基于MagiCAD的工業(yè)園區(qū)機(jī)電深化設(shè)計(jì)應(yīng)用探索

摘

要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，建筑物的功能性日益增加，機(jī)電系統(tǒng)日益復(fù)雜。以某工業(yè)園區(qū)的實(shí)際項(xiàng)目為例，基于Revit平臺(tái)建立該項(xiàng)目建筑信息模型，應(yīng)用MagiCAD軟件對(duì)該工業(yè)園區(qū)模型進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)。主要進(jìn)行了該項(xiàng)目的碰撞檢測(cè)、孔洞預(yù)留、綜合支吊架布設(shè)等分析，完成了項(xiàng)目整體的機(jī)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效規(guī)避了后期返工、材料浪費(fèi)等風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工效率，為大型工業(yè)園區(qū)或類(lèi)似小區(qū)建設(shè)的機(jī)電深化設(shè)計(jì)提供了一種可行的方案。關(guān)鍵詞：機(jī)電深化；工業(yè)園區(qū)；MagiCAD軟件0引言BIM又稱(chēng)“建筑信息模型”，目前已在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用。2002年，我國(guó)引入了BIM的概念。清華大學(xué)葛松培等人于2004年發(fā)表《建筑業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用新概念——BIM》一文，首次向國(guó)人全面系統(tǒng)地介紹了BIM技術(shù)，使得該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)逐步被研究和應(yīng)用。BIM具有可視化、模擬性、可出圖性、共享性、協(xié)同化和可追溯性等特點(diǎn)，在工程建設(shè)中可以實(shí)現(xiàn)三維渲染宣傳展示、快速高精度算量、精確計(jì)劃、有效管控、虛擬施工、減少返工、方便決策等工程價(jià)值。因此，在我國(guó)比較易于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化的建筑行業(yè)，首先迅速掀起了BIM技術(shù)應(yīng)用與探索實(shí)踐的熱潮。隨著B(niǎo)IM的興起，機(jī)電深化領(lǐng)域也有了重大突破。以廣州南沙醫(yī)院的具體項(xiàng)目為案例，利用BIM技術(shù)對(duì)超大型醫(yī)院機(jī)電各部分的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，為后續(xù)大型項(xiàng)目機(jī)電深化奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行綜合應(yīng)用，驗(yàn)證了BIM技術(shù)對(duì)于機(jī)電管綜優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)制定執(zhí)行手冊(cè)，制定BIM管線綜合優(yōu)化組織架構(gòu)等措施，為規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)提供了新思路。孫鑫等人[4]利用工程實(shí)踐案例，與傳統(tǒng)的機(jī)電管線檢查方式進(jìn)行對(duì)比，對(duì)BIM技術(shù)防碰撞檢測(cè)、分析途徑、要點(diǎn)進(jìn)行闡述，進(jìn)一步驗(yàn)證了BIM技術(shù)在機(jī)電深化應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。對(duì)給排水消防系統(tǒng)繁多的三亞財(cái)經(jīng)國(guó)際論壇建筑項(xiàng)目案例進(jìn)行管線綜合分析，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)給排水專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)其運(yùn)用過(guò)程進(jìn)行思考及總結(jié)，為日后這類(lèi)復(fù)雜的建筑機(jī)電深化應(yīng)用提供了一定的參考。本文中的項(xiàng)目案例基于Revit構(gòu)建建筑信息模型，通過(guò)MagiCAD軟件對(duì)大型工業(yè)園區(qū)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)、管綜優(yōu)化、孔洞預(yù)留、綜合支吊架布設(shè)等，并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)項(xiàng)目的機(jī)電模型進(jìn)行深化。本文對(duì)具體案例的分析，具有一定的理論研究?jī)r(jià)值及實(shí)踐意義。1工程概況該工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目總占地面積14046.4m2，由五棟建筑物組成，其中包括廠房、宿舍樓、辦公樓、門(mén)衛(wèi)室和水泵房。該建筑信息模型涵蓋了完整的土建部分和機(jī)電部分，項(xiàng)目BIM三維示意圖如圖1所示，其中機(jī)電部分包含多個(gè)系統(tǒng)——強(qiáng)弱電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)，多個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，每棟建筑物的機(jī)電部分由工業(yè)園區(qū)的外網(wǎng)暖通、給排水系統(tǒng)連接成一個(gè)整體。該項(xiàng)目整體規(guī)模較大，機(jī)電系統(tǒng)全面且復(fù)雜，施工安裝難度大。本項(xiàng)目工程應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)工業(yè)園區(qū)模型進(jìn)行機(jī)電深化的流程圖如圖2所示。2創(chuàng)建項(xiàng)目三維模型2.1機(jī)電模型建立——實(shí)現(xiàn)AutoCAD到Revit的快速翻模相較于AutoCAD，BIM技術(shù)有著可視化、多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)，建筑信息不再局限于二維的平面，可表現(xiàn)為三維立體的模型，能更加直觀、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙所存在的問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)圖紙。在機(jī)電模型建立的過(guò)程中，由于管道錯(cuò)綜復(fù)雜，建模工作大量重復(fù)且繁雜，因此利用紅瓦科技二次開(kāi)發(fā)的插件來(lái)縮短建模時(shí)間，提高BIM技術(shù)應(yīng)用效率?；赗evit平臺(tái)，應(yīng)用紅瓦科技的快速翻模插件如圖3所示，可將CAD圖紙中的建筑信息參數(shù)直接讀取并轉(zhuǎn)化成三維的模型。導(dǎo)入CAD圖紙到Revit中，利用其管道識(shí)別功能對(duì)CAD圖紙的圖層信息進(jìn)行識(shí)取，快速創(chuàng)建給排水專(zhuān)業(yè)模型。對(duì)于數(shù)量繁多的管道附件，可以通過(guò)附件轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后需對(duì)照CAD圖紙對(duì)管道模型進(jìn)行檢查，以確保模型的精確度。其他機(jī)電專(zhuān)業(yè)也可利用該插件將建筑信息參數(shù)轉(zhuǎn)化成建筑信息模型，減少BIM技術(shù)人員的工作量。最后根據(jù)機(jī)電專(zhuān)業(yè)的不同劃分不同的系統(tǒng)，建立一套完善的機(jī)電系統(tǒng)，如圖4所示；并對(duì)每個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)過(guò)濾器，對(duì)不同的機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行不同顏色的設(shè)置，如圖5所示，便于后期統(tǒng)一查找、修改及管理。2.2

