BIM技术在机电工程施工阶段的应用研究

丁柯

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

1 引言

作为一种新型建筑生产力工具，BIM技术主要在企业经营管理、项目设计、施工等方面进行信息数据的处理和分析，然后将这些数据进行可视化展示。与传统施工方法相比，BIM 技术具有可出图、可协同、可视性和可模拟性等众多优点。它改变了原有的施工方式，应用在设计、施工、运维等建筑全生命周期阶段。用BIM技术合理指导现场施工，强化进度、成本、质量、安全等管理，可使施工管理更有序、更有效。

2 机电工程施工的特点

机电工程是建筑工程施工的重要组成部分，了解机电设备安装项目的特点，有利于工程的顺利进行，以及科学合理地使用施工技术。

2.1 涉及面广

机电工程施工涉及专业和分项众多，主要包含电气系统、给排水系统、通风系统和消防系统等，且机电工程项目贯穿在设备的购置、安装与调试等过程中，参与单位多、专业多，对协同工作能力要求较高。

2.2 项目体量大，新技术要求高

机电工程施工环节需及时引入新材料、新工艺、新设备，以提高安装技术的质量。与土建工程相比，机电设备安装工作最明显的差别体现在质量评价方法、工程验收方法和运营维护方法上。由于机电设备安装材料种类繁多，施工方法繁琐，所以，在机电设备安装环节上，要投入大量的人力、物力，同时要求技术人员具备丰富的实践经验[1]。

3 BIM 技术在机电工程施工中的具体应用

3.1 建立组织机构

BIM技术不单单是一种设计工具，还被广泛应用在工程管理中。应用BIM 技术需要建立完善的组织架构，关键要明确责任和合理分工。BIM 技术运行组织架构见图1。

图1 BIM 应用组织架构

①项目施工前，BIM主管和BIM经理要统筹安排BIM应用介入的阶段节点、分项工程和各小组的任务分工，并对实际应用结果进行监督检查。

②在项目实施过程中，建模组主要根据不同施工阶段，进行模型搭建，输出碰撞检测报告，根据现场反馈调整模型。

③应用组根据三维模型及施工组织计划，基于BIM 数据调整现场施工，协调工程进度，控制工程造价，定期对各方施工生产数据进行比对，及时修复偏差[2]。

3.2 机电工程BIM模型的搭建及调整

在机电建模之前，需要组织专业人员对各专业施工图纸进行会审，及时发现图纸中的丢项、落项问题，提前将图纸中出现的错项问题反馈给设计院。

3.2.1 搭建模型

在模型建立前，首先根据工程的复杂程度估算建模工作量，对复杂度不高的项目，各专业技术员在完成图纸会审工作之后，便可以开始按照各自的图纸进行建模工作，各专业建模完成后，就要对各专业模型进行合成，并对每层管线的纵向碰撞进行调整、避让；对非同层管道，基本不用考虑交叉碰撞问题。但是面对较为复杂工程时，直接翻模合模后进行碰撞检测通常会发现大量碰撞点，模型调整会耗费大量人力，针对这类情况，需要技术人员在建模前对图纸进行理解分析，对各专业管线制定大致布置方案，再进行模型搭建，可节省后期人工模型调整的时间[3]。

技术人员在建立模型时，不仅要绘制各种管线的规格、位置和高度，还需在模型中加入价格、型号、供应商名称等数据。为精细的成本管理奠定了良好基础。

3.2.2 碰撞统计

建立模型后，可以利用轻量化BIM漫游软件，统计出各专业管线的碰撞情况，找出碰撞点，并逐个加以解决，重点整理管线之间的硬碰撞问题，并进行调整。

3.2.3 管线综合调整方法

①管线综合时，遇到局部不能满足标高要求的情况，首先考虑部分管线是否可以移位，选择最有效的调整方法。

②当管线无法移位时，要考虑风管是否可以变截面，原则是不改变风管的截面积。

③前两个方法调整后还无法避免碰撞，就要与结构工程师进行跨专业的沟通，看是否可以安排部分管线穿梁安装。安排管线穿梁的原则是尽量安排有压管、小管道穿梁，一是有压管穿梁套管预留无需考虑管道坡度，二是小管道穿梁不会破坏梁的主筋，确保结构的安全。

④遇到穿梁情况，首先要与设计师进行沟通，看是否存在设计余量，可否更改设计、将管线的规格适当缩小，缩小的程度必须确保系统的安全运行。

⑤上述的方法都无法解决，需要与业主方协商，适当降低标高、牺牲一定的使用空间满足管线综合的需要。

3.3 BIM5D施工过程管理

BIM5D 是基于BIM 的施工过程管理工具，可以通过BIM模型集成进度、预算、材料、施工组织等关键信息，对施工过程进行模拟。在空间三维上再加上进度和成本两个维度，重新拓展了认识BIM的视角，并将为BIM贯穿整个建筑生命周期的其他方向，拓展更多维度。

BIM5D 模型包含最基本的3D 模型，除此之外还包括了4D 维度，BIM 的第五维度与3D和4D（时间）相关联，允许参与者随着时间的推移可视化其活动和相关成本的进展情况。基于BIM5D，成本管理将变得更有价值。BIM5D 也与现场项目交付阶段相关，使用可靠的4D 程序数据，可以跟踪项目实际过程中的预测和实际花费，对每月的成本报告和预算很有帮助[4]。

4 BIM 技术在机电工程施工阶段的应用价值

1）有利于加快施工进度

①通过构建三维模型，直观展示建筑物的结构、各设备的安装状况和管线排布，可以降低错误率，加快施工进度。

②基于BIM的施工管理系统，可以合理安排每位施工人员每天的施工任务和机械使用，降低人员的窝工率和机械的闲置率，提高施工效率。

③基于BIM的装配化施工，尤其通过产品预制，在保证进度、美观的同时，减少现场制作的施工时间，加快施工进度[5]。

2）有助于节省造价

第一，通过BIM 算量软件，可直接统计出模型中各种材料的工程量，通过碰撞检验和模型深化，可降低返工率，也可减少各种建材的浪费，在保证安全和使用要求的前提下，可直接降低成本。

3）有利于保证施工质量

通过BIM模型进行交底，并在施工现场明显位置张贴工法二维码，以及施工管理系统中技术、质量的相关要求，可以让所有施工人员随时随地了解正确的施工方法，提高工作质量[6]。

5 结语

BIM 技术在机电工程中的应用越来越广泛，不仅能在设计上提高效率，还能在工程现场对材料进行精细管理，对进度进行可视化管理，还能解决机电工程预留问题等。这些问题的解决，使BIM技术在现代建筑工程中的应用势不可挡，成为机电安装工程的重要辅助手段。