曹 杰

机电工程设备会直接影响建筑施工的效率，其重要性不言而喻。随着建筑行业的不断发展，机电安装工程管理方式也在不断创新，尤其是建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术，在施工过程中展现出极大的优势，通过三维可视化的方式能全面管控机电安装项目施工的各个环节，保证工程建筑的整体质量。

1 机电设备安装项目的特点

机电安装是工程项目施工中的重要一环，有以下2 个特点。

（1）覆盖面大。机电设备安装项目涉及的环节较多，包括电气项目、给排水系统项目以及通风系统项目等，且会渗透到各个施工过程中，如设备采购、安装与调试等环节，因此具备的通用性。

（2）项目量大，科技要求高。在大型项目机电设备安装中，因为其对机电设备吊装、设施测试技术的要求很高，要引入大量的新科技及新设备。因为机电设备安装材料种类复杂、施工方法比较烦琐，所以在机电设备安装环节，要投入很多人力、物力，而且需要工作人员具有丰富的实践经验[1]。

2 BIM 技术的特点

可视化。能够使平面设计图纸变为三维图形，进一步完善了构建信息。

协调性。建筑施工项目的环节较多，在此过程中会出现不同专业间的协调碰撞，特别是综合管线、机房及管道走向路径的深化排布等环节，借助BIM 技术可以有效解决这些问题，得到准确的数据信息[2]。

模拟性。在施工过程中对施工环节开展4D 模拟，在三维模型的基础上加入时间维度，可以更加准确、有效地指导施工。随着现代化科技的不断发展，部分工程在实现4D 模拟后进一步完成5D 模拟，即在4D 模拟基础上又加入了造价控制维度，能够有效控制成本消耗。

优化性。BIM 技术的加入使施工各个环节更加清晰，提高了整体施工质量。

可出图性。借助BIM 模型不仅可以绘制常规的设计图纸，而且能通过可视化特点完善优化图纸，进而使工程表达更为细致具体[3]。

3 BIM 技术在机电设备安装工程中应用的重要性

BIM 技术的应用能够使安装施工过程更加透明化，能提前模拟施工各环节并实现动态化监管，根据相关数据合理设计工程模型且进行分析总结，可及时发现其中存在的各种问题并进行优化处理。在以往的机电设计中，各环节工作配合并不好，管线碰撞冲突等问题时常发生，需要进行二次施工，延缓了施工速度，增加了施工成本。而BIM 技术的应用可提前检测管线碰撞情况并及时制定解决方案，大大减少碰撞问题出现的概率。另外，利用BIM 技术中的三维可视化技术能呈现施工后的建筑情况，便于工作人员及时发现其中存在的隐患[4]。同时，建筑工程涉及的环节较多，通过应用BIM 技术可以提高施工效率，保证建筑工程的顺利开展。

4 传统机电安装施工中存在的问题

传统机电安装施工过程中存在一些问题，主要体现在以下5 个方面。

（1）美观度较低。随着社会的不断发展，人们的生活水平也在不断提高，对于建筑的要求也越来越高。现阶段的建筑造型丰富，但仍存在一些问题，如公共区域的灯泡安装错位、淋浴头安装不合理以及地下车库高低不平等现象，极大影响了建筑的整体美观度。

（2）专业管线碰撞。机电工程涉及的专业管线较多，在施工现场经常出现管线碰撞的现象，较为常见的有风管与水管、水管与桥架间的冲突等，对下一项工作的推进造成了阻碍，甚至会进行二次施工拆改，增加了施工成本。

（3）预留洞偏位。预留洞是机电安装工程极其重要的一个环节，不管是居民住宅还是综合体建筑都会存在管道或桥架穿墙现象[5]。如果出现预留洞口偏位或未预留的现象，那么就会对后期的工作造成极大阻碍，使管线施工无法正常开展。

（4）预制加工存在问题。预制加工配件是机电安装施工必须完成的环节之一。在传统施工过程中，预制加工各专业配件需要提前测量配件的长度、宽度以及深度尺寸，因测量方式及管理模式都较为落后，经常出现误差、遗漏等技术性问题，极大影响建筑的整体美观性，同时还存在安全隐患。

（5）材料管理较难。机电安装涉及环节较多，使用材料也较为复杂，由于材料管理模式较为单一，难以全面把控各个环节，增加了材料管理的难度。

5 BIM 技术在机电设备安装施工中的应用

5.1 机电设备管线综合排布

建筑机电需布设多种类型的管线，管线布设是机电安装项目的重要组成部分，管线安装的效率与质量对于机电安装有决定性影响。机电安装系统具体包含给排水系统、通风防排烟系统、供配电系统以及采暖系统等，其设计需要由多个专业合作完成。设计工作完毕后需进行管线协调工作，把每个专业的安装图集中起来进行剖析，明确管线相交的位置，并依照合理的次序加以调节。对于功能多样的公共建筑，机电系统的规模较大，管线铺设前经常要进行反复调节，综合优化后才能确定布设方法，协调过程易产生偏差且不利于记录。运用BIM 技术管控管道网络铺装有助于科学、全面地监管铺装过程，妥善解决管线布设过程中遇到的问题。另外，利用BIM 技术可以再现管线布设过程，保证施工的科学性。利用BIM 技术构建的管道三维模型如图1 所示。

