于科 李永明 邓波 邵娜 李蕾
摘要：本研究基于BIM可视化和参数化两大特点，以施工具体需求为导向，通过对BIM技术在机电安装工程中制冷机房施工中的应用过程的探究，致力于探索以BIM技术提升制冷机房施工的效率和质量的方式方法。
关键词：BIM;制冷机房; 施工方案优化 ; 预制加工
中图分类号：TU17 文献标识码：A
0 引言
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，进行建筑模型的建立，在建筑工程整个生命周期中，对建筑工程项目进行管理。
BIM给施工企业的发展带来的影响，主要归纳为三点，一是设计效果可视化，二是模型效果检验，三是四维效果的模拟和施工的监控。
在利用专业软件为工程建立了三维信息模型后， 我们会得到项目建成后的效果作为虚拟的建筑，因此BIM为我们展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，同时它为有效控制施工安排，减少返工，控制成本，创造绿色环保以及低碳施工等方面提供了有力的支持。
由于制冷机房设备种类繁多，设备重量大，管线排布错综复杂。而且制冷机房通常施工工期较短，对施工质量和安装后的现场视觉效果有极高要求，所以在机电安装工程中，制冷机房的安装施工常常是工程施工的重难点之一。本研究从BIM可视化和参数化两大特点出发，以施工具体需求为导向，致力于探索以BIM技术提升制冷机房施工的效率和质量的方式方法。
1、BIM应用技术路线
由于设计院出具的施工图对于管线的空间位置多不详细，并且由于现场实际情况的多变，二维的平面图纸无法详实的表述设计意图，满足实际施工的需求，所以利用BIM的三维可视化，首先要解决的就是管线设备排布方案的优化。其二在三维可视化的基础之上，依靠BIM参数化的精确性，将设计意图，施工方案意图无损的传递给现场操作人员。在这一过程中，要尽可能的减少信息在传递过程中的错失，提升准确信息的重复利用率，并且通过该形式改变操作人员获取工程信息的方式，以降低人为因素对施工过程的影响和具体操作的难度，提升施工效率，随之带来降低成本，提升工程质量的效果。
2、应用过程
2.1BIM模型的构建
BIM模型的构建是整个应用过程的基础，高精度的BIM模型和准确齐全的工程信息应用效果好坏的保障，所以模型构建开始之前首先编制制冷机房BIM构建节点计划并收集建模使用得图纸，实际选用的各设备、配件的品牌、型号、参数、尺寸，校核现场基础浇筑情况。
根据收集到的信息定制各种设备、配件族，定制设备族，重点要考虑设备的尺寸，接管位置，配件族则偏重于考虑其长度尺寸和高度尺寸，以确保构建的BIM模型对预制加工和现场组装有足够的指导意义。
然后，各专业BIM工程师依据设计院提供的图纸，构建土建、管线、设备BIM模型。并完成各专业模型链接组装。模型包括：（1）精确的土建结构模型（梁柱位置，基础尺寸）。（2）制冷机组及相关设备、管线系统及附属阀门附件。（3）所用通过制冷机房的机电管线系统。
2.2方案优化
制冷机房的施工方案要综合考虑管线排布对系统影响、业主对观感的需求和施工过程中的可操作性，将各方面的因素以3D化的模型语言表述出来。可以将对几种考虑因素有所侧重的方案集中进行比较，以模型为基础，业主方、设计方、监理方、施工管理人员和现场操作人员一起进行交流讨论，在施工前对施工方案进行充分的论证和分析，并取得各方的认可。
以BIM模型为沟通媒介开展方案的讨论，把抽象的语言转变为具象的模型，极大的提高了沟通的效率，进而加快了可行的优化方案的产生，也极大提高优化方案的质量。另外，在对多个优化方案进行比较时，具象的模型可以使方案观感效果一目了然
对于优化后的模型进行软碰撞检查。即根据规范要求设定各机电系统管线间距，机电系统与土建结构的间距，安照该设定进行碰撞检查。进一步检测施工方案的可行性，由于建筑、结构和设备水暖电之间共享同一模型信息，检查和解决各专业的矛盾以及同专业间存在的冲突更加直观和容易。
