BIM技术在郑州体育馆机电管线工程上案例应用

本工程体育馆总建筑面积为2.8万㎡，建筑高度18.8m，结构类型为框架剪力墙结构，地上三层，地下两层。地上部分一层为开放式大空间室内风雨操场，围绕风雨操场周边布置学生、教职工活动用房，看台层贯穿二、三层，屋顶采用大跨度钢结构并布置天窗，保证风雨操场内部光线充足。地下部分为两层地下停车库，同时地下一层兼作健身房和形体房等体育设施用房。其中地下一层存在多个标高，使用功能多，给水、排水、消防、喷淋及水炮和强弱电桥架系统均从地下一层西侧进户，机电管线线路复杂。

2 三维动态观察

基于BIM技术的可视化功能和传统CAD作图技术区别显著。BIM技术的可视化功能可提高建筑观赏度，增加建筑物的真实性和体验感，尤其是更能适应建设方对理想建筑产品的高质量要求。业主可在施工前，感受建筑的整体、细节和美感，设计人员通过真实渲染向业主直观地展示设计方案，业主也可通过漫游的方式对建筑内部进行观察，了解构件内部布置和管线走向，提出要求，设计人员可针对业主的建议进行改进，避免后期的返工。

由于本工程体育馆地下一层，层高较高、标高较多、构件高度不一、机电管线复杂，需要借助三维模型来表达。在HIBIM中建立模型后，可对模型进行放大、缩小、旋转和移动等操作，展示不同部位的工况信息。通过Revit软件的可见性/图形替换功能设置各专业系统的过滤器条件，能够将各专业系统进行隐藏和显示，并且在表面、截面上设置线和填充图案的颜色和图案形式，如图1所示，以便于更好地区分各专业系统，同时在后期机电管线深化设计时能够合理地布置管线。

图1 可见性/图形替换功能设置

建立土建模型和机电模型后，导入Navisworks软件中，通过制作漫游路径，实现在建筑物内部漫游的效果，动态观察建筑物内部机电管线和设施情况。针对管线复杂部位进行多角度观察，制定管线优化合理方案；分析各区域净高情况，排除净高调整难点，建筑物内部漫游效果如图2所示。

图2 建筑物内部漫游

3 碰撞检查

碰撞检查主要包括结构和机电管线之间及管线与管线内部之间的碰撞，在深化设计时，可先对明显的碰撞点进行优化设计，完成后再利用Navisworks软件进行碰撞检查可快速精准地定位到未优化碰撞点，这样不容易遗漏，且计算机工作检查速度快，同时为了提高效率，只在单层进行单专业与单专业、单专业与某系统之间进行碰撞，具体碰撞流程如图3所示。

图3 碰撞流程

通过地下一层碰撞检查得到碰撞点共计988处，其机电管线间的碰撞点共计697处，主要的碰撞点是通风管道和喷淋管道之间的碰撞，多达335处，占整个碰撞点的1/3，具体碰撞检测结果如图4所示。故先根据地下一层的设计标高，调整风管的高度，再根据实际情况调整喷淋管道，由于地下一层进行了二次设计，调整了部分区域的功能，用作体育活动用房，需要对此区域的喷淋头进行下翻到吊顶面板位置，进行下翻后通风管道和喷淋管道之间的碰撞大为减少。

图4 碰撞检测结果统计

4 净高分析

在建立模型时桥架的标高根据设计要求贴梁布置，给排水和暖通管道根据设计的标高而定，进行深化设计前的模型净高基本满足要求，但后期对体育馆地下一层进行了二次设计，改变了部分区域的功能要求，地下一层功能区域划分如图5所示。

图5 地下一层功能区域划分

这些特定功能区域的净高要求不同，需要对特定功能区域的净高进行优化，且地下一层存在多个标高，进行综合排布后的模型标高在不同区域变化较大，所以在优化完成后就需要对净高进行检查，对于不满足要求高度的管线，重新进行调整，保证后期装修空间，体育馆净高标准及优化后的净高如表1所示。

5 管线综合调整

进行净高分析后，确定各功能区域总的净空目标，减少随意布置的隐患，更能高效利用上部空间。接着调整机电管线与结构构件之间的碰撞，检查碰撞点与预留洞口的位置是否匹配，若不匹配，应对土建模型洞口位置进行标注，以便统一在后期管线优化后进行准确定位，用来指导施工。根据设计规范要求，调整机电管线间的碰撞，确定机电线路间调整的基本原则为：小管让大管，有压管让无压管，水管让风管，水管应该布置在风管和桥架下面。机电管线调整前如图6所示，主要存在碰撞问题有以下方面。

①排水管与风管交叉；

②排水管与强弱电桥架交叉；

③风管与桥架交叉；

④给水、消防、喷淋主干管与桥架交叉；

⑤强电、弱电和消防桥架交叉

⑥喷淋支管与风管重叠；

⑦雨水干管与桥架交叉。

图6 机电管线调整前

针对以上机电管线碰撞交叉问题，且本工程地下一层标高不一致，故先对排水管进行调整，再对排烟排风管道进行调整，在排烟排风管道经过1.7m梁时，进行了整体的翻高，使得该区域净高调整为4.5m，满足形体房和兵兵球活动房的净高要求，在经过1.6m梁时，进行了整体的下调，确定了该区域的净高为2.6m，亦满足要求；对给水和消防管道进行调整，与排水管和风管交叉时进行避让，满足净高要求即可，对喷淋系统进行标高的调整和部分区域喷淋头的下翻，与其他管线交叉时进行避让；最后确定桥架的位置，与风管和给排水管道交叉时进行避让，且应布置在风管和给排水管道的上方，机电管线调整后如图7所示。在后期管线施工时，则遵循先安装桥架，后安装排烟排风管，最后安装水管的方式。

图7 机电管线调整后