BIM技术在某项目地下车库机电管线综合设计中的应用

武永峰 张宇婷 年立辉 李娇

摘  要：本项目地下车库机电项目管线众多，地下空间限制大，管线错综复杂。运用 BIM软件创建三维可视化模型，进行BIM原始模型分析、标准区域管线综合排布、复杂节点深化处理，直观地反映管线布局要求，减少返工，方便对现场工人进行技术交底，满足后期施工和维护需求。

关键词：BIM;机电管线;综合设计

中图分类号：TH-39   文献标识码：A

机电安装工程是建筑工程項目建设过程非常重要的一环，安装工程施工质量控制对整个项目的社会效益与经济效益有着重要影响[1-3]。因此，在暖通、给排水等安装工程施工前，进行管道综合设计是非常必要的，并可以发现施工过程中可能出现的碰撞问题，减少返工现象，从而缩短工期，提供工程效益。

1 项目概况

本项目位于贵州省贵阳市白云区，地下车库总建筑面积为47130.10m2 ，层数为两层。地下车库机电工程涉及暖通、电气、给排水、消防喷淋、强弱电等多个专业交叉，地下空间限制大，管线错综复杂，部分管线排布要单独设计深化。设计管线标高多为原则性确定相对位置，大量管线没有全面精确地确定标高。施工现场材料管理要求高，无序材料堆放会导致材料出现缺失或反复挪动，造成工期滞后和材料费用增加等情况。总体来说，本项目地下车库工程具备管线空间复杂管线属性，其内部机电管线需要综合考虑各方面因素进行布置。

2 BIM原始模型分析

机电管线综合涉及水、暖、电等多专业交叉，是对整个机电管线系统进行的整体把控和优化布置[4-5]。传统管线综合设计依赖于CAD平台，分专业完成，设计过程复杂，在管线密集区域诸如地下室、走廊及屋顶层，经常出现管线之间碰撞，增加施工难度，造成施工浪费、返工等[6-7]。

本项目利用CAD设计的机电各专业管线图纸，不可避免地出现了管线碰撞问题，如图1、2、3、4所示。

如图1所示，主要涉及管线排风（兼排烟）系统、生活给水系统低、中、高区与消防系统高区、低区、室外消火栓系统。在本区域内，各水管干管与暖通风管产生了碰撞，部分给水管与消防水管产生了碰撞，碰撞点较多且处于梁柱边可供调整管线的空间较小。

如图2所示，主要涉及弱电安防电缆桥架、高压电缆桥架、强电非消防电缆桥架、强电消防桥架等管线。在本区域内，弱电安防电缆桥架、高压电缆桥架、强电消防电缆桥架、强电非消防电缆桥架分别在不同位置交叉，产生了碰撞点。

如图3所示，主要涉及消防系统、高压桥架、弱电桥架、排风（兼排烟）系统、弱电安防桥架等关系。在本区域内，弱电安防电缆桥架、高压桥架与排风（兼排烟）风管，部分消防系统管道横穿排风（兼排烟）风管与高压电缆桥架存在碰撞点。

如图4所示，主要涉及消防系统、生活给水系统、排风（兼排烟）系统、弱电安防电缆桥架、住宅电缆桥架等多专业管线布局。在本区域内，各给水管道、电缆桥架横穿排风（兼排烟）风管、排风（兼排烟）风管与结构柱等产生了碰撞，局部排风（兼排烟）风口位于柱中。

3 综合管线排布

在管线排布过程中，按照管线复杂难易程度，将管线划分为标准区域管线与难点区域管线。建筑结构模型创建完成后，将建筑结构模型链接至所要创建的机电各专业模型中，形成建筑结构完整的空间模型，在完整的空间模型中，对各专业管线分区进行综合排布。本项目中，各专业管线综合排布时，将完整地下室空间模型分为了A、B、C三个区域，三个区域中按照“风管为主，消防、给排水次之，电缆桥架为辅”的排布原则。

