第五节 BIM在机电设备工程中的深化设计及数字化加工中的应用

上QQ阅读APP看本书，新人免费读10天

设备和账号都新为新人

第五节　BIM在机电设备工程中的深化设计及数字化加工中的应用

一、BIM机电设备安装深化设计

（1）机电管线全方位冲突碰撞检测　利用BIM技术建立三维可视化的模型，在碰撞发生处可以实时变换角度进行全方位、多角度的观察，便于讨论修改，这是提高工作效率的一大突破。BIM使各专业在统一的建筑模型平台上进行修改，各专业的调整实时显现，实时反馈。

BIM技术应用下的任何修改优点体现在：其一，能最大限度地发挥BIM所具备的参数化联动特点，可从参数信息到形状信息各方面同步修改；其二，无改图或重新绘图的工作步骤，更改完成后的模型可以根据需要来生成平面图、剖面图以及立面图。与传统利用二维方式绘制施工图相比，在效率上的巨大差异一目了然。为避免各专业管线碰撞问题，提高碰撞检测工作效率，推荐采用图2-49所示的流程实施。

图2-49　BIM碰撞检测流程

①将综合模型按不同专业分别导出。模型导出格式为DWF或NWC的文件。

②在Navisworks软件里面将各专业模型叠加成综合管线模型进行碰撞检测，如图2-50所示为某工程BIM机电综合管线碰撞检测。

③根据碰撞结果回到Revit软件里对模型进行调整。

④将调整后的结果反馈给深化设计员；深化设计员调整深化设计图，然后将图纸返回给BIM设计员；最后BIM设计员将三维模型按深化设计图进行调整和碰撞检测。

如此反复，直至碰撞检测结果为“零”碰撞为止。如图2-51所示为某工程BIM机电综合管线调整至“零”碰撞后的模型。

全方位碰撞检测时首先进行的应该是机电各专业与建筑结构之间的碰撞检测，在确保机电与建筑结构之间无碰撞之后再对模型进行综合机电管线间的碰撞检测。同时，根据碰撞检测结果对原设计进行综合管线调整，对碰撞检测过程中可能出现的误判，人工对报告进行审核调整，进而得出修改意见。

可以说，各专业间的碰撞交叉是深化设计阶段中无法避免的一个问题，但运用BIM技术则可以通过将各专业模型汇总到一起之后利用碰撞检测的功能，快速检测到并提示空间某一点的碰撞，同时以高亮做出显示，便于设计师快速定位和调整管路，从而极大地提高工作效率。

图2-50　工程项目中的BIM机电综合管线碰撞检测

图2-51　某工程BIM机电综合线管调整“零”碰撞后的模型

又如某改造工程中，通过管线与基础模型的碰撞检查，发现梁与管线处有上百处的碰撞。在图2-52中，四根风管排放时只考虑到300mm×750mm的混凝土梁，将风管贴梁底排布，但没有考虑到旁边400mm×1200mm的大梁，从而使得风管经过大梁处发生碰撞。通过调整，将四根风管下调，将喷淋主管贴梁底敷设，不仅解决了风管撞梁问题，还解决了喷淋管道的布留摆放问题。

图2-52　某工程机电综合管线与结构冲突检查调整前后对比图

该项目待完成机电与建筑结构的冲突检查及修改后，利用Navisworks碰撞检测软件完成管线的碰撞检测，并根据碰撞的情况在Revit软件中进行一一调整和解决。

一般根据以下原则解决碰撞问题：小管让大管、有压管让无压管、电气管在水管上方、风管尽量贴梁底、充分利用梁内空间、冷水管道避让热水管道、附件少的管道避让附件多的管道、给水管在上排水管在下等。

同时也须注意有安装坡度要求的管路，如除尘、蒸汽及冷凝水管路，最后综合考虑疏水器、固定支架的安装位置和数量应该满足规模要求和实际情况的需求，通过对管道的修改消除碰撞点。

