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1 在机电工程设计中应用BIM技术的优势

1.1 减少二维设计工作量

设计过程中采用BIM三维设计，即将三维设计前置，可减轻二维设计工作量。部分管线设计调整完毕确认无误后，可直接导出二维设计图纸，而由BIM模型导出的二维设计图纸准确度更高，可减轻后续施工配合的工作量。

1.2 减少接口施工问题

机电工程专业种类多，管线复杂且密集，后续施工单位深化较为困难，通过采用三维BIM设计，方便施工单位进场前对设计成果进行核查，也可以方便解决各类接口问题，避免后续施工深化带来的错误，节省后续施工返工费用，缩短施工周期。

1.3 提升设计、施工质量

机电工程三维设计需要各个系统专业直接参与进来，各专业使用一个设计平台和相同的模型，实现信息共享，各专业通过建立和深化不同阶段的模型，可增强设计单位之间的沟通与交流，实现设计过程可视化，使设计视野更宽广，专业涉及更丰富，减少设计过程中的协调量。后续的会审以及组织的模型验收需要建设单位、施工单位、运营单位参与进来，通过不同单位的审查和会审，提升模型设计质量。在后续施工过程中将模型颗进行深化应用，不仅可以提升施工安装质量，也可以减少设计变更。

1.4 方便后期运维管理

方便后期运维管理是机电BIM设计的重要目的。将运营单位的需求提前落实到BIM设计过程中，并在后续审查和验收阶段加以落实，如阀门检修空间不足、管线检修空间不足、机房通行空间受限等问题提前进行落实解决，既方便后续运营单位使用，又减少后期运维检修费用成本。

2 在机电工程设计中应用BIM技术存在的问题

2.1 土建模型不准确

轨道交通建设周期长，通常为5年。设计与施工过程中受外部干扰大，经常存在各类变更调整的情况，而部分土建模型未能及时更新，导致实际施工完成与BIM模型不一致。部分土建模型设计人员未能准确建模，或者未能落实下游专业要求，造成后续机电设计过程烦琐，甚至出现后续施工变更的情况。

2.2 设备模型位置不对应

由于车站强弱电机房较多，受土建条件制约，部分强弱电房间空间狭小。受各类设备招标周期的制约，部分建模的机电设备模型外形尺寸与实际设备尺寸不一致，部分甚至出现房间调整的情况。部分系统专业设计人员对模型准确性的重视度不够，导致放置的设备位置与实际现场未能保持一致，而强弱电机房内通常存在各类风口、多联空调室内机、冷凝水管、气灭喷头，风口或者多联机室内机出风口、气灭喷头经常位于设备上方，最终出现施工拆改、设计变更的情况。

2.3 设备族相对不准确

车站通风空调设备尺寸比较巨大，主要有组合式空调机组、冷水机组、柜式空调机组、组合式风阀、大型轴流隧道风机等。受设备招标制约，设备族不能及时准确更新，通长采用相似或者前期线路使用的设备族，造成风管以及水管设备接管不一致，甚至出现无法接管，需要重新布置管线的情况[1]。

3 BIM技术在机电工程设计中的具体应用

机电BIM设计采用工作集协同工作模式，在工作集模式下，参与建模的所有专业均在同一中心文件下作业，在设计工作权限的获取和释放过程中，可以较好地实现各专业管线的新增和调整。

机电BIM设计涉及众多机电设备和管线，主要涉及通风、给排水、强弱电工程。在模型建立前，需要提前设置各系统参数，主要包括各系统所需的管线材质、管线大小以及管线颜色，然后对所需设备族、阀门以及构件族进行加载，以顺利搭建系统和设备模型。

3.1 通风空调设计

通风空调存在大量的管线以及设备，其中，风管管线尺寸大且多，安装空间要求高。车站通风空调系统主要包括车站大小系统、车站隧道通风系统、空调水系统以及备用空调系统等。BIM建模主要包括各类大小系统风管、冷冻冷却水管、多联空调系统冷媒管、风机（含天圆地方、软接头）、组合式空调机组、组合风阀、整体片式消声器、风管、风管支吊架、管道消声器、电动风阀、手动调节阀、防火阀、防烟防火阀、静压箱、风口、柜式空调机组、风机盘管、多联空调室内机、冷凝水管、冷冻冷却水泵、冷却塔、冷水机组、水处理器、分集水器等。

