摘要:BIM技術(shù)（建筑信息模型）作為完備的信息模型，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程全生命周期的信息集成，從而為工程設(shè)計(jì)與施工提供一體化信息模型，促進(jìn)建筑工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。以實(shí)際工程為例，闡述了BIM技術(shù)在建筑暖通工程設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用，以期提高BIM技術(shù)應(yīng)用水平，保障建筑工程按時(shí)按質(zhì)完成。

關(guān)鍵詞:BIM技術(shù)；暖通工程；設(shè)計(jì)；施工

在建筑工程中，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)以平面CAD圖紙依托，以點(diǎn)、線的坐標(biāo)、樣式等表達(dá)工程內(nèi)容，難以直觀地體現(xiàn)各工程之間的邏輯關(guān)系，如工程設(shè)計(jì)存在問題時(shí)，僅依靠設(shè)計(jì)圖紙難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而這些問題在工程施工時(shí)發(fā)現(xiàn)和變更，將造成工程施工成本增加，影響施工進(jìn)度。例如，暖通管線布局存在不合理、碰撞等問題，對(duì)工程施工造成困擾。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)與施工協(xié)同施工技術(shù)受到廣泛的關(guān)注，并取得了顯著的研究成果。BIM技術(shù)（建筑信息模型）作為完備的信息模型，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程全生命周期的信息集成，從而為工程設(shè)計(jì)與施工提供一體化信息模型，促進(jìn)建筑工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。

1工程概況

本工程為惠安縣社會(huì)福利中心項(xiàng)目，總建筑面積約為28544.87m2，其中，地上建筑面積為22481.67m2，地下建筑面積6063.20m2。建筑層數(shù)為1~8層，地下1層，建筑總高度3.3~29.70m，主要包括老年人福利中心、兒童福利中心、救助站、救災(zāi)物資儲(chǔ)備倉庫及變配電室、門衛(wèi)等，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，本項(xiàng)目包括建筑工程、結(jié)構(gòu)、室內(nèi)外裝飾裝修、電氣、給排水、暖通、電梯、消防、智能化、園林景觀、室外工程、照明及相關(guān)配套工程等所有工程的施工、基坑圍護(hù)施工、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和施工等內(nèi)容。暖通工程包括空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)。本工程大樓舒適性空調(diào)設(shè)計(jì)采用可變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)新風(fēng)由專用商用多聯(lián)新風(fēng)機(jī)處理，新風(fēng)系統(tǒng)按層按區(qū)分別設(shè)置，新風(fēng)機(jī)放置在專用機(jī)房或走道吊頂內(nèi)，新風(fēng)負(fù)荷全部由新風(fēng)機(jī)承擔(dān)，新風(fēng)經(jīng)過濾、冷卻處理后送至各房間和內(nèi)廊。辦公室、值班室、各科辦公室、老年人居室、療養(yǎng)室等房間采用室內(nèi)機(jī)加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，公共交流區(qū)兼養(yǎng)護(hù)單元餐廳、教室、閱覽室、多功能廳、門廳等人員密集、新風(fēng)量大，從舒適性空調(diào)使用標(biāo)準(zhǔn)及節(jié)能考慮，其空調(diào)新風(fēng)采用全熱新風(fēng)交換器，引入室外新風(fēng)確保室內(nèi)空氣品質(zhì)，并回收室內(nèi)排出氣體中的冷量/熱量；全熱新風(fēng)交換器根據(jù)房間的層高，設(shè)置于吊頂內(nèi)。通風(fēng)系統(tǒng)主要包括樓梯間加壓送風(fēng)系統(tǒng)、地下車庫排風(fēng)兼排煙系統(tǒng)及機(jī)械進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)。排風(fēng)量以6次/h換氣次數(shù)計(jì)算，進(jìn)風(fēng)量以5次/h換氣次數(shù)計(jì)算。