调整完成之后会对模型进行第二次的检测，如有碰撞则继续进行修改，如此反复，直至最终检测结果为“零”碰撞，如图2-53所示。

图2-53　某工程机电综合管线间冲突检查调整前后对比图

BIM技术的应用在碰撞检测中起到了重大作用，其在机电深化碰撞检测中的优越性主要见表2-2。

表2-2　碰撞检测工作应用BIM技术前后对比

（2）方案对比　利用BIM软件可进行方案对比，通过不同的方案对比，选择最优的管线排布方式。图2-54中，方案一中管道弯头比较多，布置略显凌乱，相比较而言，方案二中管道布置比较合理，阻力较小，是最优的管线布置方式。若最优方案与深化设计图有出入，则可与深化设计人员进行沟通，修改深化设计图。

图2-54　不同方案的对比

（3）空间合理布留　管线综合是一项技术性较强的工作，不仅可利用它来解决碰撞问题，同时也能考虑到系统的合理性和优化问题。当多专业系统综合后，个别系统的设备参数不足以满足运行要求时，可及时作出修正，对于设计中可以优化的地方也可尽量完善。

图2-55是提升冷冻机房净高的对比，图中通过空间优化手段，将原来净高3100mm提升到3450mm。最终，冷冻机房不仅实现零碰撞，通过BIM空间优化后还使得空间得到提升。在一般的深化过程中只对管线较为复杂的地方绘制剖面，但对于部分未剖切到的地方，是否能够保证局部吊顶高度？是否考虑到操作空间？这些都是深化设计人员应考虑的问题。

空间优化、合理布留的策略是在不影响原管线机能及施工可行性的前提下，将机电管线进行适当调整。这类空间优化正是通过BIM技术应用中的可视化设计实现的。深化设计人员可以任意角度查看模型中的任意位置，呈现三维实际情况，弥补个人空间想象力及设计经验的不足，保证各深化设计区域的可行性和合理性，而这些在二维的平面图上是很难实现的。

（4）精确留洞位置　凭借BIM技术三维可视化的特点，BIM能够直观地表达出需要留洞的具体位置，不仅不容易遗漏，还能做到精确定位，可有效解决深化设计人员出留洞图时的诸多问题。同时，出图质量的提高也省去了修改图纸返工的时间，大大提高深化出图效率。

利用BIM技术可以巧妙地运用Navisworks的碰撞检测功能，不仅能发现管线和管线间的碰撞点，还能利用这点快速、准确地找出需要留洞的地方。图2-56为上海某超高层项目工程BIM机电模型，在该项目中，BIM技术人员通过碰撞检测功能确定留洞位置，此种方法的好处在于，不用一个一个在Revit软件中找寻留洞处，而是根据软件碰撞结果，快速、准确地找到需要留洞区域，解决漏留、错留、乱留的问题，有效辅助了深化设计人员出图，提高了出图质量，省去了大量修改图纸的时间，提高了深化出图效率。图2-57为按BIM模型精确定位后所出的深化留洞图。

图2-55　空间调整方案前后对比

图2-56　某超高层项目工程Navisworks中BIM机电模型

图2-57　某超高层项目工程 BIM 模型精确定位留洞图

（5）精确支架布留预埋位置　在机电深化设计中，支架预埋布留是极为重要的一部分。首先，在管线情况较为复杂的地方，经常会存在支架摆放困难、无法安装的问题。对于剖面未剖到的地方，支架是否能够合理安装，符合吊顶标高要求，满足美观、整齐的施工要求就显得尤为重要。其次，从施工角度而言，部分支架在土建阶段就需在楼板上预埋钢板，如冷冻机房等管线较多的地方，支架为了承受管线的重量需在楼板进行预埋，但在对机电管线未仔细考虑的情况下，具体位置无法控制定位，现在普遍采用“盲打式”预埋法，在一个区域的楼板上均布预留。其中存在着如下几个问题。