全專(zhuān)業(yè)模型匯總構(gòu)建模型的過(guò)程是一次提前模擬施工和校審設(shè)計(jì)圖紙的工作，機(jī)電工程各專(zhuān)業(yè)在平面圖中很難協(xié)同到位，但通過(guò)三維模型的搭建較容易實(shí)現(xiàn)，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)并明確同專(zhuān)業(yè)同類(lèi)型、同專(zhuān)業(yè)不同類(lèi)型、不同專(zhuān)業(yè)之間的碰撞問(wèn)題。將各專(zhuān)業(yè)的模型整合在一起，讓整個(gè)項(xiàng)目在三維環(huán)境下展示，能更直觀、高效、全面地發(fā)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)之間存在碰撞的情況?；赗evit平臺(tái)對(duì)模型進(jìn)行協(xié)同的方式主要有兩種，如表1所示。由于案例工程過(guò)大，機(jī)電模型復(fù)雜，易出現(xiàn)電腦卡頓現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)同時(shí)共享設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，綜合考慮，案例工程通過(guò)文件鏈接的方式，在主文件中插入其他專(zhuān)業(yè)模型的鏈接，完成全專(zhuān)業(yè)的協(xié)同。在插入鏈接的過(guò)程中需要注意一點(diǎn)，各專(zhuān)業(yè)模型的鏈接需放置在同一個(gè)文件夾中，以免后期在主模型中其他專(zhuān)業(yè)的鏈接文件丟失。然后導(dǎo)入建筑CAD平面總圖，設(shè)置正確的圖紙單位，導(dǎo)入圖紙后，分別插入各個(gè)專(zhuān)業(yè)的模型鏈接，利用Revit中的對(duì)齊命令，將鏈接模型中的軸網(wǎng)與CAD圖紙中的軸網(wǎng)進(jìn)行對(duì)齊，可對(duì)模型進(jìn)行精準(zhǔn)定位。各專(zhuān)業(yè)模型匯總整合后，可通過(guò)子面域的繪制，對(duì)子面域的材質(zhì)及顏色進(jìn)行設(shè)置，如圖6所示，完成道路的繪制，導(dǎo)入Revit中族庫(kù)的場(chǎng)景設(shè)備，完成整個(gè)工業(yè)園區(qū)外觀及布局。3機(jī)電深化設(shè)計(jì)后期對(duì)模型進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)，對(duì)工程的實(shí)際應(yīng)用具有非常重大的意義。利用BIM技術(shù)的碰撞檢查功能，發(fā)現(xiàn)沖突的管道、設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)等，可在施工前發(fā)現(xiàn)圖紙存在的不足，及時(shí)修改，以免施工階段出現(xiàn)返工的情況，浪費(fèi)時(shí)間和金錢(qián)。在機(jī)電深化設(shè)計(jì)時(shí)需綜合全局考慮，先保證項(xiàng)目的可實(shí)施性，考慮后期維修是否便利等，再去追求排布美觀等方面。3.1

