BIM技术在深化设计中的应用
BIM技术在深化设计中的应用
摘要：无锡恒隆广场综合发展项目在深化设计过程中采用了最先进的BIM技术，打破了平面设计的传统模式，通过建立三维标准化模型，检测管路碰撞情况，提高了图纸深化的效率。
关键词：BIM技术 可视化 深化设计 碰撞检测
一、BIM是什么？
BIM的全拼是Building Information Modeling，即：建筑信息模型。所谓BIM，即指基于最先进的三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”的数字建筑模型，为设计公司、施工单位、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对项目进行设计、建造及运营管理，最终使整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效的实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。
BIM三大特征：三维化、参数化、智能化。其中三维化是形式，参数化是关键技术，智能化是结果。
BIM是软件吗？不是，软件只是BIM的一种工具，例如螺丝刀。
BIM是模型吗？BIM是“Building Information Modeling”，而不是“Building Information Model”， BIM是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程，而不仅仅是我们要生产的那个产品（建筑物）的数字模型，虽然BIM模型也是BIM过程的成果之一。
BIM是利用建筑物数字模型里面的信息在设计、施工、运维等各个阶段对建筑物进行分析、模拟、可视化、施工图、工程量统计的过程。显然，这里的核心是信息，一个创建、收集、管理、应用信息的过程。 BIM模型的核心不是模型本身（几何信息、可视化信息），而是存放在其中的专业信息（建筑、结构、机电、热工、声学、材料、价格、采购、规范、标准等）。因此模型也好，过程也罢，事实上真正的核心是信息。
二、传统二维深化设计的缺陷
深化设计是指在工程实施过程中对招标图纸或原施工图的补充与完善，使之成为可以现场实施的施工图。
深化设计包括专业工程深化设计和管线布置综合平衡深化设计；专业工程深化设计是在确定设备供应商、设备品牌后，由专业施工单位按原设计的技术要求进行二次设计，完成最后的施工图；管线布置综合平衡深化设计是将暖通、电气、给排水、消防、弱电等相关专业施工图中的管线（如：风管、水管、桥架、设备等）综合到一起，发现其中存在的施工交叉点或无法施工的部位，在不改变原设计的机电工程各系统的设备、材料、规格、型号又不改变原有使用功能的前提下，按照施工规范和管道避让一般原则（小管让大管，有压让无压），布置设备系统的管路，管路原则上只做位置的移动，不做功能上的调整，使之布局更趋合理，进行优化设计，既达到合理施工又可节省工程造价；
管线布置综合平衡深化设计是深化设计工作中的难点和重点。在大型复杂的建筑工程项目设计中，设备管线的布置由于系统繁多、布局复杂，常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况，给施工带来麻烦，影响建筑室内净高，造成返工或浪费，甚至存在安全隐患。为了避免上述情况的发生，传统的施工流程中通过深化设计时的二维管线综合设计来协调各专业的管线布置，但它只是将各专业的平面管线布置图进行简单的叠加，按照一定的原则确定各种系统管线的相对位置，进而确定各管线的原则性标高，再针对关键部位绘制局部的剖面图。总的来说存在以下缺陷：
（1）管线交叉的地方靠人眼观察，难以进行全面的分析，碰撞无法完全暴露及避免。特别是对于大型的、结构体系复杂的建筑，在梁高变化较大的地方，常常解决了管线之间的碰撞，却忽略了管线与梁之间的碰撞。
（2）管线交叉的处理均为局部调整，很难将管线的连贯性考虑进去，可能会顾此失彼，解决了一处碰撞，又带来别处的碰撞。
（3）管线标高多为原则性确定相对位置，仅局部绘制剖面的位置有精确定位，大量管线没有全面精确地确定标高。
（4）多专业叠合的二维平面图纸图面复杂繁乱，不够直观。仅通过“平面+局部剖面”的方式，对于多管交叉的复杂部位表达不够充分。
（5）虽然以各专业的工艺布置要求为指导原则进行布置，但由于空间、结构体系的复杂性，有时无法完全满足设计原则，尤其在净空要求非常高的情况下，需要因地制宜地变通布置方式，这时二维的管线综合设计方式的局限性就显露出来。
由于传统的二维管线综合设计存在以上不足，采用BIM技术进行三维管线综合设计方式就成为针对大型复杂建筑管线布置问题的优选解决方案。
三、BIM技术在深化设计中的优势
对于大型复杂的工程项目，采用BIM技术进行三维管线综合设计有着明显的优势及意义。BIM模型是对整个建筑设计的一次“预演”，建模的过程同时也是一次全面的“三维校审”过程。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，这些问题往往不涉及规范，但跟专业配合紧密相关，或者属于空间高度上的冲突，在传统的单专业校审过程中很难被发现。与传统2D深化设计对比，BIM技术在深化设计中的优势主要体现在以下几个方面：
1、三维可视化、精确定位
传统的平面设计成果为一张张的平面图，并不直观，工程中的综合管线只有等工程完工后才能呈现出来，而采用三维可视化的BIM技术却可以使工程完工后的状貌在施工前就呈现出来，表达上直观清楚。模型均按真实尺度建模，传统表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现，从而将一些看上去没问题，而实际上却存在的深层次问题暴露出来。
