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沈維龍

南京長江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司

  摘  要：本文以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合中國移動淮安呼叫轉(zhuǎn)移中心工程實(shí)例，從revit暖通信息模型構(gòu)建和Navisworks在管道綜合設(shè)計(jì)中的運(yùn)用為出發(fā)點(diǎn)，由點(diǎn)到面全面闡述BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的思維在工程項(xiàng)目中的運(yùn)用以及對BIM后期發(fā)展的展望。

  關(guān)鍵詞：BIM暖通管道綜合協(xié)同

Applied Collaborative Design in the Construction Project

  SHEN Wei-long

Nanjing Yangtze River Urban Architectural Design Co., Ltd.

 Abstract: Based on BIM technology, the application of revit in HVAC information model built and Navisworks inpipeline integrated design of China Mobile Huaian Call Transfer Center project was introduced, including the applicationof collaborative design BIM thinking in engineering project. Finally, the development ofBIM was introduced too.

 Keywords: BIM HVAC, ductinter integration, collaborative

 0  引言

 建筑信息模型( Building  Information  Modeling，BIM)是由Autodesk公司創(chuàng)立的，將項(xiàng)目的前期規(guī)劃、中期建設(shè)、后期運(yùn)營管理集成于一體，涵蓋項(xiàng)目的所有參數(shù)（包括建筑信息、設(shè)備信息、施工周期規(guī)劃、物業(yè)運(yùn)營管理等）的體量模型[1] 。它將傳統(tǒng)的二維CAD線性矢量圖形轉(zhuǎn)換為直觀可視化的三維信息模型。依據(jù)此平臺設(shè)計(jì)師可將設(shè)計(jì)成果進(jìn)行實(shí)時共享：甲方可根據(jù)建模的進(jìn)度為即將到來的施工提前辦好各種行政審批手續(xù)以防延誤預(yù)定的施工進(jìn)度；對一些用Rhino、SketchUp等軟件建立的復(fù)雜異形建筑模型，施工方可依此模型對這些區(qū)域進(jìn)行三維無縫對接模擬檢查，為這些區(qū)域在后期施工實(shí)現(xiàn)無縫對接提出可行的方案，防止施工中出現(xiàn)大量返工；業(yè)主方可根據(jù)建筑所處的具體功能對模型內(nèi)部空間提出實(shí)時修改意見，在工程動工之前就能依虛擬模型完成各方的協(xié)調(diào)部署工作，最終達(dá)到依模而建，無需返工。BIM的協(xié)同價值從宏觀方面來講就是在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營管理整個流程中各方的協(xié)商決策都在可視化的模型之下完成的，微觀來說是各專業(yè)（包括建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣）在施工之前就可以完成整個建筑的所有碰撞檢查并且依Navisworks的碰撞報告對模型進(jìn)行一一調(diào)整，避免后期施工中的返工現(xiàn)象，在可視化的基礎(chǔ)上真正做到了有模可依，有樣可調(diào)。

1  工程概況

 中國移動淮安呼叫轉(zhuǎn)移中心，位于江蘇淮安，總建筑面積56151m2，地上55351m2，地下800m2，在滿足業(yè)主具體建筑功能需要的同時，從其所處的地理位置出發(fā)以《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（LEED認(rèn)證）為基準(zhǔn)進(jìn)行各種方案的被動式日照采光節(jié)能分析[2]，以節(jié)能的優(yōu)劣最終將該特殊類型辦公建筑的主體部分設(shè)計(jì)成斜向E造型，餐廳為旋轉(zhuǎn)上升的圓盤。

 結(jié)合建筑內(nèi)部使用功能及業(yè)主意見，客服區(qū)、會議室、辦公室等設(shè)置兩管制風(fēng)機(jī)盤管新風(fēng)系統(tǒng)，東側(cè)中庭設(shè)置兩管制風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。UPS間、強(qiáng)弱電間采用風(fēng)冷型機(jī)房專用空調(diào)，有特殊要求的數(shù)據(jù)機(jī)房采用風(fēng)冷型恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，該建筑的變配電機(jī)組較大，因此設(shè)置通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)，在通風(fēng)系統(tǒng)達(dá)不到要求時采用空調(diào)系統(tǒng)而且通風(fēng)系統(tǒng)肩負(fù)氣滅排煙的功能，整個建筑的空調(diào)總冷負(fù)荷為7819kW，單位建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo)為139.3W/m2。從節(jié)能和工程投資方面考慮，本工程的空調(diào)冷熱源由位于園區(qū)東南角的能源中心提供，不單獨(dú)為建筑設(shè)置能源站。

 本項(xiàng)目中BIM技術(shù)主要應(yīng)用于前期方案認(rèn)證和后期施工階段協(xié)助總承包單位對地下空間的機(jī)電管線進(jìn)行施工前地校驗(yàn)，達(dá)到減少變更，縮短工期的效果。地上外形復(fù)雜，傳統(tǒng)施T難度大，利用BIM技術(shù)可以有效解決放線、構(gòu)件定位等一系列復(fù)雜空間施工問題。

