BIM技术在公共建筑安装工程业中的应用点有哪些?

2021年3月15日
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建筑信息模型BIM是近几年在建筑工程领域迅速发展起来的新型数字化技术,其实现了建筑工程由二维图纸向三维模型的转变,对于大型、复杂的建设项目机电安装工程的设计和施工有重要意义。本文主要从模型建立、碰撞检查与管线综合、预留预埋、漫游检查等方面阐述了BIM技术在公共建筑安装工程中的应用,以探究BIM技术在公共建筑工程中的应用意义。

一、引言

公共建筑机电安装工程涉及采购设备、系统安装与调试、系统运行及竣工验收等多项施工活动,是建筑工程施工的重要组成部分。目前,公共建筑的结构形式日趋复杂,其对房建使用功能、室内舒适度、建筑美观等提出了较高的要求,机电安装工程也变得越来越复杂。BIM技术作为一种新型的工程设计方法和管理模式,被广泛应用到建筑工程全生命周期的各个阶段,而在机电安装工程中应用BIM技术,具有提高施工效率、保证工期和成本的作用。

二、公共建筑的特点及功能空间分析

与其它建筑相比,公共建筑在容量、人流活动方式、建筑空间等方面的要求有很大差别,这些差别反映了公共建筑功能的某些特性。虽然不同类型公共建筑其空间使用性质有所不同,但从功能层面出发,公共建筑内部空间可以分为主要使用部分、次要使用部分(辅助部分)和交通联系部分。主要使用是空间功能的主体,主要是指公共建筑生产、生活所直接使用的房间,例如办公建筑的办公室、医院建筑的病房等;次要使用部分是空间功能的必要补充,主要是指公共建筑的辅助房间及设备用房,例如卫生间、空调机房、水泵房等;交通联系部分主要用于沟通主要使用部分和次要使用部分往来联系的空间,例如门厅、走道、楼梯间等。由于公共建筑的功能复杂性,其空间组合应遵循功能分区合理、空间布局紧凑、结构选择合理以及设备布置合理等原则。

三、BIM技术的应用价值

3.1客户

BIM技术模型为客户提供了建筑设计投资回报分析的功能,可及时了解方案调整、设计变化等对投资效益的影响,为客户选择经济性方案提供依据;协助客户检测设计方案是否符合成本合理、节能环保等方面的需求,确保招标文件的合理性;可向政府部门、投标单位等进行直观的模型展示,缩短决策时间。

3.2施工单位

BIM技术在施工阶段的应用体现在现场的质量安全管理、施工工艺的指导、工期进度管理等方面。施工单位利用BIM技术的可视化特点,将建设项目信息与施工组织计划信息结合,通过计算机仿真模拟建立建筑虚拟施工模型,为合理布置施工场地、施工机械设备、保证施工进度、质量和安全提供依据。比如在现场安全管理中,利用智能手持终端拍照功能,现场人员随时将工地现场的隐蔽验收情况、质量问题、安全问题以及文明施工等问题记录下来,标注位置、问题性质等各种属性,实时上传到服务器,与BIM模型相关联。通过积累,逐步形成一个现场图片结构化的数据库,非常方便图片数据的再利用,对现场管理形成强有力支持。

3.3运营部门

针对建筑后期运营管理阶段,BIM技术模型可将建筑的物理性能或功能性能等实时反馈出来,比如酒店的入住情况、商铺的租赁情况等;快速查找导致后期维护出现问题的原因,并及时制定相应的解决措施;对建筑后期投入使用中所产生的收入、费用等进行财务分析,可有效提升建筑运营收益成本。

四、BIM技术在公共建筑安装工程中的应用

4.1模型建立

施工阶段BIM模型的建立主要有两种方式:①利用设计方输出的二维施工图重新建立BIM三维模型;②在设计阶段就建立了BIM模型,施工阶段直接导入设计阶段的BIM模型,无需重新建模,该方式的难点在于设计阶段和施工阶段所用软件的对接与转换。在建立BIM模型时,应满足施工工艺要求,通常采用分布式建模、数据集中管理的模式,按照建筑、结构、机电(水、暖、电)不同专业分别建立模型,在达到规定模型深度要求后,再完善模型构件数据库信息。