以标准区域A管线图为例，标准区域A管线的原始管线布置三维图与剖面图如图5、6所示。

从图5、6可知，标准区域A管线中主要包含有排风（兼排烟）系统、强电非消防电缆桥架、强电消防电缆桥架、住宅电缆桥架、高压电缆桥架等。其中，暖通风管较为宽大，管路错综复杂，各电缆桥架系统完全与排风（兼排烟）系统重叠，管线布置空间有限、管线标高不一致导致管线产生碰撞且使管线显得杂乱无章。经分析，在所截取的标准区域A管线图内，管综设计的难点是大型管线不易翻弯，空间有限，管线翻弯困难。根据综合设计原则与标准，对本区域管线进行深化设计，深化设计后的管线如图7、8所示。

从图7、8可知，分别对电缆桥架做了翻弯处理，考虑到排风（兼排烟）系统管道较为宽大，在满足净高要求的情况下，对暖通风管做了整体下调，使得可排布管线空间更大，同时，也为其他给排水管线等的安装留出足够的安装空间。

4 局部复杂节点处理

以局部复杂节点图为例，局部复杂节点管线原始三维图与剖面图，如图9、10所示。

从图9、10可知，局部复杂节点与标准区域管线相比，管线更多且更为复杂，主要涉及管线有排风（兼排烟）系统、生活给水中、低、高三个区、消防系统高区、弱电安防电缆桥架、住宅电缆桥架。在本区域管线设计时，主要遇到的问题是管线众多，安装空间受到梁高的限制从而导致给水管、消防水管与排风（兼排烟）管道产生碰撞，甚至住宅电缆桥架与排风（兼排烟）管道重叠。根据综合设计原则与标准，对本区域复杂节点管线进行深化设计，如图11、12所示。

在本区域中，对排风（兼排烟）系统管道进行了整体下调，为其上方受梁高限制的住宅电缆桥架与弱电安防桥架留出安装空间，但由于安装空间有限，此处不利梁较多且由于此处为地下车库与住宅相交汇处，梁走向较为复杂，导致安装较为困难，并按照规范要求，保证净高的情况下，对给水管线与消防系统管线进行了下翻处理。

5结论

机电管线综合设计是保障机电管线施工质量及避免各参建单位冲突的有利措施。本项目地下车库管线布置复杂，机电管线安装难度大，结合BIM技术创建三维模型，通过机电建模及原始模型难点分析、标准区域及复杂节点综合设计等方法，进行准确的技术交底，减少返工，节约成本，提升工程质量，为施工及后期维护带来了很大的便利。

参考文献

[1]邢振华，胡明媚，周斌科，等.BIM技术在大型商业综合体中机电深化设计的应用研究[J].施工技术，2017，46（S2）：1225-1229.

[2]谢婷，张晓玲，孙亦军，等.BIM技术在机电管线综合深化设计中的应用[J].建筑技术，2016，47（8）：727-729.

[3]荣慕宁，张二龙，高丽，等.BIM技术在机电管线综合中的应用[J].建筑技术，2016，47（2）：142-143.

[4]曹旭明，张士彤.BIM技术在机电施工阶段的应用[J].建筑技术，2013，44（10）：909-912.

[5]张云浩.地下空间机电管线BIM技术优化[J].黄河水利职业技术学院学报，2021，33（2）：28-33.

[6]刘俊.BIM机电管线综合与安装施工[J].建筑技术，2019，50（7）：844-846.

[7]王春斌.BIM在高层建筑机电管线综合深化设计中的应用[J].工程技术研究，2019，4（8）：194-195.

收稿日期：2021-08-03

项目来源：江苏省建设系统科技指导项目（2017ZD028）：基于BIM的预制装配式住宅施工过程管理及成本控制应用研究;江苏省建设系统科技指导项目（2020ZD27）：基于BIM相关信息技术的建设项目安全风险管理平台设计与研究;江苏建筑职业技术学院校级科研项目（JYQZ20-24）：BIM-RFID技术在建筑施工安全管理中的应用研究。

作者简介：武永峰（1987—），男，江苏徐州人，硕士，讲师，研究方向：建设工程管理、教育教学管理。