經(jīng)驗(yàn)交流:BIM協(xié)同設(shè)計在建筑工程中的應(yīng)用
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作者：鄭曉蒙
建筑信息模型( Building Information Modeling，BIM)是由Autodesk公司創(chuàng)立的，將項(xiàng)目的前期規(guī)劃、中期建設(shè)、后期運(yùn)營管理集成于一體，涵蓋項(xiàng)目的所有參數(shù)（包括建筑信息、設(shè)備信息、施工周期規(guī)劃、物業(yè)運(yùn)營管理等）的體量模型[1] 。它將傳統(tǒng)的二維CAD線性矢量圖形轉(zhuǎn)換為直觀可視化的三維信息模型。依據(jù)此平臺設(shè)計師可將設(shè)計成果進(jìn)行實(shí)時共享：甲方可根據(jù)建模的進(jìn)度為即將到來的施工提前辦好各種行政審批手續(xù)以防延誤預(yù)定的施工進(jìn)度；對一些用Rhino、SketchUp等軟件建立的復(fù)雜異形建筑模型，施工方可依此模型對這些區(qū)域進(jìn)行三維無縫對接模擬檢查，為這些區(qū)域在后期施工實(shí)現(xiàn)無縫對接提出可行的方案，防止施工中出現(xiàn)大量返工；業(yè)主方可根據(jù)建筑所處的具體功能對模型內(nèi)部空間提出實(shí)時修改意見，在工程動工之前就能依虛擬模型完成各方的協(xié)調(diào)部署工作，最終達(dá)到依模而建，無需返工。BIM的協(xié)同價值從宏觀方面來講就是在項(xiàng)目的設(shè)計、建造、運(yùn)營管理整個流程中各方的協(xié)商決策都在可視化的模型之下完成的，微觀來說是各專業(yè)（包括建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣）在施工之前就可以完成整個建筑的所有碰撞檢查并且依Navisworks的碰撞報告對模型進(jìn)行一一調(diào)整，避免后期施工中的返工現(xiàn)象，在可視化的基礎(chǔ)上真正做到了有�？梢�，有樣可調(diào)。
1 工程概況
中國移動淮安呼叫轉(zhuǎn)移中心，位于江蘇淮安，總建筑面積56151m2，地上55351m2，地下800m2，在滿足業(yè)主具體建筑功能需要的同時，從其所處的地理位置出發(fā)以《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（LEED認(rèn)證）為基準(zhǔn)進(jìn)行各種方案的被動式日照采光節(jié)能分析[2]，以節(jié)能的優(yōu)劣最終將該特殊類型辦公建筑的主體部分設(shè)計成斜向E造型，餐廳為旋轉(zhuǎn)上升的圓盤。
結(jié)合建筑內(nèi)部使用功能及業(yè)主意見，客服區(qū)、會議室、辦公室等設(shè)置兩管制風(fēng)機(jī)盤管新風(fēng)系統(tǒng)，東側(cè)中庭設(shè)置兩管制風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。UPS間、強(qiáng)弱電間采用風(fēng)冷型機(jī)房專用空調(diào)，有特殊要求的數(shù)據(jù)機(jī)房采用風(fēng)冷型恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，該建筑的變配電機(jī)組較大，因此設(shè)置通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)，在通風(fēng)系統(tǒng)達(dá)不到要求時采用空調(diào)系統(tǒng)而且通風(fēng)系統(tǒng)肩負(fù)氣滅排煙的功能，整個建筑的空調(diào)總冷負(fù)荷為7819kW，單位建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo)為139.3W/m2。從節(jié)能和工程投資方面考慮，本工程的空調(diào)冷熱源由位于園區(qū)東南角的能源中心提供，不單獨(dú)為建筑設(shè)置能源站。
本項(xiàng)目中BIM技術(shù)主要應(yīng)用于前期方案認(rèn)證和后期施工階段協(xié)助總承包單位對地下空間的機(jī)電管線進(jìn)行施工前地校驗(yàn)，達(dá)到減少變更，縮短工期的效果。地上外形復(fù)雜，傳統(tǒng)施T難度大，利用BIM技術(shù)可以有效解決放線、構(gòu)件定位等一系列復(fù)雜空間施工問題。
