BIM技術在高層建筑機電設計與施工管理的應用價值分析

陳元浩 譚敬勝

摘 ? ?要：本文圍繞高層建筑機電設計與施工管理展開分析，分析BIM技術在此方面的應用情況?，F如今，建筑正向著垂直方向發展，高層建筑日益普及，而就高層建筑來說，保障高層建筑的機電工程施工質量是確保高層建筑質量的重要衡量標準，而BIM技術的應用極大地優化了此方面的設計與施工內容，其具備一定的施工模擬功能，能夠將設計對象以三維的形式呈現，率先預演，制定預案，及時調整，為設計工作與施工管理工作提供巨大技術支撐。本文針對BIM技術在高層建筑中機電設計與施工管理的應用價值進行分析。

關鍵詞：BIM技術;高層建筑;機電設計;施工管理

1 ?引言

BIM技術，即建筑信息模型，建筑業信息化時代的產物，將原本二維圖紙以三維的形式呈現出來，BIM技術為深化施工設計提供了便利。高層建筑具備工程結構復雜，垂直運輸流程雜，基礎施工體量大等建設特點，而BIM技術可輔助施工現場場地規劃，模擬機電管道構造輔助墻體結構施工、模擬模架體系輔助裝配式施工、模擬頂升平臺安裝及運行輔助高層材料施工等方向提供了有力的技術支持，對各類復雜管道機電工程結構進行綜合排布。達到按圖施工的深度，減少材料的損耗，提高利用率，確保順利開展施工計劃。

2 ?機電設計中的運用

2.1 ?管綜優化設計

在高層建筑機電管線中，要充分考慮建筑垂直度的控制，需充分考慮建筑的敏感高度位置情況、管道的導向性和傳輸性，多樓層間內容阻礙作用。如管道坡度問題，給排水管道都屬于無壓管道，唯一動力就是重力勢能，由于傳統圖紙CAD二維平面的局限性，平面設計上的管道，需要另設相應的管道坡度圖，只能表達某坡度的管，其相應的水管交接點很難確定空間定位以及相應高度，以及相應管道的連接方式，設計師使用BIM技術以三維模型更直觀的表達設計的管道的形態，直接可以將重力水管以對應坡度進行布置，樓層間管道相交的部位都可以查閱到空間定點和高度;在布置完布置管線可進行相應的綜合優化，在頁面布局使用逐層遞進法，單管逐漸進行優化設計。在滿足空間要求的情況下，還可以進行其他專業管線的搭建，是以便于進行決策是否有必要進行修改等。

2.2 ?可視化設計

高層建筑，各樓層間各各式管線的數量非常龐大，就會形成管線放置雜亂，地上地下管線互相沖突，主管線與旁線之間的連接極容易出錯，造成管徑與相應內容流量不協調等，因施工造成停水停電停暖氣等事故時有發生，事后排查又將是份龐大的工作量，很難做到高效、精準。設計單位可通過BIM技術構建機電管綜合模型，將傳統的二維圖紙立體化，更生動地展示整體管綜情況、管道閥門和電器設備之間的管線，即時查看相應的施工材料、規格和數量，如高層建筑每層樓不同管道的垂直高度，使施工單位更直觀了解到相應管道購置數量，根據行業管道規范，建筑單位進行管道安裝排布。BIM的三維構造技術可預先整合不同結構工程，讓相關的的設計師了解到該工程的管道預留要求，優化管線的綜合排布，給施工單位提高客觀的施工依據。

2.3 ?碰撞檢查

在繪制完相應的BIM模型后，為確保了相應的管道間的派件設計能夠實行，為測試整棟高層建筑的管道搭建是否能夠流通和安全性檢測，具體分析每層樓的機電凈高，對模型實行碰撞檢查，管道碰撞檢查實為硬碰撞，硬碰撞為管道與實體聯合碰撞與相應的管線綜合進行比較，可將模型構件存在的質量問題直觀導出，與相關施工單位對接進行優化，BIM模型可在任意了解相應的剖面圖，提取該處管線的標高關系。在BIM應用下構建管線系統模型，之后將其導入到Navisworks程序中，實行模式碰撞檢查，可即時導出碰撞檢查報告，報告內容詳細碰撞位置、具體管線構件名稱類型與碰撞物體間碰撞進深情況等信息，快速了解到設計方案缺陷，設計單位可結合規范進行改進，碰撞修改規則如下：例如：小管線讓大管線，直壓管讓無壓管，給水管讓通風管，電管布置在水管上方[1];為工程師設計提供便利，可以對各專業管線進行綜合優化，進一步提高了效率，提升了施工質量管理的水平。