2  建模中的協(xié)同

2.1統(tǒng)一的邊界參數(shù)

 由BIM團(tuán)隊(duì)中的一員依據(jù)項(xiàng)目的CAD圖紙?jiān)趓evit中為該項(xiàng)目建立標(biāo)高軸網(wǎng)，然后通過360協(xié)同云平臺將此分享給不同地區(qū)參與設(shè)計(jì)的水暖電( Mechanical Systems Electrical Plumbing,MEP)及建筑結(jié)構(gòu)的BIM工程師確保接下來的建模在統(tǒng)一的標(biāo)高和軸網(wǎng)之下進(jìn)行，可以有效地保證后期各專業(yè)模型在統(tǒng)一的邊界參數(shù)下進(jìn)行鏈接整合，然后各設(shè)計(jì)師將統(tǒng)一了的軸網(wǎng)鏈接到本專業(yè)的revit建模模版中，利用“復(fù)制／監(jiān)視”功能里的“使用當(dāng)前鏈接”將鏈接軸網(wǎng)轉(zhuǎn)為自己的模型軸網(wǎng)進(jìn)行建模。

2.2各專業(yè)內(nèi)部的協(xié)調(diào)

 將CAD圖紙導(dǎo)入revit軟件進(jìn)行建模，把二維圖紙中錯綜復(fù)雜的線條轉(zhuǎn)化為具有參數(shù)化、信息化、可視化特點(diǎn)的三維模型，每個MEP設(shè)計(jì)師在建本專業(yè)模型時應(yīng)首先避免本專業(yè)內(nèi)部綜合管線的碰撞，如在同一標(biāo)高同一軸線上出現(xiàn)風(fēng)管、水管及其他管線或者設(shè)備時宜適當(dāng)翻轉(zhuǎn)避讓，基本的原則是小管讓大管、風(fēng)管讓水管、無壓管線讓有壓管線、水管不得翻越橋架[3]，同時水暖電管線應(yīng)避開穿插風(fēng)井和梁柱，建筑建模師應(yīng)當(dāng)為CAD圖紙上有要求的部位預(yù)留孔洞，保證后期管線放樣能順利通過，減少錯漏碰缺和變更發(fā)生，提高后期工程的質(zhì)量和效率（如圖1）。

2.3統(tǒng)一協(xié)調(diào)

 將建好的各專業(yè)revit模型導(dǎo)出 dwfx格式的文件（此格式可保證原始模型中各組分的材質(zhì)顏色不變，方‘便后期查找碰撞點(diǎn)的位置及出施工效果圖），用來對不同專業(yè)的模型進(jìn)行碰撞檢查。

3  碰撞中的協(xié)同

 通過Navisworks軟件對管線、墻、梁柱進(jìn)行綜合碰撞檢查，首先將整個項(xiàng)目的模型（建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電）鏈接到一起（圖2），根據(jù)實(shí)際情況做硬碰撞或者間隙碰撞，間隙碰撞又稱軟碰撞可以為兩個構(gòu)建做定間距碰撞檢查，多用于檢查局部區(qū)域的凈高是否達(dá)到要求，如復(fù)雜能源站機(jī)房內(nèi)部設(shè)備間距是否滿足后期維護(hù)間距的要求、地下車庫的凈高是否便于往來車輛自由出入。Navisworks中軟碰撞的功能極大地彌補(bǔ)了revit中碰撞檢查在空間協(xié)同上的不足，利用此功能可以在虛擬三維建筑模型中檢查各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，這樣，以往CAD圖紙E紛繁復(fù)雜的管線綜合排布在可視化的模型之下就顯得清晰明了，施工方可依此從任意方位查看管線及構(gòu)件的空間排布情況，便于施工。

 依據(jù)Navisworks導(dǎo)出的碰撞報告（表1）再重新對模型進(jìn)行協(xié)調(diào)更改，對報告中出現(xiàn)碰撞較多的一些節(jié)點(diǎn)，BIM工程師需要從施工實(shí)際出發(fā)互相協(xié)調(diào)找出問題的解決方法。當(dāng)revit模型較復(fù)雜無法快速定位碰撞點(diǎn)時可依碰撞報告中碰撞點(diǎn)的ID號用“查找／替換”命令進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后修改。修改的基本原則是管線、設(shè)備應(yīng)避開與柱子的碰撞，當(dāng)防火卷簾與機(jī)械設(shè)備相沖突時在不違反防火規(guī)范的前提下對其作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整避免碰撞，為無法穿墻的管件重新在模型上打洞使其順利通過，這樣可以有效地避免土建施工方竣工后安裝風(fēng)管設(shè)備時出現(xiàn)返工鑿洞的情況，模型的建立修改都應(yīng)為真實(shí)的施工做準(zhǔn)備，盡量多地提前解決施工中可能會遇到的隱患問題。

