[分享]基于BIM技术的装配式机电优化研究

近些年来，随着装配式建筑发展持续升温，中央和地方政府相继出台多项政策，大力推动装配式建筑发展。2016年以来，在国家政策导向下，我国新型装配式建筑发展步伐已全面提速，国家层面产业化发展政策即将出台，住建部也将“全面推进装配式建筑”，列为全国建设领域2016年度八大重点工作任务之一。[1]国家战略形势迫切需要我们在装配式建筑设计过程中，秉承转型升级的观念，依靠技术创新，研发、采用绿色新材料、新产品、新工艺，从粗放型向集约型转变、从经验化向流程化转变，实现节能、节水、节材、节时，全面提升建筑行业整体技术水平，从而促进绿色可持续发展。[2]基于BIM的装配式机电技术可以更好的优化机电管线排布，提高设计效率以及现场施工效率。通过对机电展台进行优化研究，为实际工程中机电管线优化提供借鉴意义。 
　

1 装配式机电与BIM技术 

　　1.1 BIM技术 
　　建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一项全新的思维方式和技术模式，该概念由美国的Chuck Eastman博士于30年前首次提出，国内目前的主流认识将BIM界定为“全寿命期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达”[9]如今正受到建筑行业的高度重视。我国工程建设业从2002年以后开始接触BIM理念和技术，现阶段国内BIM 技术的应用以设计单位为主，还远不及美国的发展水平及普及程度，整体上仍处于起步阶段，远未发挥出其全生命周期的应用价值。[3] 
　　通过BIM技术实现对建筑项目各个阶段的信息集成与管理，对建筑单体以及群体进行性能模拟并分析处理，可提高相应的经济效益与环境品质[4]。在大型机电安装工程中，利用BIM技术的可视性、协调性、模拟性、优化性和可出图性，可有效地解决管线交叉矛盾，优化空间布局，提高施工质量和效益，在机电设计中发挥了举足轻重的作用。[5] 
　　1.2 装配式机电 
　　装配式机电工程在大型民用建筑中成本约占20～30%，是装配式建筑的有机组成部分。装配式机电工程大致流程为三维模型最初设计，然后把风管，水管，抗震支吊架等图纸模型拿到工厂进行预制化加工，最终拿到现场进行最终组装。装配式机电相对独立、具有独特的技术特点。在建筑物设计方案确定后，结构体系已经定型，空间的主要影响因素是机电管道、设备，空间的舒适性、功能性需要机电维持；建筑寿命周期内的运维成本的70%属于机电损耗；机电设计与安装的质量决定了工程的综合品质。因此大力发展装配式机电将成为今后机电工程的主流。 
　　1.3 装配式机电采用BIM技术的必要性 
　　BIM技术应用将会大大提高建筑业的生产效率，提升建筑工程的集成化、精细化程度，使设计、施工到运营整个全生命周期的质量和效率显著提高、成本降低，给建筑业的发展带来更高的效益及全新的模式。 
　　BIM技术可以帮助楼宇自动化系统实现对整个建筑的所有公用机电设备的管理和控制，包括建筑的空调与通风监控系统、给排水监控系统、照明监控系统、电力供应监控系统、电梯运行监控系统、综合保安系统、消防监控系统和结构化综合布线系统等等，提高建筑的管理水平，降低设备故障率，保障建筑物及建筑物内工作人员的安全，提供舒适的环境，节约能源，减少维护及营运成本等。由此可见，BIM对于装配式机电的重要性不言而喻。 
　　

2 装配式机电模块展台 

　　2.1 装配式机电展台最初设计阶段 
　　最初设计的展示台由无动力太阳能，预制化水管、内保温风管、电桥架以及起到固定作用的抗震支吊架组成。由于此前并没有相关类似的集成模块的设计经验以及组装经验，展品的设计还较为单调，在集成化方面，虽然管路之间在图上最初设计排布集成化程度高，但是工作进行到组装阶段的时候，由于抗震支吊架在空间排布上占用了大量位置，因此管线的排布受到限制，集成化程度有所降低，以至于最终排除了一些管线。图1是在最初设计的展示台成品，为后面的展示台设计提供了宝贵经验。 　　