2、碰撞检测、合理布局
传统的二维图纸往往不能全面反映个体、各专业个系统之间的碰撞可能，同时由于二维设计的离散型为不可预见性，也将使设计人员疏漏掉一些管线碰撞的问题。而利用BIM技术可以在管线综合平衡设计时，利用其碰撞检测的功能，将碰撞点尽早的反馈给设计人员，与业主、顾问进行及时的协调沟通，在深化设计阶段尽量减少现场的管线碰撞和返工现象。这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞冲突，显著减少由此产生的变更申请单，更大大提高了施工现场的生产效率，降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。
3、设备参数复核计算
在机电系统安装过程中，由于管线综合平衡设计，以及精装修调整会将部分管线的行进路线进行调整，由此增加或减少了部分管线的长度和弯头数量，这就会对原有的系统参数产生影响。传统深化设计过程中系统参数复核计算是拿着二维平面图在算，平面图与实际安装好的系统几乎都有较大的差别，导致计算结果不准确。偏大则会造成建设费用和能源的浪费，偏小则会造成系统不能正常工作。
现在运用BIM技术后，当您绘制好机电系统的模型，接下来只需点击几下鼠标就可以让BIM软件自动完成复杂的计算工作。模型如有变化，计算结果也会关联更新，从而为设备参数的选型提供正确的依据。
四、BIM技术在深化设计中的应用
项目介绍
无锡恒隆广场综合发展项目位于无锡市崇安区中心位置的东大街地块，占地总面积为3.73万平方米。地上建筑面积约24.3万平方米，地下建筑面积约14.1万平方米。本项目集精品购物、高端餐饮、五星级酒店和甲级写字楼等多功能于一体的现代化“城市综合体”。中建五局安装公司负责此项目地库裙楼部分的机电安装工程（暖通、强电、给排水、消防、弱电），地库裙楼部分建筑面积20.84万平方米。
深化设计难点
（1）无锡恒隆广场综合发展项目建筑面积大、管线排布复杂、协调难度高等特点，让传统设计手段难以应付。另外由于层高及精装净高的限制，其复杂的机电系统和管线排布将直接影响到后续的机电安装及装修的质量和效果。
（2）原设计前期设计阶段对机电管线综合考虑不足，加上业主在过程中提出了很多新的要求，建筑、结构图经常修改，使本来深化好的图纸需要重新进行调整。
BIM解决方案
（1）BIM模型构建（可视化设计）
无锡恒隆广场综合发展项目BIM团队在各专业图纸的基础上，利用Revit系列软件创建BIM三维模型，考虑到本项目模型体量较大，在构建模型时分别构建建筑模型、结构模型、暖通空调专业模型、给排水专业模型和电气专业模型，在构建模型时，给各构件赋予了完整的参数，如尺寸、规格、型号、材料等。我们的创建流程是先建立建筑模型和结构模型，然后在建筑、结构模型的基础上进行各专业设备管线的建模，再根据各专业要求及净高要求，对管线进行合理细致的调整、避让，最后汇成文档出图。设备管线的建模与调整、避让其实是无法截然分开的过程，常常是一边建模一边调整避让。
（2）管线碰撞检查
在保证项目功能和系统要求的基础上，结合装修设计的吊顶高度的情况，对各专业模型进行整合和深化设计，同时在管线综合过程中，遵循有压管让无压管，小线管让大线管，施工简单的避让施工难度大的原则，进行管线的初步综合调整。初调完成后，利用Revit软件进行机电管线的碰撞点检测，生成碰撞报告。对于一些简单的碰撞，我们项目内部进行沟通调整，但是有些涉及到净高尤其是公共区域净高不足的情况下，我们会及时通知业主、总包、各专业顾问等进行协调，协商解决方案，然后再调整模型，直至综合模型在布局合理的情况下实现零碰撞。
无锡恒隆广场综合发展项目地下二层为公共车库，需将管线合理美观布局，提升整体管线高度，创造较好的空间感。但是通过模型显示有一车道交叉处管线极其复杂，梁底高度为3.02m，梁下需安装机电管线分别为：纵向DN500的冷冻水管两根，DN250冷冻水管两根，DN150冷冻水管两根，1600×300补风管一根，DN150消防水管三根，DN150无压污水管一根；横向DN250冷冻水管六根，DN125冷冻水管四根，50×25、75×75、100×50、100×100、200×100、300×100桥架各一根，生活给水管DN150一根，DN100两根，DN150消防水管两根，经过与业主、总包、各专业顾问多次协调沟通，决定两根DN500的冷冻水管从车道位置移到车位位置以提高车道上方的净高，桥架绕开冷冻水管集中的区域，风管利用梁空上翻让冷冻水管从其下方通过，一根DN150的消防水管穿梁以避开与冷冻水管的碰撞，这样在空间满足的情况下，尽量满足了布局的美观合理（见下图）。通过这一问题的解决，业主、总包和各专业顾问由衷的说，BIM技术确实是一个好东西，同时此技术也得到了各方的一致好评。
（3）净高控制应用
BIM技术进行净高控制：
1、通过建立一个标高检查过滤器，依据要求设置好相应管线的最低标高要求，设置过滤器所显示的颜色，应用过滤器后低于设置标高的管线即会通过相应的颜色显示出来；
2、建立一个天花板平面，按要求设置好天花板标高，能过碰撞检测功能检测天花板跟相关机电管线之间的碰撞结果，即可查找到不满足净高要求的位置；通过这些功能，大量的节省了人工排查的时间，提高了综合排布的效率。
总结在无锡恒隆广场综合发展项目的深化设计过程中，利用BIM进行建模、检测、分析，不仅通过3D模拟技术实现了精确化设计，还会有效的提高后续安装的效率，减少施工过程中因返工造成的材料和劳动力浪费，对缩短工期、降低工程造价将产生积极的影响。
作者：田华 韩永亮 刘钊 何蔚
![[分享]BIM管线的综合要素！](/e/data/images/no.jpg)