 根據(jù)Navisworks漫游的功能選“真實(shí)效果”中的“第三人”的命令從建筑的底層場地走到樓頂做一個實(shí)時的動漫模擬視頻，并將其從軟件中導(dǎo)出來發(fā)給甲方、施工方、業(yè)主方，讓他們體驗(yàn)下即將施工建成的建筑的內(nèi)外體量構(gòu)造、家具擺放、裝潢材質(zhì)渲染的效果，以可視化的模型為依托，這樣便于業(yè)主方根據(jù)需要提出貼近實(shí)際應(yīng)用的修改意見。

4  后期的協(xié)同

4.1能耗對比中的協(xié)同

 將賦予參數(shù)化了的revlt模型導(dǎo)出IFC格式的文件，再通過轉(zhuǎn)化插件IFCtoIDF將IFC轉(zhuǎn)化為IDF格式的文件導(dǎo)入Energyplus中，Energyplus是集建筑負(fù)荷、空調(diào)選型、設(shè)備性能于一體的能耗模擬內(nèi)核分析軟件[4]，它能自動提取IDF格式中revlt模型的參數(shù)無需另外建立體量模型，依據(jù)revit建模時劃分好的熱區(qū)信息和建筑構(gòu)件信息對整棟建筑和兩管制風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)及機(jī)房專用風(fēng)冷型空調(diào)進(jìn)行實(shí)時模擬運(yùn)行能耗分析，根據(jù)實(shí)時運(yùn)行的數(shù)據(jù)與最初設(shè)計(jì)時的能耗參數(shù)進(jìn)行比對分析，然后根據(jù)LEED認(rèn)證的具體標(biāo)準(zhǔn)對各類因數(shù)（如窗墻體、地板材質(zhì)及室內(nèi)溫濕度、通風(fēng)方式）進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)（圖3）。

4.2協(xié)同中的運(yùn)營維護(hù)

 將BIM建筑信息模型導(dǎo)人archifm．net中根據(jù)開發(fā)商提供的自助云服務(wù)利用CAFM軟件實(shí)現(xiàn)對建筑的全生命周期進(jìn)行管理。

 根據(jù)與租戶所簽合同的具體要求將模型圖按需進(jìn)行劃分，做到每個模型空間都能落實(shí)到戶實(shí)現(xiàn)以模式定位的租賃管理；依模型中設(shè)備的內(nèi)置信息參數(shù)生成設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)周期表，制定出維護(hù)的工程量清單然后按周期進(jìn)行批量維護(hù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的維護(hù)管理；archifm中的財務(wù)管理可以與Oracle ERP等財務(wù)系統(tǒng)整合管理CAFM合同，形成以總投入（前期建設(shè)、后運(yùn)營）為核心的預(yù)算造價圖以此進(jìn)行項(xiàng)目回收期的綜合評估分析。

  5  結(jié)論與展望

 BIM可以有效地解決二維CAD圖紙?jiān)诳臻g放樣融合協(xié)調(diào)方面的不足，它的協(xié)同設(shè)計(jì)可以將雜亂的線條圖紙賦予三維立體條理清晰的虛擬模型，給參與項(xiàng)目的各方帶來真實(shí)的建筑體量信息模型。但也存在著一些不足之處：現(xiàn)有BIM軟件revit中族庫文件不全，在一些大型項(xiàng)目（比如能源站）的建模中需要耗費(fèi)BIM工程師大量時間去建不同的族文件來適應(yīng)項(xiàng)目模型的需要，從而降低了協(xié)同設(shè)計(jì)的整體效率，期待軟件廠家不斷更新出適應(yīng)模型需要的本地化族庫[5] ；設(shè)計(jì)院建模的最終目的是用來指導(dǎo)施工單位施工，這對施工方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的BIM軟件操作水平以及施工現(xiàn)場電腦軟硬件要求都比較高，一時還難以普及推廣；建筑行業(yè)內(nèi)關(guān)于BIM的規(guī)范性條文較少，有待進(jìn)一步完 善。

  參考文獻(xiàn)

[1] 董大綱，蔡悠笛，張杰.BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探[J]暖通空調(diào)，2013，43(12): 104-109

[2] 綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50378-2006)[S]．北京：中國建筑工業(yè)[J]版社，2006

[3] 汽車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ100-98)[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社．2006

[4] Fumo N,Mago P, Luck R. Methodology to estimate building energy consumption using EnergyPlus Benchmark Models[J]. Energyand Buildings, 2010, 42(12): 2331-2337

[5]吳吉明，建筑信息模型系統(tǒng)(BIM)的本土化策略研究[D].北京：清華大學(xué)，2011