基于BIM技术的酒店安装工程管线综合设计和施工技术研究应用

庄 彬

（汕头市濠江区规划测绘院 广东汕头 515041）

0 引言

在城市现代化的进程中，建筑工程行业存在着较大的机遇与挑战［1］。随着信息技术和计算机网络技术的发展改善了各行各业的工作效率，其中，基于计算机辅助软件和3D 可视化技术实现了各种基础数据的模拟呈现形式，改善了依靠手工制图设计对基础信息整合的效率和水平［2］。但是，目前日益增加的建筑设计需求也带来了新的问题，建筑结构复杂、管线空间错综等也在日益增加对施工设计的要求，其中，在工程规划设计阶段与施工建设阶段中存在信息差异、协同管理灵活性低等问题较突出。建筑信息模型（Building Information Modeling），简称BIM 技术，就是通过计算机技术构建的信息整合模型［3］，可以在实际监控和精细调整基础数据信息的基础上对工程设计较精准的把握。基于模型的动态调整和模拟功能，可以为设计阶段提供较优化的方案，也比较合理地兼顾了各阶段的施工建设。

大型商务酒店主要是为商务客人服务的一种服务设施更加齐全的酒店［4］。随着城市建设和市场经济的发展，大型商务酒店的市场需求在不断增加，为了满足客户对酒店的综合需求，在酒店工程设计阶段的要求也在不断提高。目前，已有学者对酒店建筑的结构设计［5］、管道铺排［6］和外观设计等方面进行研究，通过不同的结构模型方法，在一定程度上优化了酒店建筑设计。同时，也有学者研究了工程施工建设中BIM 技术的应用，在项目协调管理［7］、空间结构优化设计［8］以及幕墙施工［9］等方面均取得了较大的进展。本文在结合学者研究的基础上，应用BIM 技术融合不同专业结构模型［10］，构建协调管理云平台，利用三维模拟技术，更好地满足了施工设计的需要，提高了酒店施工建设的质量和效率。

1 工程概况

1.1 项目简介

濠江某国际酒店总层数为15 层，包含地下2 层，地上13 层，其中地上首层、2 层为裙房，第3 层为技术转换层，4～15 层为酒店客房层。总建筑面积为51 992.60 m2，其中，地上总建筑面积为33 533.78 m2，地下总建筑面积为18 458.82 m2。其拥有250 个全海景客房、室内恒温泳池、健身大厅及可容纳百桌的大宴会厅等，为区域带来国际顶尖服务。该国际大酒店项目效果如图1所示。

图1 酒店项目效果Fig.1 Hotel Project Renderings

1.2 项目重难点及应对措施

⑴酒店施工涵盖了多专业领域、不同参建方，基于BIM 技术进行建筑模型、结构模型、机电模型、场地模型以及幕墙模型进行协同整合，避免了机电和土建预留预埋冲突等问题，提高了施工效率。

⑵酒店地上和地下楼层中机电管线铺排复杂，可以基于BIM 技术施工模型前置，优化地上、地下室复杂区域、机电管线空间配置，提供最优管线排布策划及相应最优净高分析。

⑶大型商务酒店对功能区设计有严格的要求，地下层车位、地上楼层的通行区域、活动场所以及幕墙设置等都需要与建筑主体协同配置，基于虚拟仿真漫游技术和三维可视化图纸可以及时进行修改和调整，按照客户的需求进行合理的施工设计。

2 BIM组织与应用方案

2.1 BIM系统结构

每个环节都有BIM 总包控制，负责各个专业的BIM 协调和统一技术措施的落实，负责内外信息的传递和进度的上报，BIM系统结构如图2所示。

图2 BIM系统结构Fig.2 BIM System Structure

2.2 BIM应用方案

根据业主需要勘察现场情况，编制项目设计蓝图。依据国家BIM 标准和企业BIM 标准编制关于该酒店施工设计的BIM 模型。通过碰撞检查协同各专项设计模型优化模型，在最大程度满足施工需求的前提下完善模型并协调设计院修改完善设计图纸，将完善的信息模型上传到公共平台，对项目进行全方位的信息化管理。BIM应用方案流程如图3所示。

