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建筑機電工程中BIM技術的應用論文
1引言
隨著計算機科學技術的進步和快速發展，CAD技術的發展和應用使傳統的設計方法和生產方式發生了深刻變化，使建筑師、工程師從手工繪圖走向電子繪圖，從而縮短了設計周期，提高了設計質量，可以說CAD技術的應用是建筑工程領域的第一次革命。BIM技術是近幾年出現的一項數字化新技術，為建筑工程領域帶來了第二次變革，實現了從二維圖紙到三維模型的轉變。作為一項新興的科學技術，BIM正引領著建筑業信息技術走向更高層次，它的全面廣泛應用將對建筑工程領域產生無可估量的影響，為建筑業的發展帶來巨大的效益，使整個工程的質量和效益顯著提高。然而BIM技術在中國的應用還只是剛剛開始，但會逐步推廣和深入到建筑行業各個領域，從全球化的視角看，BIM作為一種全新的理念和技術，對其應用已成為建筑行業的主流。本文將利用Autodesk公司的相關BIM軟件建立燕翔飯店改擴建項目樣板間工程的結構模型及機電管線綜合模型，并進行仿真分析，完成了機電管線的碰撞檢查，結合工程實際，將理論與實踐相結合，對實驗結果進行了綜合分析，為后期BIM技術在燕翔飯店改擴建項目正式工程中的應用奠定了基礎。
2建筑信息模型的發展及應用
2．1建筑信息模型的概念
建筑信息模型是指在開放的工業標準下，建筑設施的物理特性、功能特征以及相關的項目生命周期信息的可計算或可運算的表現形式，它是以三維數字技術為基礎，通過一個共同的標準(IFC，Indus-tryFoundationClass)，集成的建設工程項目各種相關信息的工程數據模型。建筑信息模型是對工程項目實體與功能特性的數字化、參數化的表達，可以持續、及時地提供有關項目的各種實時數據，且完整可靠，是設計人員和工程技術人員應對各種建筑信息，實現協同工作的基礎。
2．2建筑信息模型的發展背景
傳統的計算機輔助設計主要采用AutoCAD等設計軟件進行二維圖形的設計，然而這種工作模式與傳統手工繪圖方法類似，只是利用了計算機作為繪圖工具，提高了繪圖效率和繪圖精度，并未從根本上將設計師從繁重的繪圖任務中解放出來;另一方面，為了推敲細節與最終設計效果，設計師們雖然可以在3dsMax等三維設計軟件中制作效果圖，然而此類三維模型并未集成建設工程所用的材料、材質及其他相關信息，其目的僅僅是為了得到三維動畫或效果圖;此外，傳統設計軟件無法將平面、立面、剖面與三維模型統一關聯，某一圖紙作了變動，其它圖紙并不隨之改變，因此往往出現各種圖紙表達互相矛盾的現象［5］。以上是目前CAD設計面臨的普遍問題，是進一步提高設計水平和設計效率所面臨的嚴重挑戰，因此通過計算機新技術來解決這些問題便成為各軟件廠家競相研究的對象。建筑信息模型技術提供了可靠的解決方案，它根據設計圖紙將整個建筑在電子三維環境中完整的表現出來，模型中蘊含了完整的實際信息，包括材料、材質、規格、型號、尺寸、構造及其他各種相關信息，從而把整個建筑模型化、數字化。
2．3建筑信息模型在機電工程中的應用
在機電工程施工過程中，可以利用BIM技術的碰撞檢查、施工模擬及工程量統計等功能，進一步指導現場施工，達到節約材料、控制成本、加快施工進度、確保工期目標的目的。通過BIM技術相關軟件建立三維數字信息模型，在施工深化階段對建筑、結構及機電專業管線進行綜合碰撞檢查，是BIM技術較為直觀、突出的功能之一。它可以將發生沖突的管線以高亮的形式顯示出來，從而使施工技術人員及時發現沖突，并在施工深化階段對管線布局進行合理優化，避免因后期返工帶來工程費用的增加及建設工期的延長。在工程建設過程中，借助于BIM技術，還可以對施工現場的施工管理預先進行模擬，對建筑材料的堆放位置、方法和建筑設備的位置、工作流程進行優化，提出最優施工方案，合理調配人員數量、建筑材料、機械設備等建設資源。對于重難點施工部位，還可以通過精確預演模擬現場施工過程，減少因施工順序，施工技術方案不合理造成的返工和浪費。由于BIM軟件所搭建的數學模型是帶有材料材質、規格、型號及尺寸信息的數字模型，因此在信息量足夠的條件下，可以對現場施工所用建筑材料的數量進行準確計量和預算，同時，可以準確測量預制構件的尺寸，從而避免預制構件的尺寸錯誤。
3BIM技術在燕翔飯店改擴建項目樣板間機電工程中的應用