①支架并没有为机电管线量身定造，支架布留无法保证100%成功安装。

②预埋钢板利用率较低，管线未经过的地方的预埋钢板会造成大量浪费。

③对于局部特殊要求的区域可变性较小，容易造成无法满足安装或吊顶要求的现象。

针对以上几个问题，BIM模型可以模拟出支架的布留方案，在模型中就可以提前模拟出施工现场可能会遇到的问题，对支架具体的布留摆放位置给予准确定位。

特别是剖面未剖到、未考虑到的地方，在模型中都可以形象具体地进行表达，确保100%能够满足布留及吊顶高度要求。同时，按照各专业设计图纸、施工验收规范、标准图集要求，可以正确选用支架形式、控制间距、确定布置及拱顶方式。

对于大型设备、大规格管道、重点施工部分进行应力、力矩验算，包括支架的规格、长度，固定端做法，采用的膨胀螺栓规格，预埋件尺寸及预埋件具体位置，这些都能够通过BIM模型直观反映，通过模型模拟使得出图图纸更加精细。

例如某项目中，需要进行支架、托架安装的地方很多，结合各个专业的安装需求，通过BIM模型直观反映出支架及预埋的具体位置及施工效果，尤其对于管线密集、结构突兀、标高较低的地方，通过支架两头定位、中间补全的设计方式辅助深化出图，模拟模型，为深化的修改提供了良好依据，使得深化出图图纸更加精细。

（6）精装图纸可视化模拟　在BIM模型中，不仅可以反映管线布留的关系，还能模拟精装吊顶，吊顶装饰图也可根据模型出图。

在模型调整完成后，BIM设计人员可赶赴现场实地勘查，对现场实际施工进度和情况与所建模型进行详细比对，并将模型调整后的排列布局与施工人员讨论协调，充分听取施工人员的意见后确定模型的最终排布。

一旦系统管线或末端有任何修改，都可以及时反映在模型中，及时模拟出精装效果，在灯具、风口、喷淋头、探头、检修口等设施的选型与平面设置时，除满足功能要求外，还可兼顾精装修方面的选材与设计理念，力求达到功能和装修效果的完美统一。

图2-58和图2-59所示为某项目的站台精装模拟图和管道模拟图，通过调整模型和现场勘查比对，做到了在准确反映现场真实施工进度的基础上合理布局，达到空间利用率最大化的要求；在满足施工规范的前提下兼顾业主实际需求，实现了使用功能和布局美观的完美结合，最终演绎了“布局合理、操作简便、维修方便”的理想效果。

图2-58　某站台BIM可视化精装模拟

图2-59　某站台BIM可视化管道模拟

二、BIM机电设备安装工程数字化加工

1.机电设备安装数字化加工流程

BIM技术下的预制加工作用体现在通过利用精确的BIM模型作为预制加工设计的基础模型，在提高预制加工精确度的同时，减少现场测绘工作量，为加快施工进度、提高施工质量提供有力保证。

管道数字化加工预先将施工所需的管材、壁厚、类型等参数输入BIM设计模型中，再将模型根据现场实际情况进行调整，待模型调整到与现场一致的时候再将管材、壁厚、类型和长度等信息导成一张完成的预制加工图，将图纸送到工厂进行管道的预制加工，实际施工时将预制好的管道送到现场安装。因此，数字化加工前对BIM模型的准确性和信息的完整性提出了较高的要求，模型的准确性决定了数字化加工的精确程度，主要工作流程如图2-60所示。

由图2-60可以发现，数字化加工需由项目BIM深化技术团队、现场项目部及预制厂商在准备阶段共同参与讨论，根据业主、施工要求及现场实际情况确定优化和预制方案，将模型根据现场实际情况及方案进行调整，待模型调整到与现场一致时再将管材、壁厚、类型和长度等信息导出为预制加工图，交由厂商进行生产加工。其考虑及准备的内容不应仅仅是BIM管道、管线等主体部分的预制，还包括预制所需的配件，并要求按照规范提供基本配件表。

