基于BIM 技术在机电装配式施工中的应用

2020-10-23赵小飞李浩陈业桂勇刚

工程建设与设计 2020年19期

赵小飞，李浩，陈业，桂勇刚

（中建四局安装工程有限公司，贵阳 550000）

1 引言

BIM 技术的关键是三维建模，需要在工程项目施工前勘测、收集、计算建筑工程项目的实际数据，构建三维模型，直观展示建筑项目，以其中数据信息作为依据，模拟机电施工具体情况，提升工程施工管理效率。因此，分析BIM 技术在机电装配施工中的应用能够为项目预控、过程优化、竣工结算等过程奠定基础。

2 BIM 技术概述

2.1 技术内涵

BIM 技术又称信息建筑模型，属于建筑领域的新兴技术，应用前景十分广阔。BIM 技术是针对建筑工程的全过程生命周期获取相关数据并构建模型。将数据集成至三维模型内，如进度信息、施工信息、造价信息，内部包含功能要求、几何信息、构件性能。因此，BIM 技术既属于工具又是软件，可以借助数字化形式表达项目的设施实体和功能性质。

2.2 技术特点

BIM 技术的主要特点包含协调性、可视化、模拟性、关联性和优化性。借助该技术构建实体模型可以在三维和四维模式下展示立体化和可视化结构，帮助工作人员直观观察建筑物情况，并克服项目专业不兼容情况【1】。通过构建BIM 技术实际实体模型，可以加强项目数据间的关联度，避免数据的反复输入，实现数据共享。借助BIM 技术既可以掌握机电管线布局实际情况，还能结合项目进度在模型内加入相关部件，调整原方案，突出机电装配式施工的重要性。

3 机电装配式施工中应用BIM 技术的方式

3.1 项目概述

本课题将贵阳金融中心1、2 号楼项目作为研究对象，分析BIM 技术在建筑机电工程装配式施工的主要应用情况，对整体建筑70%的部分进行装配式安装。借助BIM 技术及相关加工工艺完成项目的装配式施工，研究时间为2018 年9 月末至2020 年12 月末。本文通过结合图纸深化BIM 技术应用过程，依据该技术分析设备管线维护环境，实现对应编码，降低构件精度误差。由于本项目中业态转换过程较多、管道安装难度和数量较大，需要临时进行装配加工，因此，对于BIM 技术人员的专业要求较高，需要其熟悉并灵活使用施工工艺，提升工程量。

3.2 机电安装流程

预制构件是机电装配式设计的关键。传统机电工程中装配式预制构件的生产设计过程分散性较大，在设计中主要由设计院制定施工图，再交给承包企业进行深化设计，完成构件拆分。经过设计后由生产企业生产构件，此过程会产生较多经济浪费情况。借助BIM 技术则可以设计分析预制构件，提升机电装配式项目的施工效率，具体安装流程如图1 所示。

图1 机电装配式安装流程图

3.3 BIM 技术在施工进度控制中的应用

围绕BIM 技术在前期选择施工方案和图纸，结合BIM 中心，在机电施工中选择合适的要求和规范，利用BIM 技术的模拟性，控制工程建设进度。例如，Nvalsork 软件是应用BIM 技术的主要工具，在机电施工阶段能够对工程实际进度的编制完成控制。针对装配式施工不同阶段，可以在显示屏上利用多样颜色完成标注。对于未完成的项目使用显眼的颜色表示，进而与施工完成部分相区分，通过对整体工程的把握，控制机电装配式项目的施工进度。此外，Nvalsork 软件可以实时显示施工当天的全部工程量，使项目管理人员能依据工程量数据来控制施工进度。

3.4 BIM 技术在管线工程中的应用

其一，机电装配式工程中涉及较多的专业，结构、管道、桥架、设备等结构，会因路由和标高而发生碰撞问题，进而影响机电工程的安全性。借助BIM 技术，依据实际施工情况，可以直观展示管道的排布效果，构建三维建筑模型完成碰撞检查，加强工程设计；编制合理、系统的管线布置方案，为后续管线布局和机电施工安排提供思路，防止工程中出现返工问题。其二，管线碰撞检查实际上是在机电工程前期，借助BIM 技术对管线布局完成模拟，找寻多种专业管线之间的冲突与干扰。原因是管线碰撞会对工程进度和质量产生影响。因此，在检查阶段应侧重该环节，借助BIM 技术进行模拟。例如，在Revit 软件内将nwc 文件和Naviswork 文件导出，对管道不同专业碰撞情况进行预检查。

3.5 BIM 技术在预制生产中的应用

机电装配式工程安装阶段，机械生产和施工过程处于较为独立状态。新时期数字化技术的创新发展使得二者逐渐结合，进而构建机电管线数字化制造平台，其中，包含全自动预制流水生产线，对装配式机电构件完成一体化生产【2】。风管加工阶段主要借助自动化生产线进行放料、压筋、校平、位移切断等施工过程，搭配螺旋全自动风管机预制圆形风管，再利用BIM 技术将构件误差控制在0.2mm 内，对角线的误差低于0.5mm/s。

3.6 BIM 技术在管道装配中的应用

借助BIM 建模技术优化管道综合排布，实现专业管线和支架的协同装配，创建2D 与3D 的现场放样点，在BIM 模型内得到控制点的实际坐标。利用BIM 放样机器人，借助红外激光对准实际点位，进而使BIM 模型可以精准对应现场实际情况，加强施工过程和设计过程的联系。现场装配人员可以借助装配图扫描配件二维码，为机电装配提供指导。对于多种编号的构件借助支架提升技术和管道成排技术将其直接安装在对应位置，加强现场和预制构件生产的联系。借助BIM 测量机器人进行定位，在系统中存入数据，利用支架获取校准管线。在复检及验收后完成机电项目的全装配过程。因此，借助BIM 技术可以化简机电施工流程，提升构件拼装效率，优化项目施工质量。

3.7 BIM 技术中多种软件的协同应用

在机电装配式工程中应用BIM 技术涉及相关软件，需要实现软件协同。协同领域系统功效函数为PEj，序参量变量为eji，同时，αji、βji是 eji的取值上限和下限。

其中函数PEj定义公式为：

由于BIM 涉及的软件包含PKPM、CAD、Revit 等，其内部数据结构具有差异性，需要基于IFC 标准实现机电装配式工程模型的协同设计，突出数据转换的完整性和开放性。此外，机电装配式项目中，定位阶段也许会发生定位点偏移问题，产生构件加工误差。因此，可以借助BIM 软件计算偏差实际情况，利用钢圈、可弯曲的PVC 头设计线管错误转接头。

3.8 BIM 技术在计价和工程量计算中的应用

BIM 技术建模软件可以选择Revit 导出IFC 软件，并录入机电装配式构件的几何属性，自主修改或添加相关要素名称。当借助Revit 软件导出文件后，构件的实际几何属性不会变化。借助编程模块能够在IFC 文件内获取工程量及相关预算数据，将结果输出为Excel 表格，如表1 所示。依据构件资源、工程量编码、单价完成计算，通过自主编码输出机电工程装配式构件的实际价格。此外，若想将具体预算金额返回至BIM 模型内，需要借助自主开发程序，将IFC 文件和相关计算结果结合，在其中加入机械费、人工费、总价信息，借助C# 语言，使IFC 语句相互匹配和兼容，获取价格预算信息模型。