图3 BIM应用方案流程Fig.3 BIM Application Scheme Flow Chart

3 BIM技术创新应用

3.1 机电施工深化设计

在城市现代化建设的进程中，大型商业中心和商务酒店日益增多，多功能一体化特征显著，其中，酒店对装饰效果及建筑设计特色的要求也在不断增加，但是为了达到较好的设计效果，需要不断压缩机电管线的安装空间，因此，为了更好地满足现代化酒店建设的需要，就必须进一步优化机电管线的空间配置，并且协调处理好机电风口与装饰配件等的标高设计位置的矛盾。

3.1.1 管线空间优化

施工图纸中管线没有细化节点的标高、翻弯等信息，二维平面图虽有表示管线位置，但难以体现管线在空间上的布置情况，无法精准指导施工。基于BIM模型构建的信息管理平台，通过三维可视化图纸可以清晰的看到每根管线的精确定位关系，通过局部索引可以清晰的查看详细尺寸、标高、翻绕关系，更好地指导现场施工。如图4 所示，通过复杂区域的空间三维可视化进行碰撞检查可以及时纠正图纸中的错误，其中包括建筑和结构专业协调一致性，坡道出入口、结构升降板区域等标高变化、搭接容易出现问题的部位，机电与土建预留预埋冲突以及既定规则的碰撞检查等方面。

图4 楼顶复杂区域管线空间优化Fig.4 Optimization of Pipeline Space in Complex Area of Roof

通过碰撞检查，统计分类生成问题报告表，采用图文结合的形式直观的描述问题，便于设计单位作出相应的调整修改。可以提早预警实际施工所遇见的问题，及早修改，可以避免返工等二次施工问题，节约施工成本，缩短工期。

3.1.2 空间净高优化

在建筑施工中，不可避免的出现了不同专业设计管线在同一标高位置的冲突，甚至存在同一专业设计管线之间的标高位置冲突问题。酒店项目机电管线种类多、数量大，不同梁结构高低交错，这就需要各专业管线的相互配合，保证高效安装。

所有管线综合排布后，施工图和设计图纸中无法明确净高要求，难以指导精装吊顶设计，也不利于指导机电安装和验收。通过对建筑、结构、及配套设施关于预留洞孔，安装净高等形成图纸上的参数闭环，复核各专业之间叠图所出现的问题。利用BIM 模型可以快速便捷地对结构、建筑、机电设备设计尺寸及空间布置的参数进行校核，也可以对测量标高数据进行复核校准并通过净高分析图以不同颜色对应可以达到的净高来动态指导现场施工。如图5 所示，反映了车位净高优化可以更好地满足现实需要。

图5 车位净高优化前后对比Fig.5 Comparison before and after Parking Space Clear Height Optimization

3.2 虚拟仿真漫游

BIM 虚拟仿真漫游技术，主要是利用漫游动画的方式实景模拟展示设计方案的可行性及进一步调整和优化设计方案。通过该技术可以便捷查看建筑物各部位的功能作用、属性信息，其中包括建筑材质、厚度等属性。目前，很多设计图纸基于CAD 辅助软件，容易出现设计功能区不能满足现实需要的现象，虚拟仿真漫游技术可以基于碰撞检查，按照设计路线实景查看碰撞点并进行调整和优化。在实际应用中，可以基于Navisworks 软件对建筑模型、结构模型、机电模型、场地模型以及幕墙模型进行碰撞检查，并基于碰撞点位置报告进行漫游功能的路径设置。在设计阶段，还可以通过该功能展示设计方案的优越性，避免了效果图合成的不真实性，对施工建设可以较精准的把控。通过配置相关漫游动画视频为紧急疏散、通行指示有了更直观的表达，不仅促进了酒店项目建设主体的有效沟通，而且也为酒店现代化建设贡献了力量。如图6 所示，从地下车库的虚拟仿真漫游效果图中可以参与实景体验，并通过建筑物的属性信息及功能区的状态及时修改和调整模型，避免返工等成本浪费的问题。