图2-60　BIM机电设备安装数字化加工协作流程

同时，无论加工图还是基本配件表均需通过工程部审核、复核及补充，并根据工程部的需求计划进行数字化加工，才能够有效实现将BIM和工程部计划相结合。

待整体方案确定后制作一个合理、完整又与现场高度一致的BIM模型，把它导入预制加工软件中，通过必要的数据转换、机械设计以及归类标注等工作，实现把BIM模型转换为数字化加工设计图纸，指导工厂生产加工。

管道预制过程的输入端是管道安装的设计图纸，输出端是预制成型的管段，最后交付给安装现场进行组装。

如某项目，由于场地非常狭窄，各系统大量采用工厂化预制，为了加快进度和提高管道的预制精度，该项目在BIM模型数据综合平衡的基础上，为各专业提供了精确的预制加工图。项目中采用了Inventor软件作为数字化加工的应用软件，成功实现将三维模型导入到软件中制作成数字化预制加工图。具体过程如下所示。

①将Revit模型导入Inventor软件中。

②根据组装顺序在模型中对所有管道进行编号，并将编号结果与管道长度编辑成表格形式。编号时在总管和支管连接处设置一段调整段，以便调整机电和结构的误差。另外，管段编号规则应与二维编码或RFID命名规则相配套。

③将带有编号的三维轴测图与带有管道长度的表格编辑成图纸并打印。

2. BIM机电设备安装数字化测绘复核及放样

现场测绘复核放样技术能使BIM建模更好地指导现场施工，实现BIM的数字化复核及建造。

通过把现场测绘技术运用于机电管线深化、数字化预制复核和施工测绘放样之中，可为机电管线深化和数字化加工质量控制提供保障。

同时运用现场测绘技术可将深化设计图纸的信息全面、迅速、准确地反映到施工现场，保证施工作业的精确性、可靠性及高效性。现场测绘放样技术在项目中主要可实现以下两点。

（1）减少误差，精确设计　所以通过先进的现场测绘技术不仅可以实现数字化加工过程的复核，还能实现BIM模型与加工过程中数据的协同和修正。

同时，由于测绘放样设备的高精度性，在施工现场通过仪器可测得实际建筑、结构专业的一系列数据，通过信息平台传递到企业内部数据中心，经计算机处理可获得模型与现场实际施工的准确误差。通过现场测绘可以将核实、报告等以电子邮件形式发回以供参考。将现场传送的实际数据与BIM数据的精确对比，根据差值可对BIM模型进行相应的修改调整，实现模型与现场高度一致，为BIM模型机电管线的精确定位、深化设计打下坚实基础，也为预制加工提供有效保证。

对于修改后深化调整部分，尤其是之前测量未涉及的区域将进行第二次测量，确保现场建筑结构与BIM模型以及机电深化设计图纸相对应，保证机电管线综合可靠性、准确性和可行性，无须等候第三方专家，即可通过发送和接收更新设计及施工进度数据，高效掌控作业现场。

如某超高层建筑，其设备层桁架结构错综复杂，同时设备层中还具有多个系统和大型设备，机电管线只能在桁架钢结构有限的三角空间中进行排布，机电深化设计难度非常之大，钢结构现场施工桁架角度发生偏差或者高度发生偏移，轻则影响到机电管线的安装检修空间，重则会使机电管线无法排布，施工难以进行。需要通过BIM技术建立三维模型并运用现场测绘技术对现场设备层钢结构，尤其是桁架区域进行测绘，以验证该项目钢结构设计与施工的精确性。如图2-61和图2-62所示为设备层某桁架的测量点平面布置图及剖面图，图中标识的点为对机电设备安装深化设计具有影响的关键点。