2傳統(tǒng)CAD圖紙應(yīng)用存在的問題及BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)與施工中，工程設(shè)計(jì)單位與施工單位均基于平面CAD圖紙，難以全面體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，致使建筑工程項(xiàng)目施工出現(xiàn)較多問題，主要包括工程設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面問題。2.1工程設(shè)計(jì)階段的問題。首先，當(dāng)建設(shè)單位需求變化或施工階段因?qū)嶋H情況導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案變更時(shí)，可能出現(xiàn)圖紙更新不及時(shí)造成施工現(xiàn)場(chǎng)圖紙與設(shè)計(jì)圖紙不一致的情況發(fā)生；其次，由于工程設(shè)計(jì)階段各專業(yè)獨(dú)立成圖，各專業(yè)間溝通較少，造成施工時(shí)各系統(tǒng)碰撞情況嚴(yán)重，造成工程施工成本增加，影響工程施工進(jìn)度；最后，在項(xiàng)目推進(jìn)實(shí)施過程中，由建筑設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人提供技術(shù)支持，配合施工單位完成各環(huán)節(jié)的實(shí)施，施工過程中出現(xiàn)的施工圖紙變更大多在工程管理后期收集和整理，極易導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)與實(shí)際施工不符的情況發(fā)生。2.2工程施工階段的問題。由于傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)基于CAD圖紙，當(dāng)設(shè)計(jì)圖紙發(fā)生變更時(shí)，信息傳遞相對(duì)滯后，極易導(dǎo)致圖紙更新不及時(shí)，從而導(dǎo)致返工現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，由于CAD二維線性施工圖紙立體性較差，各專業(yè)施工相對(duì)獨(dú)立，可能造成“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題的發(fā)生，從而影響了整個(gè)建筑工程施工進(jìn)度，導(dǎo)致施工成本增加，影響建筑單位經(jīng)濟(jì)效益。2.3BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。相較于傳統(tǒng)的CAD二維圖紙，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)三維工作平臺(tái)協(xié)同和信息傳遞，有效解決建筑設(shè)計(jì)與施工整體性差、協(xié)同性不強(qiáng)等問題。借助于BIM技術(shù)，能夠改善二維圖紙以點(diǎn)和線表達(dá)的問題，以三維立體的形式全面設(shè)計(jì)和展示建筑信息模型，提高工程設(shè)計(jì)的全面性與準(zhǔn)確性，有助于提升建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，有效降低建筑施工二維設(shè)計(jì)中“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題發(fā)生幾率，減少工程返工，從而縮短建筑工程施工周期，提高建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

