BIM技术在超高层项目机电施工中的应用

BIM技术在超高层项目机电施工中的应用

井维科

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摘要：建筑信息模型技术，即BIM，是一项集工程设计、施工、监管及维护于一体的信息化技术。它通过对工程项目信息的系统搜集与整合，打造出三维数字模型。在项目的整个生命周期，从策划到运行再到维护，BIM技术实现了信息的共享与流通。利用其数字化、可视化的多维仿真平台，BIM将项目的各类信息融合，构建起一个全面的工程数据模型，帮助工程技术人员准确解读建筑信息并作出高效反应。这一技术为设计团队以及其他建设参与者，如建筑商和运营机构，搭建了协作的基石，从而在提升生产效率、降低成本以及缩短建设周期等方面起到了至关重要的作用。

关键词：BIM技术；超高层项目；机电施工；应用

某项目占地面积3500m2，总建筑面积约7.6万m2，一栋地下室4层、地上42层，建筑高度约200m。以信息数字化为核心，极力打造“高档次节能环保智慧楼宇”和“5A甲级楼宇”项目，建成后将成为教育、办公、科研、生活服务为一体的福田金融新地标。

1项目重点难点分析

1.1“设计-施工-运维”图模一体化

工程实施采取EPC一体化工程总承包方式，全面融入BIM技术在项目管理中的运用。针对项目不同环节、不同参与方之间信息隔绝的困境，本项目利用EPC管理模式的前置优势，实施了BIM技术的半自动化设计流程。在初步设计阶段，施工BIM小组参照初步设计图纸，构建了LOD200级别的初步设计模型，并逐步细化至LOD300的施工绘图以及LOD400的施工阶段模型。在正式图纸发布之前，利用BIM技术有效解决了设计中存在的错误、遗漏、冲突、缺失以及净高不达标等问题，确保了经过深化的BIM模型与设计图纸的高度可执行性。同时，将模型数据上传至管理平台，以指导现场施工并记录关键数据，便于运维团队接手使用，从而实现了BIM技术在项目管理全过程中的无缝对接。

1.2机电统筹深化设计

在项目施工图绘制之前，必须先行处理众多数据中心、通风及空调设备用房的相关问题。这包括确保项目的净空高度、管道综合深化设计、高效预制机房的应用，以及5G全光网络的深化设计等关键环节。鉴于本项目具有独特的外观设计和浓郁的科技气息，加之标准楼层数量有限，因此，如何将机电BIM管道综合深化与项目的独特造型相融合，成为本工程面临的主要挑战之一。

1.3 机电管理及联合调试

本工程涵盖了户外管道系统、燃气供应系统、10千伏高压线路系统、生活用水及排水系统、消防设施系统、空气调节与通风系统、电力供应系统、低电压系统以及变电与配电设施等多个领域，这些系统之间相互依存，紧密相连。由于涉及众多机电分包商的参与，每个专业领域的工程都需要高度协作，对机电项目的管理以及后续的联合调试提出了极高的要求，这无疑成为了项目实施过程中的关键挑战。

2 机电BIM应用

2.1 机电管综建模

BIM项目组依据国家规范和《深圳建筑管理局BIM应用规范》，对机电系统进行了全方位的专业建模。采用BIM半正向设计方法，BIM项目组在图纸设计初期便参与其中，从最初的LOD200模型至今，机电系统模型已历经10次设计稿的迭代。目前，BIM项目组已成功构建了包括地下室、塔楼、高效能源站、管道井、数据中心、避难所、城市基础设施和空中花园在内的整个区域机电系统模型。

2.2机电管综深化设计

在综合考虑施工实际情况和过往经验的基础上，对机电管道综合布局进行了进一步的优化设计。首先，将机电不同专业的模型整合，遵循“电气设施在上、管道设施在下”的施工准则，优先完成了地下室和塔楼的管道综合深化设计，随后对制冷机房、管道井等专用设备区域进行了深化设计。在深化设计过程中，机电BIM团队识别出80多项重大设计问题，并编制了27份管道综合优化报告，这些报告已提交给设计院以便进行相应的修改。在优化前，该区域的汽车坡道将走廊分割为两部分，坡道部分的梁下净高仅有2300毫米，机电管道在此处铺设了4层，管底净高仅为900毫米，不符合规范要求。而在走廊下方，梁下净高为2400毫米，但在楼梯区域净高只有1450毫米，同样不满足规范。经过管道综合优化，将楼梯踏步向右移动了2000毫米，并将坡道上的梁设计为反梁，使其与楼板底部平齐，同时调整了空调送风管和高压配电桥架的走向，使其绕行至另一侧，避免了与坡道的冲突。剩余的管道则平整地敷设在走廊上方，坡道上方不再布置任何管道。经过BIM的精确计算，最终坡道的净高达到了2450毫米，走廊的高度为2280毫米，完全满足了规范和业主方的需求。

