利用BIM技術進行管線綜合平衡設計

利用BIM技術進行管線綜合平衡設計

文｜劉保石        江蘇正方園集團  

大型、復雜的建筑工程項目建設中，管線綜合平衡設計必不可少，而BIM技術就管線綜合平衡設計如魚得水，極大提升效率。

管線綜合平衡技術是應用于機電安裝工程的施工管理技術，涉及到機電工程中暖通、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量，避免因各專業(yè)設計不協調和設計變更產生的“返工”等經濟損失，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象，通過對設計圖紙的綜合考慮及深化設計，在未施工前先根據所要施工的圖紙利用BIM技術進行圖紙“預裝配”，通過典型的截面圖及三維模擬可以直觀的把設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）是以三維數字技術為基礎，仿真模擬建筑物的真實信息，對該工程項目相關信息的詳盡表達。BIM是數字技術在建筑工程中的直接應用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設計人員和工程技術人員能夠對各種建筑信息做出正確的應對，并為協同工作提供堅實的基礎。目前能夠為實現BIM技術做載體的軟件有Revit軟件、魯班軟件等，Revit軟件偏重于設計階段，魯班軟件偏重于虛擬施工交底、施工材料、竣工結算管控等施工過程階段。

利用BIM技術進行管線碰撞，分析設計圖紙存在的問題

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技術對管廊管線進行三維建模，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：

強電橋架與400*200新風管發(fā)生碰撞；1000*1000新風管與土建梁發(fā)生碰撞；1000*1000新風管與工藝排風風管發(fā)生碰撞；強電橋架施工后無法放電纜，無檢修空間；水管支管與與新風管、工藝排風管發(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，提升協同效率。

管線綜合平衡深化設計

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，對機電各專業(yè)管線進行二次布局，剖面圖見圖3。

管線平衡二次深化設計變更部分如下：

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

對二次深化設計綜合平衡后的管線進行三維建模，模型可見圖4。

                     二次深化設計后綜合管線三維模型

從三維模型很容易得出，原設計圖紙存在的問題已經全部解決。

各專業(yè)間的協調要求

    綜合管線圖繪制過程中暖通、給排水、強電、消防、弱電等各專業(yè)之間及機電安裝各專業(yè)與裝飾專業(yè)之間應緊密配合，相互協調，且應遵循以下原則：

    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。管線綜合協調過程中還應根據實際情況綜合布置。

    各專業(yè)每個區(qū)域最終出圖時，剖面圖、平面圖所表現的位置、標高應保持一致。在綜合管線協調過程中，剖面圖做調整時，平面圖也做相應調整。

    應考慮到空調水管、空調風管保溫層的厚度�？紤]與電氣橋架、水管外壁、墻柱的最小距離，根據現場實際情況確定各管線間的距離�？照{冷熱水管布置時應考慮管道坡度，考慮設備、管路的操作空間及檢修空間。不同專業(yè)管線間距離，必須滿足設計及施工規(guī)范要求。

    應對建筑結構有清楚的了解，注意建筑標高及結構標高間的差別，以及不同區(qū)域的吊頂標高的差別，混凝土底板的厚度，柱子大小，鋼梁大小，是否有斜支撐等。應了解裝飾具體做法，了解吊頂標高、墻面做法等相關內容。

綜合支吊架的設計

根據實驗區(qū)一層西走廊綜合管線布置圖，設計管道聯合支吊架，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的管道及管內介質質量的地球引力引起的，一種是由支架所承擔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壓力產生的推力。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生。三種受力的詳細計算在此不再贅述。

管線綜合平衡效果圖

通過BIM技術的管線綜合平衡設計，最終得到聯合支架效果圖，見圖6。

                          聯合支架效果圖

管線布置綜合平衡技術適用于二次深化設計，通過應用該技術可以用最小的代價來達到最完善的功能，應用該技術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)質工程的要求。

結束語

應用BIM技術進行機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險，提高機電工程項目的精細化管理水平，降低技術人員二次深化圖紙的勞動強度，而長遠得到的好處已經超越了設計和施工階段，惠及將來的建筑物的運作、維護和設施管理，并導致可持續(xù)地節(jié)省費用，BIM技術必將給機電安裝乃至建筑業(yè)帶來一次新的技術革命。