BIM技术在机电工程中的应用

建筑中机电专业的管线布置设计比起建筑、结构设计来说要复杂得多，尤其是各种碰撞问题的解决，始终是一大难点。传统二维机电设计图纸在信息表达、可读性、修改、更新、交互性和可视化等方面存在不足之处，在协调沟通中易存在问题而引发碰撞，从而导致在施工环节出现返工而增加成本。BIM技术的出现，是建筑业的一次全新的革命。BIM技术在机电建模中的应用已经成为现代建筑设计和施工的重要组成部分[1]。利用BIM建模软件和建筑信息构建起三维的模型，模拟建筑物的真实信息。这种建模方式不仅可以提供更直观的设计效果，减少设计冲突和错误，并提高设计的灵活性和效率[2]。

一、工程概况

本工程以某科技馆为例，科技馆的机电管线包括给水、排水、喷淋和消防管道、空调风和空调水系统管道、强电和弱电桥架。科技馆项目总建筑面积13254 平方米，建筑高度 36.9米。为一类中高层公共建筑，项目抗震设防烈度设计为 7 度。项目地下1 层地上7层，结构形式主要是钢筋混凝土框架结构，采用钢筋混凝土钻孔灌注桩。

二、BIM技术应用

（一）BIM 建模软件

在众多BIM建模软件中，本研究选择由Revit和MagiCAD构建建筑模型和机电模型，进行管网综合优化、碰撞检查、空洞预留、设置支吊架。之所以选择这两款软件是因为，Revit是我国建筑业中常用的软件之一，而MagiCAD是在 Revit基础上安装的插件，两者自成一体，减少了软件间不兼容而出现的一系列麻烦。且二者容易上手操作方便省时省力，能解决多专业合作的问题，多专业交叉兼容性好、不存在专业壁垒、多专业合作可以实时修改；同时具有强大的联动功能，平、立、剖面、明细表双向关联，一处修改，处处更新，自动避免重复劳动，减轻了审图的工作量；节约成本，减少设计变更，加快工期，提高工作效率。

（二）模型创建

需要把各专业的二维设计图纸转换为BIM模型称为“翻模”。经过翻模将二维图纸转换为三维的BIM模型，由于科技馆项目规模大、机电管线复杂密集，需要不断调整和改动，才能保证构建模型的准确性。首先使用revit软件创建科技馆的柱、梁、板、墙、楼梯、门、窗等建筑模型，在使用revit和MgiCAD软件创建水系统模型，包括给水系统、排水系统、消防水系统、喷淋系统模型；电系统模型包括强电桥架、弱电桥架的建模；空调系统模型包括空调水系统和空调风系统。在机电管线模型绘制过程中，先分专业分系统进行绘制模型。初步排布方案确定后，各专业就可以协同建模了，建模在同一个样板文件中建模，保证建模标准的统一、成果的一致性。在建模过程中，需要根据设计图纸和施工要求，来设置管道的起止点、管径、材质、连接方式等参数，并确保管道与设备的连接正确。

机电模型的绘制的基本要求，首先机电管线进行最优排位，最大程度减少管道所占净空高度，满足建筑使用对净空高度的要求。计算机电净高时，尤其注意对标高严格要求而且管线较多区域的机电净标高，更加需要重视。通常梁下500-700mm左右空间作为机电管线布置空间，具体可以根据现场管线实际进行调整。绘制过程要兼顾安装美观性，从整体考虑，遵循平衡、避免管线过分集中，分散原则，节省空间[3]。

给排水专业建模时各系统命名要与图纸保持一致，按图纸要求设置管线坡度，各类阀门按图纸中的位置设置。暖通专业建模除包括风管和水管还有与管线连接的各种设备，如：风机盘管、风口、散流器等。电气专业建模要求要建出强电桥架和弱电桥架的模型，同时注意强弱电桥架的连接位置的处理。科技馆的综合管线包括给水、排水、喷淋、消防管道、通风管道、强电和弱电桥架，在尽可能满足上述要求的前提下创建建筑模型和水、暖、电的模型.建筑模型如图1所示。

（三）管综优化

机电管线的布置原则：大管优先，小管让大管；有压管让无压管；电气管线避热避水，水管的垂直下方不宜布置电气线路；水管和桥架布置在上层，风管布置在下层；如果同时有重力水管道，则风管布置在最上层，水管和桥架布置在下层[4]。

建筑、水、暖、电建模完成后，各专业模型进行合成也就是合模。将机电系统中的各个管线进行合模，即将不同的管道连接起来形成一个完整的管线系统。在合模过程中，需要注意管道的连接方式、角度、高度等，确保管道之间的连接紧密、无缝。在完成管线合模后，需要进行管线的调整。调整的目的是为了优化管线的布置，确保管道的通畅、安全和美观。