图2-61　某超高层设备层桁架BIM模型中测绘标识点平面布置图

图2-62　某超高层设备层桁架测绘标识点剖面图

通过对设备层所有关键点的现场测绘，得到数据表并进行设计值和测定值的误差比对，见表2-3和表2-4。

表2-3　某超高层设备层桁架测绘结果数据1　　单位：m

表2-4　某超高层设备层桁架测绘结果数据2　　单位：m

利用得到的测绘数据进行统计分析，如图2-63和图2-64所示，项目该次测量共设计64个测量点，由于现场混凝土已经浇筑、安装配件已经割除等原因，共测得有效测量点36个，最小误差为0.002m，最大误差为0.076m，平均误差为0.031m。

图2-63　某超高层设备层桁架测绘结果误差离散图

图2-64　某超高层设备层桁架测绘结果误差分布图

从测量数据中可看出，误差分布在5cm以下较为集中，共31个点，5～6cm 2个点，6～7cm 2个点，7～8cm 1个点，为可接受的误差范围，故认为被测对象的偏差满足建筑施工精度的要求，可认为该设备层的机电管线深化设计能够在此基础上开展，并实现按图施工。

图2-65　某超高层现场测绘放样

（2）高效放样，精确施工　现场测绘可保证现场能够充分实现按图施工、按模型施工，将模型中的管线位置精确定位到施工现场。如风管在BIM模型中离墙的距离为500mm，通过创建放样点到现场放样，可以精确捕捉定位点，确保风管与墙之间的距离。管线支架按照图纸3m一副的距离放置，以往采用的是人工拉线方式，现通过现场放样，确定放样点后设备发射激光于楼板显示定位点，施工人员在激光点处绘制标记即可，可高效定位、降低误差，如图2-65所示。

现场需对测试仪表进行定位，找到现场的基准点，即图纸上的轴线位置，只要找到2个定位点，设备即可通过自动测量出这2个定位点之间的位置偏差而确定现场设站位置。

确定平面基准点后还需要设定高度基准，现场皆已划定一米线，使用定点测量后就可获得。

通过现场测绘可以实现在BIM模型调整修改、确保机电模型无碰撞后，按模型使用CAD文件或3D BIM模型创建放样点。

同时将放样信息以电子邮件形式直接发送至作业现场或直接连接设备导入数据，实现现场利用电子图纸施工，最后在施工现场定位创建的放样点轻松放样，有效确保机电深化管线设计的高效安装、精确施工。

3.数字化物流

机电设备中具有管道设备种类多、数量大的特点，二维码和RFID技术主要用于物流和仓库存储的管理。现通过BIM平台下数字化加工预制管线技术和现场测绘放样技术的结合，对数字化物流而言更是锦上添花。

在现场的数字化物流操作中给每个管件和设备按照数字化预制加工图纸上的编号贴上二维码或者埋入RFID芯片，利用手持设备扫描二维码及芯片，信息即可立即传送到计算机上进行相关操作。

在数字化预制加工图阶段要求预制件编码与二维码命名规则配套，目的是实现预制加工信息与二维编码间信息的准确传递，确保信息完整性。数字化建造过程中采用二维编码的应用项目，结合预制加工技术，对二维编码在预制加工中的新型应用模板、后台界面及标准进行开发、研究和制定，确保编码形式简单明了便利，可操作性强。利用二维码使预制构件配送、现场领料环节更加精确顺畅，确保凸显出二维码在整体装配过程中的独特优势，加强后台参数信息的添加录入。

该项目通过二维码技术实现了以下几个目标。

①纸质数据转化为电子数据，便于查询。

②通过二维码扫描仪扫描管件上的二维码，可获取图纸中的详细信息。

③通过二维码扫描可获取管配件安装具体位置、性能、厂商参数，包括安装人员姓名、安装时间等信息，并关联到BIM模型上。

二维码技术的应用，一方面确保了配送的顺利开展，保证了现场准确领料，以便预制化绿色施工顺利开展；另一方面确保了信息录入的完整性，在生产、配送、安装、管理、维护等各个环节，涉及生产制造、质量追溯、物流管理、库存管理、供应链管理等各个方面，对行业优化、产业升级、技术创新以及提升管理和服务水平具有重要意义。

