BIM技术在机电工程中的应用

摘要：BIM技术是指在工程建设之前，对工程的信息进行分析和修正。由于该模型具有三维可视化的特点，而且在整个项目中，各参与者的意见都得到了充分的协调，因此， BIM技术可以有效地降低工程返工、节省材料、缩短工期。

关键词：BIM技术；机电工程；应用 引言

在工程施工中，机电安装专业涉及子专业多、工作量大，具有工期长、施工复杂、交叉工作量大、施工进度受施工专业因素影响较大等特点。随着全球信息化进程的加快， BIM技术也随之兴起， BIM技术在我国的工程建设中占有重要地位。

1.BIM技术在机电工程的背景及应用价值

随着社会的发展进步，人民生活条件的改善，机电工程作为生活的配套辅助工程，逐渐成为建筑工程的重要组成部分。当下人们已经不再满足于建筑物外部形状，对于室内采暖装置、给排水管道的排布以及电器使用等多方面加大了要求。随着各方面要求的增加，机电工程的施工标准也被大幅度地提高。机电工程中系统类型也由简单的水、暖、电演变成电气、通风、给排水、通信、信息、FAS、BAS等众多系统。为了保证建筑物内部“大空间、高吊顶”的品质要求，机电工程往往被压缩在极小的空间中。因以上原因机电工程施工难度不断加大，通过BIM技术来指导、辅助施工将成为主流。

BIM技术即建筑信息模型技术，它是一种贯穿于工程建设前期阶段、准备阶段、实施阶段、验收与保修阶段、运营阶段的数据化工具。在项目设计、施工、运维的全生命周期中，BIM技术将建筑信息进行录入，并且统计、分析、传递。这可以促进工程技术人员对项目的重难点问题作出最精确地判断，从而加快整体工期进度、节约成本、明确分工。BIM技术通过机电模型的分析统计，可以做到全施工过程预判。通过电脑端的分析，施工人员可以避免大量的错误、漏洞，减少工程上返工现象，避免材料的浪费和工期的拖延。另一方面，BIM技术通过技术平台可以实现设计方、施工方、材料方等在使用前的协调交流，加强了模型事先分析的精准性。

2.BIM技术的研究和应用 2.1.机电工程预制装配式研究

2.1.1.设计阶段

机电工程预制装配可以加快施工的进度，保证工程构件的连接质量。然而在实际施工过程中，施工人员是无法精确统计工程构件的数量、规格以及细部的连接。因此BIM人员需要根据施工图纸转化成模型，再将模型碰撞分析，深化设计，出具相对应的加工图纸。为了确保预制构件工厂可以生产适合安装的构件，BIM模型需要进行管线分段，出图并统计信息。通过BIM技术，设计人员对每一个专业管道进行分段，将每一段管道的长度、材料、内外管径、管件的翻弯角度等等精确统计于表格之中，通过“平面图+统计表格+标注”的方式便于工厂生产。

2.1.2.工厂预制阶段

工厂的预制加工不仅包括基本构件的加工、组装，也包括施工现场的复测、整体系统性能的保障、连接件合理性的验证。在工厂预制加工完成前，未考虑存在的问题，将会造成材料、设备的浪费，成本的大幅度增加。

（1）现场复测。为保障在施工现场复测前，工厂方对整体土建结构现场有统筹性的了解，需要BIM人员将现场模型及信息传递、分享给工厂方，节约复测、交流的时间。

（2）整体系统性能保障。预制阶段同样要考虑以下系统整体性能：一是给排水管道压力的保证；二是制冷荷载的保证。这类问题需要同时考虑设备本身的输出压力（荷载），管道的翻弯，长度等。通过BIM技术将整体模型进行压力、荷载分析，然后给出设备等的性能要求将会方便这一过程。

（3）合理性连接。各类设备与管道、管道与管道之间通过何种方式连接都要通过模型验证，提前确定方案。

2.1.3.现场安装阶段

对于预制构件的安装，现场人员需要进行技术交底包括明确图纸的内容、安装的步骤、设备的编号、管道的型号等。但是在实际交底过程中，会出现以下问题造成交底的不顺利。

（1）施工人员对专业性技术知识不了解，或存在一些误解。

（2）由于二维平面的局限性，交底过程中部分问题无法体现。因此BIM人员需要制作施工工艺动画。特别在机电工程中有一些局部较为精细的项目，比如各类泵房、制冷控制室、锅炉房等等。这类房间往往管道比较密集，设备多且昂贵。传统安装过程，施工人员容易发

生安装错误，造成原本装配式施工时间的大幅度增加。施工动画的存在，由于其内容简单明了，易于施工人员接受，可以保证施工正常进行，降低设备损坏的风险。

2.2.三维管综空间合理性布局

建筑物的楼层净高为建筑楼板上表面至上层建筑楼板下表面的距离，然而建筑物的实际使用高度需要减去机电管道与设备所占空间，因此合理的排布三维管综空间决定了楼层的使用高度，同样也极大的影响了建筑物的造价。BIM模型将解决传统机电施工在空间排布中遇到的以下问题。

2.2.1.预知错误性的排布

为保障机电工程的合理性以及安全性，机电安装过程需要考虑较多的原则。在没有BIM模型进行分析的情况下，单纯依靠施工人员经验很难规避以下一些问题。根据构件的重要性以及变更难易程度，小管道必须绕弯避让风管，机电管道必须避让结构梁。为避免水管滴水导致桥架中的通电线路短路，遵循桥架位于水管上方原则，为避免污水管污染生活用水，遵循给水管位于污水管上方原则。

2.2.2.不同机电专业间的碰撞冲突

传统机电工程施工都是以二维平面图纸作为依据，不同专业的设计人员无法通过二维图纸来避免相互之间的碰撞。因为各专业设计沟通协调存在问题，多处机电构件处于同一个位置，将造成大面积的返工，延误工期，增加工程造价。

2.3.支吊架深化设计

支吊架包括支架和吊架，其主要的作用是承担各类设备、管道、管道附件的重量。当出现震动或者摇摆时，能够在水平或者竖向位置限制机电构件出现不合理的位移。出于节约材料、利用空间以及美观等目的，工程往往使用综合支吊架将给排水、通风排烟、电气桥架等专业管线共同安装。传统的支吊架设计是将各专业图纸整合成综合专业图纸，在该图纸的基础上给出支吊架的位置、尺寸。然而由于二维图纸局限性、同时综合专业图纸的复杂性，设计人员无法保证支吊架的碰撞以及管线与支吊架的契合性等问题。这也造成很多情况下已安装的支吊架及管线构件需要重新卸载、测量、重新安装，不利于施工现场的场地布置以及文明施工。同时多次安装中的焊接操作对现场环境也是考验。因此需要考虑运用BIM技术解决以下问题。

（1）BIM模型经过处理后，可以导出相应的成果文件，其中包括支吊架局部详图，配件明细表及统计，极大的方便了预制加工厂方的制作，也便于成本的统计。

（2）支吊架荷载分析是重点问题，通过整体模型，可以快速统计管线带来的荷载，运用荷载，计算轴力图、剪力图、弯矩图，分析支吊架的稳定性，承载力以及需要配置的槽钢型号。

3.结束语

综上所述，BIM技术的应用在机电安装专业掀起了一股信息化、智能化的潮流，我们应该顺应政策方向，跟随时代的步伐才能不被整个行业所淘汰。随着建设行业向数字化、信息化方向发展，BIM技术在机电安装行业的应用将越来越广泛，为项目建设起到越来越大的作用。

参考文献

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