2 建模中的協(xié)同
2.1統(tǒng)一的邊界參數(shù)
由BIM團(tuán)隊(duì)中的一員依據(jù)項(xiàng)目的CAD圖紙?jiān)趓evit中為該項(xiàng)目建立標(biāo)高軸網(wǎng)，然后通過360協(xié)同云平臺將此分享給不同地區(qū)參與設(shè)計的水暖電( Mechanical Systems Electrical Plumbing,MEP)及建筑結(jié)構(gòu)的BIM工程師確保接下來的建模在統(tǒng)一的標(biāo)高和軸網(wǎng)之下進(jìn)行，可以有效地保證后期各專業(yè)模型在統(tǒng)一的邊界參數(shù)下進(jìn)行鏈接整合，然后各設(shè)計師將統(tǒng)一了的軸網(wǎng)鏈接到本專業(yè)的revit建模模版中，利用“復(fù)制／監(jiān)視”功能里的“使用當(dāng)前鏈接”將鏈接軸網(wǎng)轉(zhuǎn)為自己的模型軸網(wǎng)進(jìn)行建模。
2.2各專業(yè)內(nèi)部的協(xié)調(diào)
將CAD圖紙導(dǎo)入revit軟件進(jìn)行建模，把二維圖紙中錯綜復(fù)雜的線條轉(zhuǎn)化為具有參數(shù)化、信息化、可視化特點(diǎn)的三維模型，每個MEP設(shè)計師在建本專業(yè)模型時應(yīng)首先避免本專業(yè)內(nèi)部綜合管線的碰撞，如在同一標(biāo)高同一軸線上出現(xiàn)風(fēng)管、水管及其他管線或者設(shè)備時宜適當(dāng)翻轉(zhuǎn)避讓，基本的原則是小管讓大管、風(fēng)管讓水管、無壓管線讓有壓管線、水管不得翻越橋架[3]，同時水暖電管線應(yīng)避開穿插風(fēng)井和梁柱，建筑建模師應(yīng)當(dāng)為CAD圖紙上有要求的部位預(yù)留孔洞，保證后期管線放樣能順利通過，減少錯漏碰缺和變更發(fā)生，提高后期工程的質(zhì)量和效率（如圖1）。
2.3統(tǒng)一協(xié)調(diào)
將建好的各專業(yè)revit模型導(dǎo)出 dwfx格式的文件（此格式可保證原始模型中各組分的材質(zhì)顏色不變，方‘便后期查找碰撞點(diǎn)的位置及出施工效果圖），用來對不同專業(yè)的模型進(jìn)行碰撞檢查。
3 碰撞中的協(xié)同
通過Navisworks軟件對管線、墻、梁柱進(jìn)行綜合碰撞檢查，首先將整個項(xiàng)目的模型（建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電）鏈接到一起（圖2），根據(jù)實(shí)際情況做硬碰撞或者間隙碰撞，間隙碰撞又稱軟碰撞可以為兩個構(gòu)建做定間距碰撞檢查，多用于檢查局部區(qū)域的凈高是否達(dá)到要求，如復(fù)雜能源站機(jī)房內(nèi)部設(shè)備間距是否滿足后期維護(hù)間距的要求、地下車庫的凈高是否便于往來車輛自由出入。Navisworks中軟碰撞的功能極大地彌補(bǔ)了revit中碰撞檢查在空間協(xié)同上的不足，利用此功能可以在虛擬三維建筑模型中檢查各項(xiàng)設(shè)計參數(shù)，這樣，以往CAD圖紙E紛繁復(fù)雜的管線綜合排布在可視化的模型之下就顯得清晰明了，施工方可依此從任意方位查看管線及構(gòu)件的空間排布情況，便于施工。
依據(jù)Navisworks導(dǎo)出的碰撞報告（表1）再重新對模型進(jìn)行協(xié)調(diào)更改，對報告中出現(xiàn)碰撞較多的一些節(jié)點(diǎn)，BIM工程師需要從施工實(shí)際出發(fā)互相協(xié)調(diào)找出問題的解決方法。當(dāng)revit模型較復(fù)雜無法快速定位碰撞點(diǎn)時可依碰撞報告中碰撞點(diǎn)的ID號用“查找／替換”命令進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后修改。修改的基本原則是管線、設(shè)備應(yīng)避開與柱子的碰撞，當(dāng)防火卷簾與機(jī)械設(shè)備相沖突時在不違反防火規(guī)范的前提下對其作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整避免碰撞，為無法穿墻的管件重新在模型上打洞使其順利通過，這樣可以有效地避免土建施工方竣工后安裝風(fēng)管設(shè)備時出現(xiàn)返工鑿洞的情況，模型的建立修改都應(yīng)為真實(shí)的施工做準(zhǔn)備，盡量多地提前解決施工中可能會遇到的隱患問題。