二维码技术在预制加工的配套使用中开创了另一个新的应用领域。运用二维码技术可以实现预制工厂至施工现场各个环节的数据采集、核对和统计，保证仓库管理数据输入的效率和准确性，实现精准智能、简便有效的装配管理模式，亦可为后期数据查询提供强有力的技术支持，开创数字化建造信息管理新革命。

三、BIM机电设备深化设计案例

1. 项目介绍

某项目位于非洲北部某沿海城市，建筑面积17300m²，地下2层，地上6层，定位国际四星级酒店标准（见图2-66）。项目初步设计由意大利FABRIS&PARTNERS完成，由中国建筑股份有限公司在该国的分公司承建。此项目对建筑各专业深化设计要求十分严格，尤其是纷繁复杂的机电系统，传统二维深化设计手段已经无法满足项目精细化的需求，因此BIM技术在机电深化设计中的应用显得尤为重要。

图2-66　某项目整体效果模型

2.深化流程

建筑机电深化设计流程如图2-67所示。

图2-67　建筑机电深化设计的流程示意

3.深化设计中的难点

（1）此项目设计方（监理方）、业主及承包商来自不同的国家，而且设计依据主要是欧洲标准，这无疑给深化设计增加了难度。首先，深化设计团队要对欧洲标准中的相关技术条款深入了解并能正确应用；其次，项目当地的一些地方规范和习惯做法也是深化设计的另一部分参考依据，这也需要团队成员能够灵活把握；最后，深化设计的深度和标准也是一项全新的挑战，因为不同的监理方要求不一样，所以即使是同一个地区同类型的项目也不能完全当作参考依据和设计过程的标本，只能是结合项目的相关技术条款和设计团队的理解来完成。

（2）项目监理方明确表示严禁一次结构的二次开凿，这就要求机电一次结构预留预埋做到准确定位而且不能有遗漏，传统的深化设计手段已经不能满足该项目的基本要求。

（3）项目的施工周期紧张，因此施工管理中的各个环节的正常运作方能保证项目整体的顺利推进。海外项目中机电专业的材料采购周期比较长，这就要求一次采购必须做到高效，进而要求机电专业必须及时准确地提供项目所需的材料和设备清单，以保证安装计划的顺利实施，这无疑又给深化设计增加了一大难题。

4. BIM解决方案

（1）BIM模型的创建　由于各专业的深化设计工作都在同步进行，所以建筑结构也没有准确的信息模型，因此在选用BIM深化设计软件的时候必须要具备能简单搭建建筑结构模型功能并能随着建筑结构专业设计的深化及时更新BIM软件，最终选用了日系软件Rebro。

Rebro是由日本邮船株式会社（NYK）系统研究所开发的一款建筑机电专用设计软件。软件分建筑、结构、空调风管、空调水管、给排水及消防、建筑电气等功能模块，可通过网络及时更新产品数据库或自建网外阀门管件和设备数据库。建筑、结构、机电相互联动，即时调整，通过易于理解的方式探讨模型，可按照业主需求制订策划方案；通过模型图片初步确定屋面或机房的机电设计方案，将有利于现场的顺利施工；通过三维管线综合可避免返工带来的高成本，促进协调，将现场的不合理情况及铺张浪费降至最低限度。

建模的流程是先搭建建筑、结构的三维模型，然后在建筑、结构模型基础上输入暖通空调、给排水、电气、消防等专业管线信息，最后根据各专业要求及净高控制条件对管线进行合理的布局和优化。在管线综合调整的过程中会不断地更新机电模型，使得各专业管线排布更加合理。

