技術(shù)前沿：BIM技術(shù)在支架領(lǐng)域的運(yùn)用

1、技術(shù)前沿：bim技術(shù)在支架領(lǐng)域的運(yùn)用 1 bim背景介紹 1.1 bim技術(shù)的發(fā)展 bim（building information modeling，建筑信息模型）作為覆蓋建筑全生命周期的數(shù)字信息平臺(tái)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，仿真模擬建筑物的真實(shí)信息，對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性等五大特點(diǎn)。機(jī)電安裝工程的深化設(shè)計(jì)從二維到三維，從計(jì)算機(jī)繪圖到協(xié)同設(shè)計(jì)，再依據(jù)運(yùn)用bim技術(shù)深化設(shè)計(jì)后的圖紙進(jìn)行施工。bim取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式是必然趨勢(shì)。其表現(xiàn)在： 一是設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，能夠有效地處理建筑，結(jié)構(gòu)以及機(jī)電設(shè)備等各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)間的碰撞問題，能在建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞

2、問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)可視化的協(xié)同設(shè)計(jì)變更。空間信息更加充分的呈現(xiàn)，有利于各個(gè)專業(yè)進(jìn)一步的深化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化施工程序，更利于施工現(xiàn)場(chǎng)的管理與縮短工期； 二是施工進(jìn)程的模擬性，可將原本需要在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)的建造過程，在 bim模型中預(yù)先進(jìn)行模擬建造，從而把實(shí)際安裝過程中遇到的問題提前演練出來，加以修正與預(yù)防；在構(gòu)件預(yù)制、材料堆放等方面，通過演練與模擬也可以提供精確的信息和更優(yōu)化的材料堆放點(diǎn)，從而確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工； 三是建筑性能的優(yōu)化性，除了可進(jìn)行節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化外，還可進(jìn)行4d（加上時(shí)間軸）、5d（加上成本軸）模擬實(shí)現(xiàn)施工時(shí)間流程和成本控制，通過項(xiàng)目?jī)?yōu)化將設(shè)計(jì)方案

3、和投資回報(bào)分析結(jié)合起來，計(jì)算出設(shè)計(jì)變更對(duì)投資的實(shí)時(shí)影響，從而最大限度地減少高成本的風(fēng)險(xiǎn)。 1.2 傳統(tǒng)支架到抗震支架的衍變 在地震中建筑機(jī)電設(shè)備的損壞，包括消防管道，油電煤氣，通風(fēng)等管線的損壞。消防管道的損壞直接導(dǎo)致消防功能失效，同時(shí)地震引發(fā)火災(zāi)等次生災(zāi)害使得生命財(cái)產(chǎn)的損失，甚至超過建筑物破壞等直接災(zāi)害導(dǎo)致的損失與人員的傷亡。由此，建筑物的全面抗震設(shè)防不應(yīng)僅僅局限于建筑主體結(jié)構(gòu)的設(shè)防，機(jī)電設(shè)備同樣必不可少。因此，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布gb 50981-2014建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范將于2015年8月1號(hào)正式實(shí)施。 建筑機(jī)電抗震支撐系統(tǒng)始于美國。在中國現(xiàn)有建筑行業(yè)以及支架構(gòu)件的“工

4、廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝”的諸多優(yōu)勢(shì)的帶動(dòng)下必將迎來一場(chǎng)創(chuàng)新式的技術(shù)革新。抗震支吊架對(duì)傳統(tǒng)的支吊架的體系更是迎來一次技術(shù)的跨越，正因傳統(tǒng)的cad，2d視圖對(duì)現(xiàn)有的建筑行業(yè)很多方面難以體現(xiàn)，對(duì)抗震支架和成品支架的現(xiàn)場(chǎng)安裝方面更難做到與周圍空間環(huán)境的精確匹配，造成材料與人力的浪費(fèi)。 2 bim技術(shù)在支吊架系統(tǒng)中的運(yùn)用 2.1設(shè)計(jì)階段 bim是團(tuán)隊(duì)化作業(yè)，它的協(xié)同模式可以實(shí)現(xiàn)集團(tuán)設(shè)計(jì)，共享建筑內(nèi)的所有信息，實(shí)現(xiàn)高效率的設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理，如magicad軟件的核心便是建立一個(gè)項(xiàng)目管理，從而各專業(yè)共同配合，整合方案，從而達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)。應(yīng)用bim設(shè)計(jì)流程可以縮短設(shè)計(jì)周期，如上海迪士尼樂園的標(biāo)志性建筑奇幻童話城堡便是