根據(jù)Navisworks漫游的功能選“真實(shí)效果”中的“第三人”的命令從建筑的底層場地走到樓頂做一個實(shí)時的動漫模擬視頻，并將其從軟件中導(dǎo)出來發(fā)給甲方、施工方、業(yè)主方，讓他們體驗(yàn)下即將施工建成的建筑的內(nèi)外體量構(gòu)造、家具擺放、裝潢材質(zhì)渲染的效果，以可視化的模型為依托，這樣便于業(yè)主方根據(jù)需要提出貼近實(shí)際應(yīng)用的修改意見。
4 后期的協(xié)同
4.1能耗對比中的協(xié)同
將賦予參數(shù)化了的revlt模型導(dǎo)出IFC格式的文件，再通過轉(zhuǎn)化插件IFCtoIDF將IFC轉(zhuǎn)化為IDF格式的文件導(dǎo)入Energyplus中，Energyplus是集建筑負(fù)荷、空調(diào)選型、設(shè)備性能于一體的能耗模擬內(nèi)核分析軟件[4]，它能自動提取IDF格式中revlt模型的參數(shù)無需另外建立體量模型，依據(jù)revit建模時劃分好的熱區(qū)信息和建筑構(gòu)件信息對整棟建筑和兩管制風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)及機(jī)房專用風(fēng)冷型空調(diào)進(jìn)行實(shí)時模擬運(yùn)行能耗分析，根據(jù)實(shí)時運(yùn)行的數(shù)據(jù)與最初設(shè)計時的能耗參數(shù)進(jìn)行比對分析，然后根據(jù)LEED認(rèn)證的具體標(biāo)準(zhǔn)對各類因數(shù)（如窗墻體、地板材質(zhì)及室內(nèi)溫濕度、通風(fēng)方式）進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)（圖3）。
4.2協(xié)同中的運(yùn)營維護(hù)
將BIM建筑信息模型導(dǎo)人archifm．net中根據(jù)開發(fā)商提供的自助云服務(wù)利用CAFM軟件實(shí)現(xiàn)對建筑的全生命周期進(jìn)行管理。
根據(jù)與租戶所簽合同的具體要求將模型圖按需進(jìn)行劃分，做到每個模型空間都能落實(shí)到戶實(shí)現(xiàn)以模式定位的租賃管理；依模型中設(shè)備的內(nèi)置信息參數(shù)生成設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)周期表，制定出維護(hù)的工程量清單然后按周期進(jìn)行批量維護(hù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的維護(hù)管理；archifm中的財務(wù)管理可以與Oracle ERP等財務(wù)系統(tǒng)整合管理CAFM合同，形成以總投入（前期建設(shè)、后運(yùn)營）為核心的預(yù)算造價圖以此進(jìn)行項(xiàng)目回收期的綜合評估分析。
5 結(jié)論與展望
BIM可以有效地解決二維CAD圖紙?jiān)诳臻g放樣融合協(xié)調(diào)方面的不足，它的協(xié)同設(shè)計可以將雜亂的線條圖紙賦予三維立體條理清晰的虛擬模型，給參與項(xiàng)目的各方帶來真實(shí)的建筑體量信息模型。但也存在著一些不足之處：現(xiàn)有BIM軟件revit中族庫文件不全，在一些大型項(xiàng)目（比如能源站）的建模中需要耗費(fèi)BIM工程師大量時間去建不同的族文件來適應(yīng)項(xiàng)目模型的需要，從而降低了協(xié)同設(shè)計的整體效率，期待軟件廠家不斷更新出適應(yīng)模型需要的本地化族庫[5] ；設(shè)計院建模的最終目的是用來指導(dǎo)施工單位施工，這對施工方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的BIM軟件操作水平以及施工現(xiàn)場電腦軟硬件要求都比較高，一時還難以普及推廣；建筑行業(yè)內(nèi)關(guān)于BIM的規(guī)范性條文較少，有待進(jìn)一步完 善。
6摘 要：
本文以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合中國移動淮安呼叫轉(zhuǎn)移中心工程實(shí)例，從revit暖通信息模型構(gòu)建和Navisworks在管道綜合設(shè)計中的運(yùn)用為出發(fā)點(diǎn)，由點(diǎn)到面全面闡述BIM協(xié)同設(shè)計的思維在工程項(xiàng)目中的運(yùn)用以及對BIM后期發(fā)展的展望。