3 ?施工管理中的應用

3.1 ?高層建筑BIM模型

由于高層建筑結構的特點，高層建筑內部的梁柱呈現尤其重要，在結構設計時尤其要考慮到特助構造柱以及深基礎使用。尤其是在高層住宅戶中要，充分考慮構造柱結構的穩定性和支撐作用是設計的難點。高層結構形式多為混合型。高層裝飾工程裝飾多樣性，工程技術含量多、設計要求高。高層建筑的安全性功能多抗風壓，抗震、以及水通和空氣的密閉性要求高。故設計BIM模型可提前對建筑功能有導向作用，并測試相應建筑系統是否文檔，記錄到建筑的工程量，提高工程相應精度高?？商崆澳M高層建筑功能方面的要求，比如具體人防面積、地下停車位構造、施工棚、材料堆放位置等;二是模擬可能會出現在施工過程中的結構問題。憑借BIM技術可視化的特點，BIM模型指向流動的具體位置，還能與設計人員提前溝通要預留孔洞，在相應的墻體、樓板和梁等相應的位置處預留空洞或者預埋件。并且分類對其記錄，設計成型;以便于在實際工程中做精準的預留預埋，提高施工工作的準確性。高層建筑，一般由高層塔樓和地下室組成，工程測量難度大，模型可提前設定到相應高程進行輔助標記，可提前對施工進度與質量的預控。

3.2 ?工程量統計

高層建筑可根據相應樓層應用數據布置搭建，通過應用BIM技術可以精準的統計施工材料用量;在建模時，只要把每一個部件參數化、數字化，需要什么參數就賦予給它，然后從而導出的材料明細表中就得到具體工程中所有材料的詳細信息。當發生設計變更時，設計方與各方溝通后，可及時更新模型，即可得到更新的工程量表。通過應用BIM技術在虛擬建造過程中，可以統計工程所有應用到的材料表。造價單位根據套用預算相關工程定額，最終可以形成預算的精確依據。

3.3 ?智慧工地模擬

由于高層建筑的垂直跨度非常大，在施工組織計劃中必要解決好垂直運輸效率的問題[2]。高層建筑區別于其它建筑，就是有一個垂直交通和管道設備集中在一起的，該部分在結構體系中又起著核心作用，決定高層建筑的整體空間構構成?？刹捎肂IM技術“智慧工地”進行施工現場模擬，樓層核心垂直狀態，利用風向模擬，對建筑進行壓力破壞，利用不同建筑高度采用不同風度進行模擬，可大體計算電梯受力影響來進一步判斷對建筑物的損害，在施工前改變設計方案;施工前從施工場地布置開始就以BIM建模技術，對整體的施工場地內功能區的進行劃分，塔吊的定位、相應機械廠房位置定位、場區道路的規劃進行建模、辦公室和施工宿舍和具體的停車場的規劃、出場路線等進行模擬，實現三區分離;另外還可采用BIM+VR，身臨其境給施工人員體驗安全教育，管理人員充分利用這一技術的優勢開展高層建筑的設計與施工工作。

4 ?結束語

信息化BIM技術是實現綠色施工，對工程行業的發展有著重要的促進作用。在高層建筑的機電設計中用于基礎模型與結構模型的構建工作具有十分重要的應用價值。使得建筑工程復雜的工作實現目標可視化，使之指導性更強，對工程的進度與質量的管控更高效、更便捷，目前BIM技術的發展正在日漸擴展，輔助和指導建筑工程實現各階段目標指日可待。

參考文獻：

[1] 趙國全.大型公共建筑綜合管線布置施工技術[J].建筑工程技術與設計，2015（5）.

[2] 于淼.淺析超高層建筑的施工特點及質量控制措施[J].決策與信息，2015.