5、全程運(yùn)用bim技術(shù)從設(shè)計(jì)到施工全程管理控制。對(duì)于各專業(yè)因?yàn)椴煌能浖?，revit architecture、revit mep在各領(lǐng)域有更強(qiáng)的專業(yè)體現(xiàn)，對(duì)于抗震機(jī)電中所用到的抗震支架與普通承重吊架更是預(yù)建參數(shù)化的族之后直接對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)入布置。相比cad更重要的特點(diǎn)是為導(dǎo)入的族可自動(dòng)附著、捕捉系統(tǒng)中的管道，標(biāo)高。 除此外，bim對(duì)于安裝支架的后期材料統(tǒng)計(jì)帶來的極大便利是傳統(tǒng)cad所不具有的，大到材料數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，小到每一個(gè)支架類型的屬性。revit插件的材料統(tǒng)計(jì)如圖（5）圖（1） 基于bim的材料管理不僅僅只是一個(gè)深化設(shè)計(jì)-預(yù)制加工-物流追蹤-現(xiàn)場(chǎng)安裝的物流管理，而是一個(gè)建造全過程的信息管理，譬如歐

6、美的裝配式支架流程：預(yù)埋件過渡橫梁懸吊式支吊架，而預(yù)埋的位置是否準(zhǔn)確更離不開bim的模擬與施工的結(jié)合。 此前交付運(yùn)營(yíng)的上海地鐵11號(hào)線龍耀路車站的技術(shù)資料中有這樣一組數(shù)據(jù)：該站機(jī)電設(shè)備安裝工程應(yīng)用bim技術(shù)，建立數(shù)據(jù)模型，事前檢測(cè)各類管線碰撞112處，自行規(guī)避93處，報(bào)設(shè)計(jì)修訂19處，大幅減少各專業(yè)摩擦、返工和誤工，有效降低費(fèi)用30%，節(jié)省工期約10%，并為后期維護(hù)管理帶來潛在效益。 bim除了能風(fēng)力計(jì)算，水力計(jì)算之外，亦能結(jié)合ansys、abaqus等力學(xué)分析軟件對(duì)支架部件進(jìn)行受力分析，以檢驗(yàn)其載荷、以及錨栓對(duì)結(jié)構(gòu)所造成的破壞力是否符合相應(yīng)的力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。 3 我們公司bim技術(shù)的運(yùn)用 3.1建

7、立支架bim模型及支架碰撞空間碰撞檢測(cè) 如下圖（2）（3）是分別用cad和revit做出的效果圖：圖（2）圖（3） 從bim圖中直接讀取的碰撞點(diǎn)便直觀表現(xiàn)了故障情況。設(shè)計(jì)階段盡早的解決管道位置在空間上的沖突，能夠有效的調(diào)節(jié)管線的空間位置，增加建筑的凈空，也有利于支吊架對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)電系統(tǒng)的附著和避讓。支架布置完成后，進(jìn)行管線綜合，對(duì)綜合后的管線進(jìn)行碰撞檢測(cè)。統(tǒng)計(jì)管線碰撞數(shù)量，定位碰撞位置，進(jìn)行路由修改，再次進(jìn)行管線檢測(cè)。直到無碰撞管線排布才算完成。見圖（4.1，4.2）圖（4.1）其流程一般為：圖（4.2） 3.2錨栓間距檢測(cè) bim技術(shù)在支架方面的設(shè)計(jì)將會(huì)帶來更加便捷，可視化和可控性的管理

8、。下圖（6）為傳統(tǒng)支架與抗震支架（雙向支撐）對(duì)比。 利用bim技術(shù)建模的可視化功能，顯示成品支吊架垂直槽鋼及抗震支吊架的斜撐桿，各專業(yè)協(xié)調(diào)處理保證各種支架有足夠的安裝空間。對(duì)于錨栓的檢測(cè)，詳見發(fā)表后的文章，此處省略。 國內(nèi)現(xiàn)有支架安裝分成普通承重支架，成品支架，抗震支架等都是由三方分開安裝而成，利用bim技術(shù)，能直觀的看到安裝的竣工模擬圖，而抗震支架從性能載荷上能替代其余兩種支架，因此在設(shè)計(jì)階段利用bim技術(shù)的協(xié)同作用，將三種支架進(jìn)行最優(yōu)化整合，能摘除重復(fù)的支架，以達(dá)到精簡(jiǎn)預(yù)算，提高整體美觀程度。支架的整合優(yōu)化及預(yù)制裝配，是安全高效、節(jié)能環(huán)保、文明施工的必然選擇，而bim技術(shù)的應(yīng)用也必將成為支

9、架行業(yè)利用的必要技術(shù)手段。圖（6） 3.3管線綜合 3.3.1各專業(yè)間的協(xié)調(diào)要求 綜合管線圖繪制過程中暖通、給排水、強(qiáng)電、消防、弱電等各專業(yè)之間及機(jī)電安裝各專業(yè)與裝飾專業(yè)之間應(yīng)緊密配合，相互協(xié)調(diào)，且應(yīng)遵循以下原則。 各專業(yè)的管線發(fā)生沖突時(shí)的一般避讓原則是：有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的。管線綜合協(xié)調(diào)過程中還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合布置。 各專業(yè)每個(gè)區(qū)域最終出圖時(shí)，剖面圖、平面圖所表現(xiàn)的位置、標(biāo)高應(yīng)保持一致。在綜合管線協(xié)調(diào)過程中，剖面圖做調(diào)整時(shí)，平面圖也做相應(yīng)調(diào)整。 應(yīng)考慮到空調(diào)水管、空調(diào)風(fēng)管保溫層的厚度?？紤]與電氣橋架、水管外壁、墻柱的最小距離，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定各管線