4.2碰撞检查与管线综合

公共建筑安装工程主要包括采暖、空调、通风防排烟、给排水、消防、供配电等。管线综合与协调则通常是在设计完成之后,将各专业设计图汇总分析,找出管线碰撞的部位,并按照一定的专业顺序进行管线调整。利用BIM技术进行管线碰撞检查与综合排布:首先利用BIM软件分专业建立通风系统、空调系统、防排烟系统、给排水、电力、照明等三维模型并输入相关信息,之后整合系统模型,安装工程各专业管线叠加后,再将模型导入Navisworks软件进行碰撞检查,如图1所示。一方面利用BIM软件导出碰撞检查报告后,根据报告所显示的管线与管线之间结构的碰撞点,分专业逐步调整以消除管线碰撞、优化结构预留,最终实现管线的最优化综合排布;另一方面根据上述碰撞检查报告,应用Revit软件进行管综优化,并合理安排施工工序,提高施工效率。

4.3预留预埋

公共建筑安装工程预留预埋是施工后期设备与管件安装的关键。尤其对于梁、柱、剪力墙等,若预留孔洞或预埋套管位置不准确,会导致工程后期不必要的返工,严重时会影响结构受力。BIM技术的三维协同可视化能够在机电系统安装前对所需的预留预埋进行深化设计,不同专业都在同一模型(或链接模型)中,能够直观、快速的看到彼此专业模型情况。利用BIM提出建筑结构机电系统的预留预埋要求,并通过三维建筑模型全方位全角度的展示出隐藏结构的信息,从而精准定位预留孔洞的位置、尺寸,避免后期二次开凿现象,同时能把预留孔洞统计成清晰的列表,方便查找。

4.4漫游检查

对设备机房进行漫游,进一步优化冷热源、循环水泵、管道及其附件等设备的空间布置,以便于施工阶段设备进场的安装及后期竣工交付后的运营管理;对走道等管线密集处进行漫游检查,合理调整管线位置与间距,在标高满足功能要求的基础上,合理压缩吊顶空间。

4.5管件预制

在BIM模型中输入安装工程施工过程所需管件的管材、壁厚等信息,不断调整直至其与现场实际情况保持一致;导出BIM模型中管道的类型、管材、壁厚、长度等信息,形成管道预制加工图,将图纸送至工厂进行数字化加工,数字化自动控制机床能够自动识别处理BIM系统生成的预制加工图纸,管道预制加工完成后送至现场安装。BIM技术管道预制工艺流程如图2所示。公共建筑安装工程通过利用管道预制加工来保证施工质量和进度,主要体现在以下三方面:(1)BIM三维信息模型对预制管件现场安装作业给予可视化指导;(2)安装工程所需管道均在工厂内标准化预制,避免了二次加工过程,待加工完成后,只需将预制管段运至安装场地拼装焊接即可,节约施工时间;(3)管道预制加工技术依据所建立的公共建筑安装工程BIM模型,管段类型、管材、壁厚长度等信息均为工程所需,最大限度的利用建筑材料,降低施工成本。

五、结语

综上所述,BIM技术因其直观的展现方式、各专业配合的系统工作模式、全方位的综合管理方式等在建筑领域得到广泛应用。而BIM技术在公共建筑安装工程中的应用使机电工程更加精确、快速、协调、方便;BIM技术的碰撞检测功能可起到降低建筑风险、优化施工流程、实现精细化管理等作用,是BIM技术最为突出的一项功能。随着社会经济的进一步发展,BIM技术作为一种新生的科技力量,必将会推动建筑行业的快速发展,并引起整个建筑生产方式的巨大变革。

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