3.2 给排水与消防设计

车站给排水与消防主要包括车站雨水系统、污水系统、生活给水系统以及消火栓系统，系统种类多，阀门附件相对较多，此次建模主要包括室内消火栓、消防水泵、水管、管道配件、自动排气阀、手动蝶阀、闸阀、电动蝶阀、泄压阀、压力表、倒流防止器、冲洗栓箱、潜污泵、止回阀、地漏以及灭火器箱、水基灭火器等[2]。

3.3 气体灭火系统设计

车站气体灭火系统通常采用IG541有管网气体灭火系统，建模范围包括气瓶、气流单向阀、集流管、高压软管、减压装置、压力开关、选择阀、安全阀、末端喷头等。

3.4 强电系统

车站强电系统主要分为车站设备动力配电系统、照明以及疏散指示系统、供电系统。模型建模范围主要包括电动隔离开关、回流箱、电缆支架、36kV GIS开关柜、1500V直流开关柜、负极柜、整流变压器、再生制动能馈装置、升压隔离变压器、0.4kV变压器、整流器柜、交流电源屏、蓄电池盘、控制信号盘、排流柜、环控控制柜、消防风机控制柜、配电箱、照明灯具等[3]。

3.5 弱电系统

弱电系统涉及FAS、BAS、综合监控、通信信号等专业，设备机房较多，机房内各类设备种类多且尺寸大小不一，另外走道内存在大量桥架管线穿越。建模包括各弱电专业控制柜、控制箱、火灾报警控制器、自动灭火集中报警控制盘、分区灭火控制盘、智能光电感烟探测器、消火栓按钮、警铃、消防电话主机、设备机柜、车站工作站显示器、车站IBP盘、配电盘、车站控制室操作台、消防立柜等。

3.6 管线综合

（1）综合管线排布。地铁管线空间有限，但管线密集，种类繁多且规格大小不一，特别是设备区走道，需要在有限的空间内集中进行安装，通常受施工先后的影响，相互干扰大，协调困难。以往采用的二维综合管线图纸平面复杂，管线密集复杂处仅以节点或者剖面进行显示，不够直观。另外传统二维设计各专业系统在各自的图纸单独绘制，设计过程中缺乏相应的沟通与交流，导致后续施工困难，管线存在各类碰撞，甚至出现拆改、变更以及工期延误的情况。机电工程各专业采用BIM技术在同一平台进行协同操作，设计和沟通过程直观。BIM设计除了可以生成二维管线综合平面图及相应的剖面图，还可以对相对复杂的部位进行三维直观展现，通过不同角度的检查和浏览，可以较快发现管线碰撞以及细节不完善等问题，设计更加精细化，为后续施工提高施工效率与施工质量、减少返工以及规避风险提供了很大的帮助。

（2）管线碰撞检测。BIM设计可以根据自带的管线碰撞检测功能，直观地排查管道与土建结构之间的碰撞，通过图片导引和及碰撞点的ID编号，可以迅速定位碰撞位置，并及时进行修改调整，传统的二维设计则不具备这个功能。

（3）管线、吊架预制。车站机电工程存在较多管线（风管、水管、桥架）和支吊架（综合支吊架、抗震支吊架）。BIM技术既可以对风管三通、弯头等异形构件进行优化和参数调整，还可以对水管的阀门、桥架等按照工厂预制加工的要求添加标准族库构件，保证管件、阀门等构件与实际招标设备实物一致[4]。另外，冷水机房的施工存在大量明火焊接，施工存在安全隐患。BIM技术可以根据冷水机房内管线布置情况、构件以及管线安装的空间条件和连接的方式，将设计深化后的管线进行分组和分段拆解，结合每段管线的尺寸和支吊架安装的位置，出具预制件和构件施工图纸以及工厂加工图纸，以便后期工厂采用自动化技术进行加工制造，再运至现场进行施工安装，可以显著提高施工安装效率，提高安装的准确度，减少明火焊接，使施工环境更加安全[5]。

4 结束语

BIM技术可以在机电工程的设计过程中实现可视化设计的要求，在设计过程中可以随时检查管线设计、碰撞情况，更好地展示空间模型，最大限度地减少设计错误，并且模型构件自身携带重要的信息，可对全寿命周期设计过程中各个阶段的信息交流和共享起到极大的促进作用。虽然BIM模型设计周期相对较长，但其可以显著减少后续工作量，也可以为后续施工以及运营管理提供便利，因此BIM技术必然是未来地铁设计行业的大势所趋。