2.3BIM施工图及三维技术交底的应用
施工方案通过后，依据BIM模型生成精确的BIM施工图纸。BIM图纸中要包括平面图、剖面图，精确的尺寸信息和操作说明，并且剖面图配有对应三维效果模型图，便于施工操作人员理解优化施工方案意图
结合BIM模型，三维效果图，漫游效果视频及BIM施工图纸。对施工操作人员进行施工技术交底。施工过程中，现场操作人员手中不仅有传统的二维图纸，还配置三维效果图纸。并于施工现场张贴相对部位的三维效果图供工人参考。通过这种方式，降低了对操作人员空间想象能力和施工经验的要求，部分不会读图的操作人员也能够准确的理解设计意图进行施工。通过实际案例检验，BIM图纸的采用，可以减少现场所需技工人数，很多部位不需要技工进行解释指挥，焊工根据效果图就可以直接操作施工。
2.4预制加工
预制加工过程的输入是安装的设计图纸，输出是预制成型管段配件，交付安装现场进行组装。由设计院提供的图纸不能提供管段图等，存在分段不理、相关标识欠缺等不足，不能满足现代化管道预制的需要。所以在施工开始前，对管段，管件，支吊架重新绘制图纸，用于预制加工，可以减少重复劳动、提高工作效率、确保工作一致性和工作同步性。
在revit构建的BIM模型的基础上，使用Inventor软件制作预制加工图，对管段，管件，支吊架进行预制加工。施工现场只需要将进行焊接安装，极大的提高施工效率，在缩短工期方面成效显著。
3、应用总结
首先，设计方在设计时，更多的考虑是功能性，所以导致在实际施工中，施工人员需要花上很多时间理解设计意图，根据实际情况重新排布，反复讨论考虑排布方案，对于比较复杂的情况即使如此还要在施工过程中，边干边改。无论是对成本，施工进度的控制都造成了一定的麻烦。不同专业、不同系统之间的错漏缺失，更是严重影响到施工设计和成本。虽然，施工人员会对施工前进行管线深化设计并解决大量的问题。但是二维图纸往往不能全面反映个体、各专业、各系统之间的问题；
同时由于二维设计的离散行为的不可预见性，也将使项目人员疏漏掉一些管线碰撞的问题，因此可以在深化设计时，利用BIM的可视化功能进行管线的施工模拟、碰撞检测，在第一时间尽量减少现场的施工问题和返工现象，以最实际的方式体现降本增效，践行低碳施工的理念。
其次，通过BIM模型，进行排布优化，参会的讨论者，可以非常清晰、准确的表述各方的意见，相互理解对方的想法。并可以通过模型的演示，检验意见的实际效果。完全解决了沟通障碍，极大的提高了各专业之间协调的效率。
第四，运用BIM导出的数据可以极大程度地减少预制架构的现场测绘工作量，同时有效提高了构件场外预制加工的准确性和速度，使原本粗放性、分散性的施工模式变为集成化、模块化的现场施工模式，从而很好地解决了现场加工场地狭小、加工质量难以控制等等问题， 为提高工作效率、 降低工作成本起到了关键作用。依据现有项目实践情况比较，采用BIM技术后，制冷机房安装人工费约节约39%，机电各专业管材费10%，二次拆改费15%，设备及阀门的安装费10%。整个机房的总造价较传统施工工艺减少10%。
参考文献
[1] 何关培.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2] 王浩宇,泳洋. BIM与施工行业暨机电安装领域应用[J].安装,2011,11:57-58.
[3] 范少兵,熊冉,等. BIM技术在某机电安装工程应用全过程分析[J].安装,2014,1: 53-54,64.
[4] 赵民琪,邢磊. BIM技术在管道预制加工中的应用[J].安装,2012,1:55-59.
[5] 何涛,李土才,等.面向设计制造一体化的管道预制管理信息系统[J].计算机辅助设计与图形学学报,2004, 16(11):1613-1616.