（2）管线的干涉检查　在保证项目系统及功能的基本前提下，结合建筑、结构及室内装饰等其他专业的具体要求，对机电各专业管线进行综合协调和深化设计，遵循小管让大管、有压管让无压管、安装难度小的让安装难度大的等基本原则进行初步的管线综合调整。完成初步调整以后再利用软件进行干涉检查，生成干涉检查清单。对应清单编号和CG模型实际干涉情况将机电专业内的问题沟通协商消化掉并在三维模型中做调整处理，而涉及与其他专业冲突的地方，则结合建筑结构及装饰要求，先对机电专业管线路由进行合理的调整和优化，如果仍然不能有效地解决相关的碰撞问题，则只能调整机电设计方案或者建议相关专业做调整。并以书面报告的形式澄清工程问题并附上调整方案和效果图片，请监理方或设计院给予明确的回复，然后再调整方案模型，最终实现项目整体布局的合理性。

此项目首层的大堂属于大空间区域，由于空间较高且采用玻璃幕墙结构，冬夏季围护结构及日照条件对空间内部的空调负荷影响较大，因此原设计巧妙地采用风幕的设计思路在靠近幕墙的区域设置上送下回的空调风系统，回风管需要预埋在建筑垫层内。在解决风管预埋时垫层厚度不足的问题时，借助Rebro进行三维效果模拟，截取效果图片（图2-68）附上文字报告及深化团队的方案建议，以技术问询单的形式提交给监理方，最终获得了监理（设计）方肯定。施工承包商对深化团队的工作给予了高度的评价。

图2-68　平面与三维视图对照示意

5. BIM技术在深化设计工作中的价值

经过项目深化设计的应用分析，BIM技术与传统的二维深化设计方式相比体现出明显的使用价值。

（1）表达方式的优越性　传统二维设计的主体是线，通过线条的叠加、组合在二维投影中表示管线和设备，而且阀门管件等信息也仅用特殊的线条符号加文字描述来表示，这样使得原本就比较专业的设计更加抽象，不利于施工者快速读懂图纸，从而在一定程度上降低了施工人员的安装效率。BIM设计的主体是产品，通过选择管道、管件、阀门及机器设备等模型，在三维信息模型中显示尺寸、定位及安装高度等要求。采用三维可视化的设计手段可以使工程竣工时的真实画面在施工前展示出来，表达上真实直观，对施工人员来讲更能准确地把握设计意图，高效地完成安装工作。图2-69为平面图与三维模型的真实比对效果。

图2-69　平面图与三维模型的真实比对效果

（2）预留信息的科学性　传统的二维设计过程中，机电专业所需的建筑结构预留、预埋条件很难准确地提出来，仅仅依靠二维平面综合各专业信息提供准确的预留、预埋条件确实需要耗费大量的时间和精力，而往往由于无法整体考虑系统水平及竖直管线的路由而造成后期管线安装的时候出现部分不必要的交叉和拐弯的问题，一方面增大了系统的阻力，另一方面也在一定程度上增加了安装成本。

而采用BIM技术下的可视化设计和管线综合调整能够科学合理地提出建筑结构预留、预埋的机电条件，通过建筑模型展示隐藏的结构过梁及构造柱等信息，能够准确地确定预留孔洞的尺寸和位置，保证了一次预留、预埋的准确性，并且通过项目实际经验反馈采用BIM技术深化设计后提出的预留、预埋条件在后期机电施工中有极高的准确率，这在一定程度上节省了施工成本，而且最大限度地保证了建筑结构的稳定性。图2-70为机电管线的结构预留模型。