為了在正式機電安裝工程中降低工程返工次數，提高勞動生產率，我們首先在樣板間的建設中運用了BIM技術。目前主要的BIM設計軟件有Autodesk公司的Ｒevit、Bently公司的Ｒevit、Progam公司的Magi-CAD以及Graphisoft公司的ArchiCAD。在此我們以Autodesk公司的Ｒevit軟件為建模工具，利用Au-todeskＲevitArchitecture建立了主體結構模型，利用AutodeskＲevitMEP實現了機電管線的合理布局并進行了仿真分析，完成了機電管線綜合的碰撞檢查，同時結合工程實際進行了簡單的施工模擬和工程材料統計。最后將理論與實踐相結合進行分析，驗證了該技術的可行性及先進性。
3．1工程簡介
燕翔飯店改擴建項目工程是由首旅集團開發建設，為北京市重點酒店類建筑工程，集五星級酒店、三星級酒店以及甲級商用辦公樓為一體。該建筑工程總建筑面積166293．20m2，其中地上建筑面積108766．00m2，地下建筑面積57527．20m2。結構形式為現澆鋼筋混凝土框架－剪力墻結構，基礎形式為筏板基礎，外飾面主要由玻璃、鋁構件和琉璃瓦鑲板組成。工程要求確保結構長城杯金獎，建筑長城杯金獎，力爭魯班獎。本項目為高品質酒店工程，項目質量要求高、工期長，因此希望通過建立樣板間，為后期主體工程客房精裝修提供參考依據，同時通過對樣板間的建造，確定裝修選材、減少變更、縮短工期、降低成本。
3．2BIM技術在樣板間機電管線綜合中的應用
在樣板間圖紙深化階段，有必要對機電管線進行綜合分析，找出并調整有碰撞的風管、線管、管道和橋架，用于指導后期施工。使用BIM技術能夠快速準確幫助施工技術人員確定所建模型中存在的碰撞問題，從而為施工技術人員指導現場施工解決問題提供理論依據。要查看其中一個有沖突的圖元，可以在沖突報告對話框中單擊該圖元名稱，并單擊下方“顯示”按鈕，該圖元將在當前視圖中以高亮顯示。為存在碰撞的機電管線BIM模型，為了解決實際施工中的碰撞問題，通過分析調整了空調補水管的標高，如圖8所示為解決碰撞后的現場實際管線布局情況。同目前在二維圖紙上進行管線綜合相比，使用BIM技術進行管線綜合分析，檢查碰撞沖突，不僅具有直觀的三維顯示效果，而且能快速準確地找到并修改碰撞的圖元，從而極大地提高了管線綜合分析的效率和準確性。
3．3BIM技術在模擬施工中的應用
AutodeskNavisworksSimulate軟件具有諸多先進工具，它提供了完備的4D模擬功能和動畫制作功能，支持用戶對設計意圖進行模擬演示，對施工流程進行模擬仿真，從而幫助加深項目理解，提高可預測性。在四維環境中對施工進度和施工流程進行仿真，可以通過可視化的方式分析項目活動，減少工期延誤和施工工序中的其它問題。利用Au-todeskNavisworksSimulate進行四維仿真的具體步驟如下:將模型幾何圖形與時間、日期相關聯制定施工順序;從項目管理軟件導入時間、日期和其它任務數據，以此在明細表和項目模型之間創建動態鏈接;制定預計時間和實際時間，以及可視化的計劃進度與實際進度之間的偏差。為了驗證該軟件在模擬施工中的可行性，我們建立了仿真模型，并根據樣板間工程的實際施工進度，進行了仿真分析，期間通過改變某些工作間的銜接關系、縮短某些工序的持續時間，加快了施工進度，保證了計劃工期的順利實現。通過仿真分析，BIM技術可以通過可視化的方式對施工進度和施工程序進行模擬，可以對施工難度大及重點施工部位進行精確預演，從而減少因施工順序、施工技術方案不合理等原因造成的返工和浪費。
3．4BIM技術在機電工程材料數量統計中的應用
BIM技術除能夠進行管線綜合分析、模擬現場施工外，同時還具有材料統計功能，AutodeskＲevitMEP提供了多種明細表類別，可以分別對建筑、結構、機械、電氣及管道系統所用材料的規格、型號、數量等進行詳細統計，并可以對統計結果計算求和。如圖9列出了樣板間工程中使用的部分鍍鋅鋼管的規格、型號、長度，并可以在此基礎上對相同規格型號的鍍鋅鋼管計算求和，為材料使用及成本控制提供依據。BIM技術是建筑業信息技術應用發展的必然產物，對BIM技術的應用可以使建筑工程更快、更省、更精確，各工種相互配合更協調、更方便。從長遠利益看，BIM技術得到的效益已經超越了設計和施工階段，并將惠及整個建筑物的運行、維護和設施管理。
4結論
本文通過AutodeskＲevit相關軟件實現了BIM技術在建筑機電工程施工中的應用，通過碰撞檢查實現了大家最為關心的機電管線綜合問題，并將其仿真結果應用于指導現場施工;同時，結合工程實際分析了BIM技術在模擬現場施工、材料數量統計方面的應用。BIM技術的出現極大地提高了建筑業的生產效率，隨著軟件與硬件的進一步發展，BIM技術作為一種新生的科技力量，必將推動傳統建筑行業快速發展，并引起整個建筑生產方式的巨大變革。
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