管綜深化設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的碰撞檢查能提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)中存在的“錯(cuò)漏碰缺”，對(duì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行有效協(xié)同，并在施工前對(duì)圖紙的“錯(cuò)誤”“漏洞”“碰撞”進(jìn)行修改，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，盡可能避免后期施工階段返工，使施工階段更加高效。BIM技術(shù)可以在三維的模擬環(huán)境下，直觀地將錯(cuò)綜復(fù)雜的管道系統(tǒng)立體化展示出來(lái)，應(yīng)用MagiCAD軟件單獨(dú)展示發(fā)生碰撞的位置，導(dǎo)出詳細(xì)的碰撞報(bào)告，便于技術(shù)人員查看具體情況，及時(shí)修改，優(yōu)化調(diào)整圖紙。利用BIM軟件對(duì)室外管網(wǎng)進(jìn)行管線之間、管線與土建構(gòu)件之間的碰撞檢查，生成碰撞報(bào)告。隨后對(duì)每一處碰撞進(jìn)行核查，根據(jù)管線避讓原則（小管讓大管，支管讓干管，有壓管讓無(wú)壓管，施工簡(jiǎn)單的讓施工難度大的），對(duì)所有管線進(jìn)行管線路由優(yōu)化。根據(jù)該原則對(duì)發(fā)生沖突的管道進(jìn)行管綜深化設(shè)計(jì)，確保其具有可實(shí)施性后，再追求實(shí)用和美觀性。應(yīng)用MagiCAD軟件導(dǎo)出碰撞報(bào)告，其中對(duì)發(fā)生沖突的構(gòu)件ID、發(fā)生碰撞構(gòu)件的類(lèi)型有詳細(xì)介紹，如表2所示。對(duì)碰撞報(bào)告進(jìn)行分析，主要管道存在的碰撞類(lèi)型大致如下：（1）由于凈高不足、預(yù)留空間不夠，管道與建筑、結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞；（2）管道標(biāo)高不正確導(dǎo)致風(fēng)管與管道發(fā)生碰撞；（3）管道與管道直接發(fā)生沖突碰撞。根據(jù)不同的沖突類(lèi)型對(duì)三維模型進(jìn)行修改，在Revit平臺(tái)應(yīng)用MagiCAD軟件對(duì)發(fā)生沖突的地方進(jìn)行單獨(dú)展示，如圖7、圖8所示，便于BIM技術(shù)人員查看及修改，修改完成后進(jìn)行碰撞檢測(cè)直至零碰撞。導(dǎo)出的報(bào)告如圖9所示。3.2

孔洞預(yù)留傳統(tǒng)的孔洞預(yù)留施工過(guò)程中存在著“孔洞定位不準(zhǔn)確”“孔洞尺寸不正確”這兩個(gè)主要質(zhì)量問(wèn)題。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，引起這兩項(xiàng)主要問(wèn)題的主要因素有3個(gè)，分別是缺乏科學(xué)的圖紙審查方法、缺乏管線專(zhuān)業(yè)協(xié)同作業(yè)方法和技術(shù)交底不透徹。通過(guò)應(yīng)用MagiCAD軟件可以有效解決這3個(gè)問(wèn)題，在各專(zhuān)業(yè)的模型整合后，對(duì)多專(zhuān)業(yè)模型協(xié)同設(shè)計(jì)，使用MagiCAD插件檢測(cè)出需要開(kāi)洞的位置，并對(duì)模型進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)洞和尺寸標(biāo)注。對(duì)于一些無(wú)法識(shí)別的錯(cuò)誤，對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)洞，后期通過(guò)二維出圖功能將帶有標(biāo)注的圖紙導(dǎo)出，如圖10所示，對(duì)原有的圖紙進(jìn)行改進(jìn)，解決了后期施工階段孔洞尺寸不正確、孔洞定位不準(zhǔn)等問(wèn)題，提高了施工效率。3.3

綜合支吊架布設(shè)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙一般只含有建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣圖紙，并未專(zhuān)門(mén)對(duì)支吊架進(jìn)行圖紙說(shuō)明。因此，對(duì)于綜合支吊架的布設(shè)，主要是靠施工人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，按自身經(jīng)驗(yàn)和國(guó)家規(guī)范進(jìn)行布設(shè)，難以保證支吊架的準(zhǔn)確性和安全性；而且基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的布設(shè)，對(duì)于所需材料并沒(méi)有一個(gè)明確的概念，易造成后期成本的浪費(fèi)，而這些問(wèn)題應(yīng)用MagiCAD軟件可以解決。MagiCAD軟件能夠在三維的虛擬環(huán)境下對(duì)支吊架進(jìn)行布設(shè)，并根據(jù)實(shí)際情況在軟件中設(shè)置對(duì)應(yīng)的參數(shù)，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)核驗(yàn)確保安全性，導(dǎo)出強(qiáng)度核驗(yàn)計(jì)算書(shū)，對(duì)其綜合性能進(jìn)行核驗(yàn)，綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)等多要素進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化修改后導(dǎo)出詳細(xì)的圖紙及清單，這就保證了安全性和準(zhǔn)確性，提高了施工效率，有效避免了材料浪費(fèi)、后期返工等問(wèn)題。4結(jié)論基于MagiCAD軟件在某工業(yè)園區(qū)機(jī)電深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，本文對(duì)大型園區(qū)的機(jī)電深化設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了闡述，通過(guò)分析整理其在不同階段的應(yīng)用成果，得出如下結(jié)論：（1）運(yùn)用MagiCAD軟件的二維出圖功能，可導(dǎo)出孔洞預(yù)留圖紙、支吊架二維安裝詳圖等，得到精確圖紙，便于指導(dǎo)后期施工；通過(guò)在三維虛擬環(huán)境下對(duì)各專(zhuān)業(yè)模型協(xié)同設(shè)計(jì)，可有效