語

應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電安裝管線綜合平衡，立竿見影的好處就是使管線平衡更快、更省力、更精確、更直觀形象，各工種配合得更好和減少了圖紙的出錯風(fēng)險，提高機(jī)電工程項目的精細(xì)化管理水平，降低技術(shù)人員二次深化圖紙的勞動強(qiáng)度，而長遠(yuǎn)得到的好處已經(jīng)超越了設(shè)計和施工階段，惠及將來的建筑物的運作、維護(hù)和設(shè)施管理，并導(dǎo)致可持續(xù)地節(jié)省費用，BIM技術(shù)必將給機(jī)電安裝乃至建筑業(yè)帶來一次新的技術(shù)革命。