展示台管线的排布较为松散，而且在现场组装时与最初设计时差距较大，空间利用率低，支吊架钢材浪费过多，与实际工程管线还有较大差距，管线的集成度还远远没有达到预期效果。 
　　2.2 装配式机电展台改进设计阶段 
　　为了能够充分展示机电集成一体化展台，通过汲取的之前设计的一些经验，主要对展台进行以下几方面的优化。 
　　（1）截取某工程机电管线实际断面作为展台管线排布断面，并且预留出检修口。 
　　（2）水管添加上法兰，丝扣，卡箍等连接方式更加贴近实际工程。 
　　（3）抗震支吊架通过BIM设计进一步减小占用空间。 
　　（4）各个管线的密集程度大幅增加，整体不再松散。 
　　（5）增加了后排集成管井和展台一同展示。 
　　2.3 装配式机电展示台优化的目的与意义 
　　在保证抗震架整体的大小几乎没有太大变化的同时，排布了更多的机电管线，使得机电管线的集成化大幅提升，内保温风管，镀锌水管，电桥架的净高度相对于原设计有所提升，并且大大提升了空间的利用率，并且和实际工程断面吻合，为工程提供相应的样例。 
　

3 结束语 

　　第十六届北京住博会的主题是发展装配式建筑、促进绿色发展，各个参展企业单位充分响应政府大力发展装配式建筑的号召并且充分迎合展会主题在装配式建筑上也是集思广议，其中作为装配式建筑中不可分割的一部分――装配式机电集成系统也有相应的展示。一个优质的装配式建筑势必有着与之相配套的优良的装配式机电系统，而在装配式的发展上，装配式机电尚且还处于萌芽阶段，它的推广以及付诸实施还是需要一定的时间，毕竟目前无论是从最初集成管线的精细化设计还是到工厂的预制化加工阶段以及最终拿到现场进行装配式组装等等各个阶段都需要非常完善的经济基础、人员素质基础、科研能力基础等必不可少的条件，因此装配式机电的发展也面临着更多的挑战和冲击。 
　　如今中国正处于一个装配式建筑高速发展的时代，国家政策的大力支持以及建筑施工的迫切需求无疑成为了装配式建筑发展的催化剂。在环境保护日益重要的今天，传统的建筑施工方法已经不能完全满足建筑升级转型的需求，既而发展装配式建筑就成为了这个时代的主题。与装配式建筑相配套的装配式机电系统的发展相对还是不太成型，机电管线相当于一个建筑物的筋络血脉，如果也能实现全面的预制化、装配化施工，那么无疑对于装配式建筑的发展的成熟起到极大的促进作用。机电工程在民用建筑内装系统中与空间、文化、品质密不可分，更是装配式建筑的有机组成部分。 
　　最后希望能够通过对于装配式机电展示台的优化设计为大型实际工程项目提供积极借鉴意义。 
　　参考文献： 
　　[1]叶浩文，江国胜，周冲.装配式建筑三个一体化的发展思考[J].建设科技，2016（Z1）：50-52. 
　　[2]王颖.装配式混凝土结构住宅机电系统设计整体解决方案研究[J].建筑科学，2017（02）：148-157. 
　　[3]周建亮，吴跃星，鄢晓非.美国BIM技术发展及其对我国建筑业转型升级的启示[J].科技进步与对策，2014（11）：30-33. 
　　[4]张宁波，陈晓文.机电安装工程暖通空调新技术及发展趋势概述[J].安装，2016（04）：23-27. 
　　[5]李烨.基于BIM在建筑电力设计中的应用探析[J].科技创新与应用，2018（14）：91-92. 
　　[6]张丹.基于BIM的建筑工程设计优化关键技术及应用分析[J].科技创新与应用，2017（21）：166-167. 
　　[7]严瑾.浅谈BIM技术在预制装配式住宅中的应用[J].科技创新与应用，2016（34）：257.