3BIM技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)及施工中的應(yīng)用研究

BIM技術(shù)適用于建筑工程全壽命周期管理，覆蓋建筑工程設(shè)計(jì)至運(yùn)維管理的全過程。從整體而言，BIM技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵在于工程設(shè)計(jì)與工程施工階段。3.1BIM技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。3.1.1BIM技術(shù)在暖通管道綜合中的應(yīng)用。借助于BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建具有機(jī)械功能的HVAC系統(tǒng)，并為供暖和風(fēng)道系統(tǒng)管網(wǎng)提供三維建模，實(shí)現(xiàn)拖拽視圖內(nèi)設(shè)計(jì)元素對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，能夠在平面視圖和剖面圖中完成建模，滿足設(shè)計(jì)人員使用需求。當(dāng)任意視圖變更修改時(shí)，其他模型將隨之發(fā)生變化。借助于BIM技術(shù)建立暖通工程模型，能夠直觀呈現(xiàn)各管線所在區(qū)域模型，實(shí)現(xiàn)管線交叉、轉(zhuǎn)角及碰撞的實(shí)時(shí)檢查，確保工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性（如圖1所示）。此外，BIM技術(shù)繪制的模型具有綜合性，設(shè)計(jì)人員能夠任意選擇剖切圖，具有生成相應(yīng)的剖面圖，提高了工程設(shè)計(jì)效率。圖1基于BIM技術(shù)的暖通工程管線綜合示意圖3.1.2BIM技術(shù)支持產(chǎn)品庫設(shè)計(jì)模型傳統(tǒng)的CAD平面設(shè)計(jì)與點(diǎn)和線實(shí)現(xiàn)設(shè)備、管線的表達(dá)，一般是通過投影輪廓線表示空調(diào)組和風(fēng)道管線等，難以形成直觀展示產(chǎn)品類型。BIM技術(shù)支持內(nèi)容豐富的設(shè)備產(chǎn)品庫，設(shè)計(jì)人員可直接在產(chǎn)品庫中選擇、調(diào)用產(chǎn)品外形尺寸數(shù)據(jù)和性能參數(shù)，并可根據(jù)實(shí)際需求對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行參數(shù)自定義，從而構(gòu)建以實(shí)際設(shè)備參數(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)模型（如圖2所示）。具體操作中，設(shè)計(jì)人員既可以復(fù)制既有尺寸的產(chǎn)品模型，使用產(chǎn)品制作器對(duì)產(chǎn)品庫模型參數(shù)進(jìn)行修改，又可以通過項(xiàng)目管理文件調(diào)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型與工程實(shí)際的關(guān)聯(lián)。3.1.3管道、風(fēng)道尺寸確定及壓力計(jì)算。依據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員借助于BIM軟件內(nèi)置的計(jì)算程序，可自動(dòng)計(jì)算通風(fēng)流量及風(fēng)量損失，以此確定通風(fēng)及各系統(tǒng)管線的規(guī)格，而無需借助于其他工程類軟件。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員可使用風(fēng)道和管道定尺寸工具為管網(wǎng)和管道系統(tǒng)設(shè)置動(dòng)態(tài)的定尺寸方法，包括適用于確定風(fēng)道尺寸和管道尺寸的摩擦法、速度法和靜壓復(fù)得法等，大大提升了工程設(shè)計(jì)效率，確保了工程設(shè)計(jì)信息的一致性和準(zhǔn)確性。3.1.4BIM技術(shù)加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)專業(yè)間協(xié)作�；�于BIM技術(shù)繪制的三維信息模型，能夠?qū)⑴�通工程中空調(diào)、制冷、通風(fēng)各系統(tǒng)設(shè)備、管線數(shù)據(jù)集成在同一平臺(tái)中，任何設(shè)備、管線都通過定位展示在模型中，從而明確了暖通工程機(jī)房設(shè)備、主干管線尺寸、路由和三維定位等情況，當(dāng)其他系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)或變更時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中存在的管線交叉、碰撞等問題，并通過與管綜專業(yè)人員的溝通、協(xié)調(diào)，從而使管線設(shè)置基于統(tǒng)一原則布置，即“小管讓大管、有壓讓無壓、無坡度讓有坡度”的原則，避免了各專業(yè)之間隔離情況的出現(xiàn)，有助于優(yōu)化管線安裝設(shè)計(jì)，增強(qiáng)管線安裝設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性。3.2BIM技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用。3.2.13D渲染工程設(shè)計(jì)，直觀展示暖通工程立體效果。在工程施工階段，工程設(shè)計(jì)單位將BIM信息模型交付于施工單位，便于施工單位直觀展示施工現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備布置情況，并對(duì)復(fù)雜施工環(huán)節(jié)的施工方案進(jìn)行模擬，促進(jìn)施工方案優(yōu)化。同時(shí)，借助于信息模型，建設(shè)單位通過二次渲染，有效提高建筑項(xiàng)目渲染效果，為業(yè)主提供更為直觀的立體展示，有助于提高業(yè)主的認(rèn)可度。3.2.2精確計(jì)算工程材料，降低施工成本�；�于BIM數(shù)據(jù)庫，施工單位能精確計(jì)算、統(tǒng)計(jì)工程所需的管材尺寸和規(guī)格，有利于控制施工預(yù)算的精度，實(shí)現(xiàn)施工成本的有效控制。由于BIM信息模型數(shù)據(jù)粒度可精確至構(gòu)件級(jí)別，能夠快速提供工程項(xiàng)目各條主線所需的數(shù)據(jù)信息，為施工企業(yè)投標(biāo)和中標(biāo)后造價(jià)控制提供合理化依據(jù)。3.2.3模擬施工，強(qiáng)化施工管理。通過將信息模型與施工進(jìn)度有機(jī)結(jié)合，形成基于工程進(jìn)度的4D信息模型，能夠?qū)崿F(xiàn)人力、機(jī)械、建筑材料和工程進(jìn)度的集成化管理，并通過整個(gè)工程建筑過程模擬，提前預(yù)測(cè)建筑工程中可能存在的問題，合理配置人力、材料、機(jī)械等資源，全面掌握施工進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題和矛盾，減少可能影響工程質(zhì)量、進(jìn)度、成本等情況的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)暖通工程施工中的動(dòng)態(tài)管理，提高項(xiàng)目管理控制能力。3.2.4BIM在管線碰撞檢查中的應(yīng)用BIM信息模型最重要的特點(diǎn)是三維可視化，為工程施工階段碰撞檢查提供可能。在暖通工程施工中，施工單位在工程前期開展管線系統(tǒng)碰撞檢查（如圖3所示），實(shí)現(xiàn)施工方案優(yōu)化，降低施工過程中管線系統(tǒng)碰撞問題的發(fā)生，提高工程設(shè)計(jì)方案的可靠性。同時(shí)，通過管線碰撞檢查，施工單位能夠高效利用建筑空間，提高建筑凈空高度。此外，借助于BIM技術(shù)，技術(shù)人員在完成管線碰撞優(yōu)化后，以最新的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工交底，有效提升了施工各環(huán)節(jié)溝通效率，降低返工、整改問題的發(fā)生。

4結(jié)語

基于BIM技術(shù)的建筑暖通工程設(shè)計(jì)與施工，規(guī)避了傳統(tǒng)CAD二維圖紙存在的問題，強(qiáng)化了工程設(shè)計(jì)與施工單位之間的聯(lián)系，提高了工程設(shè)計(jì)的全面性與準(zhǔn)確性，降低了建筑施工二維設(shè)計(jì)中“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題發(fā)生幾率。同時(shí)，在工程施工中，BIM技術(shù)適用于現(xiàn)場(chǎng)管理、施工模擬、管線碰撞檢查、資源配置和成本控制等，實(shí)現(xiàn)暖通工程施工中的動(dòng)態(tài)管理，提高項(xiàng)目管理控制能力，有利于企業(yè)控制施工成本，縮短建筑工程施工周期，提高建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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