10、間的距離。空調(diào)冷熱水管布置時(shí)應(yīng)考慮管道坡度，考慮設(shè)備、管路的操作空間及檢修空間。不同專業(yè)管線間距離，必須滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。 應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)有清楚的了解，注意建筑標(biāo)高及結(jié)構(gòu)標(biāo)高間的差別，以及不同區(qū)域的吊頂標(biāo)高的差別，混凝土底板的厚度，柱子大小，鋼梁大小，是否有斜支撐等。應(yīng)了解裝飾具體做法，了解吊頂標(biāo)高、墻面做法等相關(guān)內(nèi)容。 3.3.2管線布排及空間整合 利用bim技術(shù)進(jìn)行管線綜合布排，具體步驟如下： 用bim 技術(shù)對(duì)走廊管線進(jìn)行三維建模，剖面圖及三維模型；生成2d圖時(shí)，自動(dòng)附著、捕捉系統(tǒng)中的管道及標(biāo)高； 根據(jù)空間要求，必要時(shí)可更改水管走向（在剖面中上下左右調(diào)節(jié)位置），風(fēng)管形狀（譬如800*7

11、50可改為1000*600，這樣可節(jié)約吊頂空間），強(qiáng)電還需考慮放置電纜空間與檢修空間； 重新整合管線走向，更改bim模型及2d圖紙。 整合后的bim圖如下：3.4施工階段 設(shè)計(jì)與施工之間的協(xié)調(diào)更改一直是施工的重點(diǎn)難題，特別是在支架領(lǐng)域，由于支架是附著在管道以及結(jié)構(gòu)上的，相比于水管、橋架、風(fēng)管更需要精準(zhǔn)的定位，以及施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際空間環(huán)境等因素。利用傳統(tǒng)的cad預(yù)先所布置的節(jié)點(diǎn)，例如廣州東塔項(xiàng)目，采用抗震支吊架系統(tǒng)，由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝條件，安裝線路與設(shè)計(jì)圖紙有一定的偏差，導(dǎo)致多次施工圖紙變更。bim軟件，在設(shè)計(jì)院所交付的bim圖上直接進(jìn)行布點(diǎn)，充分考慮建筑的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)階段便已考慮支架的生根點(diǎn)。 b

12、im軟件能進(jìn)行智能糾錯(cuò)，去除掉多余、錯(cuò)誤的信息，清理多余的構(gòu)件，重復(fù)圖層，以及刪減未使用的族以縮減圖紙文件大小。除此外，利用bim軟件中的clash detective功能，與管線綜合一樣，支架與管道，墻體之間也能進(jìn)行碰撞檢測(cè)。而碰撞檢測(cè)與調(diào)整并非一步完成。因?yàn)楦鱾€(gè)專業(yè)在調(diào)整碰撞的同時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生新的碰撞，所以管線綜合要多次反復(fù)地進(jìn)行，以便使問題得到解決，避免問題遺留到施工階段。而這些目前項(xiàng)目施工往往需要有經(jīng)驗(yàn)的施工者根據(jù)想象與現(xiàn)場(chǎng)安裝空間位置來決定，同時(shí)會(huì)影響其他專業(yè)的管路的安裝變更。如何組合更節(jié)約材料，更有利于對(duì)管線的綜合管理。bim能更快，更加精準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)出所需的材料，便于材料的把控。更可

13、利用bim技術(shù)直觀的預(yù)推出材料的堆放位置以及補(bǔ)料時(shí)間，大大節(jié)約搬運(yùn)材料的勞動(dòng)力。中國第一個(gè)全bim項(xiàng)目-總高632米的“上海中心”，通過bim提升了規(guī)劃管理水平和建設(shè)質(zhì)量，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，其材料損耗從原來的3%降低到萬分之一。 4.bim技術(shù)的展望 隨著我國城市化的進(jìn)程，建筑機(jī)電安裝行業(yè)快速發(fā)展。資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、施工安全和效率低下的問題日顯突出。因此，安全高效、節(jié)能環(huán)保、文明施工，成為該行業(yè)健康發(fā)展的迫切需求，在此引導(dǎo)下，“工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)裝配” 的發(fā)展方向，逐漸成為機(jī)電安裝行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的必然選擇和趨勢(shì)。bim在數(shù)據(jù)共享、協(xié)調(diào)管理上的功效，將有效控制工程成本，縮短施工工期，提高施工效率。 在災(zāi)害應(yīng)急方面，開發(fā)相應(yīng)災(zāi)害分析模擬軟件，在災(zāi)害發(fā)生前，模擬災(zāi)害發(fā)生的過程，分析災(zāi)害發(fā)生的原因，制定避免災(zāi)害發(fā)生的措施，以及發(fā)生災(zāi)害