图6 虚拟仿真漫游效果Fig.6 Virtual Simulation Roaming Effect

3.3 幕墙节点推敲深化

目前，很多的幕墙设计依赖CAD 辅助软件，BIM建模可以根据需求参数，基于三维功能进行拆分板块并进一步生成加工图，在每一个板块中还可以进一步细化节点图。对每一个节点进行不同的优化设计，可以实现按照需求设计三维模型进行曲面优化，方案推敲等功能。通过不断完善模型，提取构件加工信息，精准对接生产商家，同时，可以满足依据现场实测数据快速修改，有效提取加工图。对基于模型平台的幕墙板块信息进行有效管理，有利于及时查询到破损等需要修整的幕墙板块信息，从而制定出合理的修改方案。

依据BIM 数据库构建幕墙模型，将幕墙的配置构件加入模型，与机电模型、建筑模型、结构模型等进行碰撞检查，从三维结构空间与外观设计方面推敲幕墙节点。如图7所示，基于BIM模拟技术，分析幕墙面板与结构体骨架的空间关系，优化定位幕墙构件。根据模型与设计图纸生成详细标注的图纸，实现以设计蓝图为主，BIM模型从中配合补充空间上的布局，弥补了传统的“平、立、剖”的局限性，用以指导现场精确施工。

图7 幕墙三维剖切节点Fig.7 3D Section Node of Curtain Wall

3.4 基于平台的项目管理

基于项目方案建立的BIM 模型平台，可以为开发商预算成本，也可以通过不断调整模型精准指导施工建设，协同管理整个流程，为各阶段提供数据信息。其能准确的统计平面及立面的实际施工量，极大的减少后期量算统计所出现的人为误差。对各分项分段工程的实际工程量进行准确的统计，导出清单报表也可以直接运用到相适配的工程造价软件，提高三维信息化模型的综合价值。

该平台实现了动态、集成及可视化的5D 现场施工管理。利用已建立的BIM 模型及各分区的工程量统计表、进度计划相互结合，在有限的空间上创造更多的施工界面。合理地调配施工工序、施工持续的时间、资源的供应等，避免各专业各步骤在工作关系的冲突，综合考虑人工、材料、成本的投入与控制，实现质量、工期、安全、成本的综合管理与控制。

BIM 协同管理平台在该国际大酒店工程项目中得到了全面应用，可以进行模型管理、漫游查看、净高查看、视点查看、问题追踪等。如图8 所示，基于问题追溯等可以最大程度做到了模型数据保留，深入挖掘建筑模型的信息价值，形成“数据沉淀”，为日后智慧城市构建打下坚实基础。

图8 BIM问题追溯流程Fig.8 BIM Problem Tracing Flow Chart

4 结语

BIM 技术贯穿于该国际大酒店工程项目的整个生命周期，共发现包括建筑、结构、机电、幕墙在内的355处问题，将问题在施工前规避掉，提高了后续的施工效率。在每个阶段的应用都能提升管理的效率和信息化建设水平，推动了传统建筑项目平面施工图纸向数字化、三维化转型的应用，也提高了施工现场的数字化运营管理。在今后的BIM 技术应用研究中，将会尝试结合装修专业构建全方位的信息模型，形成具有建筑结构，管综设备，装饰装修等配套专业系统的数字化管理，用于在日后酒店开始投入运营后的返修管理及功能的升级改造。BIM 技术在酒店建设工程和后期经营中的应用价值正在不断被发掘，这将有利于促进现有生产力方式和管理模式的改变，推动建筑工程朝着信息化、经济化的方向发展。