合模是管综非常重要的一个环节，科技馆实际项目中，留给机电设备管线的安装空间一般在500mm~1000mm之间，由于管线复杂，空间也十分受限。合模后遵照管线布置的原则，在满足净空高度的要求下，应充分考虑各个管线之间的空间和交叉情况，避免出现碰撞。合理布置管线的路径和高度，确保它们不会相互干扰。科技馆的机电管线布置是一个复杂而关键的任务，不同功能的空间对净空高度的要求不同，同时需考虑安全性、可维护性和美观性等因素。根据科技馆的特点和功能，合理布置管线，确保其正常运行和展示效果。机电管线的布置应考虑安全和可维护性。另外，应留有足够的空间和通道，方便维修和更换管线[5]。本项目管综后模型间图 2。

管线综合时，净高不满足要求，可以移动部分管线的位置，当无法移位时，可以考虑风管是否可以变截面，原则是不改变风管的截面积，本工程也用到了这种方法，是很有效的管综调整办法之一。

（四）碰撞检查

MagiCAD具有强大的三维协同设计功能，可以将机电管线的模型与其他相关模型进行检测，可以自动检测机电管线之间的碰撞。对专业内、专业间的碰撞问题进行检查复核并形成详细的碰撞检查报告，可以根据软件提供的冲突报告，快速定位和解决碰撞问题，及时进行调整和优化。将绘制完成的科技馆的三维模型使用MagiCAD进行各专业之间的碰撞检查,生成冲突报告。MagiCAD可以生成直观的可视化展示和报告，帮助更好地理解和分析机电管线的布置情况，通过可视化展示和报告，直观地了解管线的碰撞情况，及时调整和优化管线的布置。并对每层管线的纵向碰撞进行翻弯调整、避让，也就是解决同层管线的碰撞，如图3。

（五）支吊架与孔洞预留

管综优化完成后根据管道的布置要求，查阅相关文献资料，和各个系统布置支吊架的标准，按照规定范围，结合建筑和结构图纸进行支吊架的布置和孔洞预留，利用MagiCAD的支吊架功能,在管综模型的基础上安装合理的支吊架。

孔洞套管设置，进行管道各项参数的设置，先把管道套管的数值设置到本项目允许的范围内，再依次设置风管和电缆桥架的数值，这样就完成了孔洞预留的前期设置，首先选中范围，选择机电管线的管道，可以一个一个创建套管，也可以批量的进行创建，最后把每个管道、风管和电缆桥架都进行空洞管件的创建，完成了空洞套管的创建。        

（六）工程量统计与建筑效果

Revit是功能强大,将最终完成的模型生成并导出导出材料表，可以进行工程量的统计，对项目预算和成本控制起到重要的作用，Revit软件内置的明细表包括管道、管件和附件等，可以为施工备料提供依据。同时 Revit模型可以导出gfc文件,gfc文件导入到广联达GTJ、GQI中进行土建和安装工程量的计算，为项目管理单位提供了机电工程的材料量统计。实现了工程量与施工进度协同关联，使管理方可以做到精细化管理，同时revit也可导出FBX格式文件，可以使用Lumion或DMAX对模型进行渲染，更真实的还原完工场景，给人以更直观的体验。

三、结语 

本文以某科技馆工程项目为例，应用BIM软件对机电管线建模，同时进行管综优化、碰撞检查、孔洞预留和设置支吊架应用。可以为机电工程设计和施工提供很好的参考价值，得到以下结论：

ＢＩＭ技术的引入机电设计，可以完成整个模型的构建，用三维模型展示机电管线布置，使得设计师和施工人员能够直观地查看管线的布局关系，发现冲突、重叠和干扰等问题更加容易。同时为各专业设计师和不同工种的沟通建立了良好的平台，可以在同一模型上共同工作，机电、结构、建筑等各专业的设计信息可以即时交流和协调，能够直观反馈设计问题，减少了大量修改设计图纸的时间；同时三维模型反映了建筑、结构、设备之间的空间布置情况，为施工提供了参考模型，备料数据；同时为建筑终身管理、维护、维修提供了最细致的参考与定位。解决了传统设计中存在的各种隐患，实现了多专业间的协同，减少了后期的返工以及设计方案变更。通过碰撞检查、管综优化，支吊架设置和空洞余留能够有效地解决实际施工过程中出现的大部分问题，为水、暖、电协同设计提供便捷的途径，对后期项目施工有巨大的指导作用，有助于减少施工过程中的困难和问题，提高施工效率，可以保证高质量完成项目，同时也降低项目的施工成本和未来维护的费用。

revit软件功能强大，revit模型可以导入GTJ、GQI、Lumion、3DMAX等其他建模软件，为建筑计量计价、建筑表现等其他功能提供模型支持。

本文来源：《产品可靠性报告》https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html