图1 利用BIM 技术构建的管道三维模型

5.2 机电设备安装预留预埋

如果预留孔洞或预埋套管部位存在偏差，那么会导致机电设备无法顺利安装，严重时还会导致结构受力产生异常。一般情况下，机电系统预留预埋是依据每个专业提供的安装图预先埋设，仅仅根据二维平面图汇总所有专业的信息必然会产生缺、漏、错问题，一方面会消耗诸多资源与人力，另一方面也会因施工人员无法直观判断预留预埋位置能否满足机电系统安装需求而导致安装费用增加。

利用BIM 技术的三维协同可视化管线综合排布和调整模块可以在施工前确定预留预埋的具体位置，所有专业均处在同一模型中，可以迅速、准确地了解各专业模型状况，有利于提高预留预埋位置的准确度。通过三维建筑模型可全方位展示二维设计无法直观看到的隐藏结构信息，从而精准定位预留孔洞的位置和尺寸，避免后期二次开凿，并能将预留孔洞统计成清晰的列表，方便查找，有效保证施工质量。

5.3 设备安装模拟

设备安装模拟又称为虚拟施工，是运用BIM 技术呈现施工的具体流程，利用电脑的汇总、梳理安装实践中的人员、材料与机器等信息，且能够以可视化的方式呈现，便于安装人员及时发现处理安装过程中的问题。在公共建筑建设期间，施工模拟一般应用在机电设备布设和机械安装方面。

在项目施工前期，项目相关方可利用BIM 技术分析施工计划，改进施工流程；在机电系统安装期间，应当高度重视管线安装次序，若未全面了解管线的排列顺序，会产生上层管线还未布设但下层管线已布设完毕的问题。

例如，某工程管线集中布设处需先将电气桥架布设完毕后再进行水管、空调风管的装设，但因安装人员的马虎，水管与空调风管先布设完毕，不能再安装电气桥架，产生返工问题。应用BIM技术呈现施工过程，能够大幅降低该问题产生的概率，在动工安装前依据施工安排模拟安装部位，所有专业共同商讨，制定最科学的安装计划，另外，还能够导出可视化虚拟施工过程，指导安装活动有序进行。

5.4 机电设备系统性施工

对地下室机电安装工作，冷热源机房的管线布设非常关键，虽然特殊管线的标高会配有剖面图，但是二维图与立面图汇总后会产生诸多问题，作业人员在理解时也容易产生偏差，出现返工现象，使成本增高、工期延迟。

基于BIM 技术，在检验管线碰触情况后，依据综合管线布设校正要求，遵照管线避让准则，科学确定管线安装部位并确定合理的安装次序。采用这种方法能够加快施工速度，减小出错概率，缩减工期，提升项目施工效果。另外，通过BIM软件分析出混凝土墙体预留洞，可以解决设计遗漏等难题，确保项目预留位置准确无遗漏，避免施工后二次凿洞破坏结构。

6 BIM 技术在建筑机电设备管理中的应用

（1）施工现场管理中的应用。将收集的所有数据信息直接导入BIM模型中，可及时发现施工过程中存在的隐患，推动施工工作顺利开展。以往的机电安装工作周期较长，人员流动较大，增加了工作难度。通过运用BIM 技术建立三维立体模型，可及时更新施工的情况和相关数据，减少人员间流动所带来的影响。同时，可以在BIM 模型中导入工作计划或设备基本信息，提升施工管理的整体水平。

（2）机电设备安装进度管理中的应用。借助BIM 技术可以有效控制安装进度，及时发现安装过程中存在的问题。同时，应用BIM 技术还可以有效监管机电设备安装过程中的资源分配，保证在规定时间内完成安装任务。

（3）质量管理中的应用。BIM 技术在运用过程中具有优化性和协调性的优势，可在施工前期逐一排查施工现场，发现存在的安全隐患与问题，便于工作人员及时处理，避免出现设计图纸与施工现场实际情况不符的现象。另外，借助该技术可全面监督整个施工环节，提高施工效率，降低施工风险。

（4）安全管理中的应用。机电设备安装施工具有一定的危险性，通过BIM技术的应用可在施工前期为相关部门提供准确信息，对下一步工作计划的制定起到指导作用，同时还能提示安装工作中风险较高的地方。在开展安装工作时，可提前在计算机上进行模拟操作，检测施工技术是否适用，若存在问题可及时更换。

另外，BIM 技术主要是通过三维图像的展现模拟还原施工过程，可以准确清晰地看到施工过程之中的重点、难点和风险点，以便提前采取应对措施，降低了安装工作的危险性，提高了施工的安全性。

（5）成本控制中的应用。BIM 技术贯穿于机电设备安装的各个环节，对各个阶段的施工技术以及安装过程都起到监督作用。此外，借助BIM 技术还可以控制整个安装环节的成本，特别是在设计优化环节，可以有效降低安装过程中的成本消耗，确保材料成本、安装进度以及质量达到平衡状态。

7 结语

机电安装是工程建设的重要内容，在机电安装施工中引入BIM 技术，能够有效提高建筑工程设计的适用性，从而在保证施工质量的前提下提高施工效率，保证机电安装质量。因此，为适应现阶段工程建设对机电安装施工提出的要求，必须在施工中引入BIM 技术，解决技术上的难题，提高施工技术水平。