图2-70　机电管线结构预留模型

（3）管线综合的高效性　传统二维设计的管线综合工作的一般模式是先分专业核算管线参数、优化调整管线路由，然后基点复制到同一张平面上，通过肉眼进行观察分析，并结合工程经验将重叠的机电管线进行排序，设置安装高度。在调整管线路由的过程中由于机电系统纷繁复杂、管线比较集中的地方交叉碰撞的情况较多，通常解决某一点的碰撞问题会连带别的区域又出现更多的碰撞。而且在调整过程中还要考虑结构等信息，这无疑更增加了深化设计工作的难度，常常是花了大量的时间和精力，但是给出的参考价值却并不高。而采用BIM技术进行管线综合工作就显得事半功倍，首先设计人员将需要综合的管线模型化，赋予设备管线专业信息，然后将各专业管线录入到同一操作文件下利用三维碰撞检查功能可以及时全面地发现存在问题的点，将施工过程可能出现的问题在模型中提前暴露，然后通过一定的避让和调整原则合理布置设备，优化管线路由，以保证后期施工过程的高效性。

（4）采购、预制参数的可靠性　传统机电深化过程中，有专门的采购人员按照平面图纸进行材料统计，这种方式效率低、人为因素影响较大。部分材料由于单价较高在材料统计时担心过多的浪费所以采取多次采购的方式，这样在一定程度上是保证了数量的准确性，但是也同时带来了延误工期、增加供货运费成本等一系列问题。而一些单价比较便宜的材料一次采购量又远远超过了项目实际需要量，最终造成不必要的浪费。而运用BIM技术在机电深化设计过程中能非常精确地提供材料及设备清单，而且提供的设备及材料参数都是基于实际施工模拟而来的准确参数，只需要操作软件里的材料统计项，就能将各专业不同型号的材料、管件阀门、机器设备等信息生成详细的清单供采购部门参考执行。

此项目的机电深化设计工作中，利用BIM技术进行建模、检查、分析调整，不仅通过三维模拟技术实现了可视化的精准设计，还有效提高了后期的安装效率，通过施工过程中的重点和难点区域的三维效果展示，极大地避免了施工过程中的拆改和返工带来的材料和劳动力的浪费，对缩短工期、提高工程质量、降低工程造价将产生积极的作用。

结合BIM技术在机电深化设计的应用实践，再进一步思考如何将BIM技术应用并推广到工程项目的全过程中，通过搭建建筑全专业的信息模型并贯穿项目各个阶段，监管机电各系统的运行数据，最终实现提高。

四、BIM某项目机电设备安装应用案例

1.概况

某项目位于自新路南侧、玲珑路西侧。本项目由一栋超高层办公楼、四层地下室、高层商业裙房、西北侧景观廊下沉广场四部分组成。本项目主要功能为甲级办公楼、大型商场、地下停车场等。其中，办公塔楼为30层，最高高度为140.20m，建筑高度（屋面）约为132m；商业裙房为地下一层到七层，最高高度约为43.16m，建筑高度（屋面）约为39m；地下部分为四层。本项目建筑面积约187702.42m²，其中办公部分为74046.78m²，商业部分为46472.94m²，地下车库为67182.7m²。

2.项目组织机构

针对本项目的特点，挑选具有相应资质、具有丰富类似高级民用建筑工程机电安装经验的技术管理人员组建项目管理部。项目管理部有健全和行之有效的质量管理体系、职业健康安全管理体系和环境管理体系；必须熟悉、正确理解和执行与本工程有关的国内外施工规范、标准。要求不仅能迅速阅读施工图，而且能完善施工图设计并提出施工图设计中存在的问题及解决问题的办法；项目部成员具有从施工准备到保修服务全过程的理解业主要求的意识和行为，满足并超越业主期望；有很强的施工过程控制的能力，确保工程质量目标实现。

劳务层实施专业队负责制，优选技术素质高且有高等级智能化高层民用工程机电设备安装施工经验丰富的施工队伍参与，同时储备一定数量的劳务人员，视工程需要，随时组织劳务层人员有序动态调配。

项目部配备完善具有高效、安全的完成建筑安装工程的一切装备，其中包括有机电设备的吊装机械、机电系统的调试仪器仪表、机电系统的安装工具及计量器具。