2.3大型水管井、配电井深化设计

工程的关键部分在南北两端各有一个较大的给水管道井和三个分别用于强弱电的井道。利用建筑信息模型（BIM）技术，我们及时完成了这些管道井和电井的三维建模与细节深化工作。在前期，我们就对每一层的管道进出口顺序进行了详细的规划，同时考虑了套管之间的距离，并对配电室内电缆的连接进行了模拟。此外，我们还对水管和桥架的位置进行了适当的调整。基于深化后的BIM模型，我们最终确定了楼板的开孔位置。

2.4 室外市政管网深化设计

鉴于施工场地空间有限，BIM小组在规划中发现红线范围内众多电力井、雨水井及污水井存在相互干涉现象，导致无法合理布置。小组首先对电力井、污水井和雨水井的平面布局进行了优化调整，依据室外地面高程和填土层厚度来设定管道的埋设深度，随后依照重力流原理对管道进行布置，并确定了污水井和雨水井的高程。在此基础上，又进一步明确了电气线路和压力水管的路由高程，并最终敲定了管道穿越外墙、支护桩及冠梁的具体位置与高程。通过BIM技术的详细图纸和直观展示，BIM小组为现场施工提供了高效的质量保障。

2.5 支吊架深化设计

为实现高标准工程品质，借助建筑信息模型插件对管路支撑及吊架进行精细设计，通过精确计算，选取1940毫米作为标准模数，对通风管道及电气综合支撑吊架进行均匀间隔布置，而给水管道支撑吊架则采用两倍间隔布置。安装结束后，所有支撑吊架排列成一条直线，项目选用标准化支撑吊架，使得整体布局规范划一，外观整洁美观。项目小组运用BIM插件完成了综合支撑吊架的详细设计与绘图工作，并对大型多层管道系统进行了力学分析，保障了支撑吊架的安全稳定性。此技术的应用为项目节约了22万元的材料成本，并缩短了18天的施工周期，获得了显著的经济效益。

3作用与效益

(1)避免了对建筑的影响，提高了建筑的净高，提高了建筑的使用面积，提高了建筑的整体高度，有利于建筑的施工。通过 BIM建模，预先对建筑高度进行总结，并与精修面相配合，实现了对空间的有效使用，实现了建筑的美感和舒适度；与此同时，业主还可以预先观看建筑形态，并给出自己的意见，使其在本源中得到最大程度的合理化，起到帮助决策的效果。(2)将场地和建模结合得很好，便于对工程的控制和后续的运营管理。结合工程的具体情况，对工地进行验收，并在建筑模式中对各种工程资料进行补充。建立 BIM建筑工程日记，撰写和保存工程执行的记录表，保存关键区域的实际施工图片。采用平台式等设备，在工地上对工程进行指导。(3)大幅度地缩短了建设周期，减轻了建设的困难，减小了拆除工作的工作量，增加了企业的经济效益。以 BIM为基础，对各个专业的碰撞检查，确保一次施工，避免拆除和改动，提高工作效率。根据工地的真实情况，将工程进展情况及时的上传到平台，并生成施工日志。将计划和实际情况进行比较，发现偏离的原因，并向相关部门报告改正情况。

结论

在本工程中，建筑信息模型技术（BIM）在机电专业的深化设计阶段取得了显著成效，成功推动了机电系统的半自动化设计进程。借助管道综合优化、BIM技术的可视化交底以及模块化机房的构建等BIM技术的综合运用，该技术在施工管理、质量控制、安全保障、施工进度管控、商务成本控制以及科技创新等多个方面展现出了卓越的效能，为工程带来了显著的经济收益和技术成果。

参考文献：

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