机电三维技术对机电安装影响

【摘要】文章阐述了传统与三维管线综合的差异，三维管线综合的设计流程、优势分析以及机电安装施工的发展趋势。
【关键词】传统管线三维管线设备管线
随着时代的进步，现代建筑的功能不断完善，在同一建筑空间内的管线日益增多，随之而来使得建筑空间多元化、复杂化。在这样的环境下，结构建筑与管线之间以及管线与管线之间的排布变得尤为复杂，协调他们之间的排布关系成为我们施工技术人员的主要工作之一。由于设计不当而引起的返工不但会大幅提高成本，还会延长施工周期，因此如何高效地协调设备管线受到了广大研究人员的关注。
施工单位在收到施工图对施工的审图及管道二次安装的预制带来了很多技术问题,随着机电 BIM模型技术的发展,这一过程可以依靠计算机程序完成。BIM 技术可以对平面的系统管线进行三维成像处理，使得各专业的管线按实际尺寸在同一空间进行排布，可以直观的在三维模型图中进行设备管线协调，并进行全面的碰撞检测。对于局部碰撞直接在模型中表示并且进行修改，较少了二次加工，从而降低成本，缩短施工周期。本文结合 Magicad 软件，对 BIM 技术进行详细介绍，阐述三维管线协调和三维管线综合设计。

一、 基于 BIM 技术的讨论

1. BIM 概念及施工

BIM（Building Information Modeling）简单的理解是建筑信息模型。BIM 施工技术是通过特定软件中海量的建筑信息，根据平面布置图和系统原理图以及实际的尺寸，材料等信息建立起一个虚拟的三维模型，实现可视化施工。从而进行施工模拟，局部调整，三维算量等实际施工过程的应用。该三维模型创建完成后，各专业的局部调整可以在电脑中实时修改，更新整体数据信息，更快捷直观的标示修改内容，从而加快了施工效率，控制了成本，准确定位，减少返工。

二、 传统管线布置与三维管线布置的差异

现代化建筑安装工程项目中，由于功能不断完善，导致布置在同一空间内的设备管线布置复杂交错，各专业系统布局紧凑，按设计施工中容易造成管线碰撞，造成二次返工，增加工程成本，降低施工效率，延长施工周期。为了解决上述问题，在工程项目施工前必须要进行管线的综合布置。传统的二维管线综合由施工技术人员根据各专业的设计平面图叠加之后，确定管线的相对位置，绘制出局部位置的标高示意图。这种方法存在以下不足：
(1) 标高示意图不能准确定位同一层面所有管线位置变化，可能造成施工中的失误。
(2) 处理管线交叉为局部调整，缺少整体性，在处理碰撞时未能全面考虑，因而降低设计效率。
(3) 平面图上未能表示梁的位置及高度，在一些梁差高度差异较大的地方容易发生管线与梁的碰撞，增加了返工率。
(4) 对于一些有净高要求的层面，各专业复杂交错，设备管线布置空间狭小，需要进行小范围的规划调整，传统二维管线综合设计未能满足该设计需求。
现代化建筑工程中由于传统二维管线综合存在缺陷，不足以满足设计全部需求，以 BIM 技术为核心的三维管线综合设计正在迅猛发展，成为大型现代化安装工程的首选方式。三维管线综合正好能弥补传统设计存在的不足，整体模拟施工现场，准确定位设备、管线以及结构柱、梁，在施工前预见管线变更和结构之间的关系。

三、 三维管线设计流程

以 BIM 技术为核心的三维管线综合设计实现了智能化操作模式，从一开始土建、管线模型的创建到进行协同深化设计并最后出图都是在电脑内完成，提高工作效率。设计流程有以下几步(本文中以Magicad 软件功能为例)：

1. 创建项目文件夹

三维模型的创建之初建立一个项目文件夹，方便日后综合

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管理。该文件夹下分为建筑及各专业参照底图和三维图形文件夹，其功能主要是为了三维管线综合设计在多台电脑支持下的协同设计、调整以及汇总管理。

2. 智能建模

智能建模即创建结构专业以及建筑专业，使用Magicad 软件中 ROOM 模块编辑包括结构梁、结构柱、墙体、门窗等主要内容。进行三维管线综合设计的侧重点在于管线与梁之间的关系，因此需要仔细确定结构梁的位置及梁高，便于满足此后深化设计的需求。此外，还需注意墙体的分类，预留孔洞和结构降板等，严格按照结构施工图进行建模。

3. 编辑设备管线

设备管线建模主要分为两个步骤，即单专业的建模和多专业之间的融合。本文中采用 MC-E 模块和MC-HP&V 模块进行建模。单专业建模运用 MC-E 模板功能中包括电气桥架、电气照明以及弱电设计；MC-HP&V 模板功能包括暖通、给排水、消防，各个功能中各系统管线设计了不同颜色以便区分。

4. 根据深化设计原则进行管线调整

管线的调整是整个深化设计中必不可缺的一项，根据业主提出对层面净高的要求下，改变部分管线的排布及管线间的避让，但须遵守管线深化设计的原则。

5. 碰撞检测

碰撞检测功能作为 Magicad 软件主要功能之一，穿插使用在整个建模过程中。在各专业建模和融合模型阶段中需观察管线间的空间关系中及时使用碰撞检测功能，如图 2 所示，并及时做出调整。该功能还应用于深化设计关系管线调整阶段，使调整管线的同时亦能及时避让碰撞，从而修改至正确的数据避让。计算机通过智能分析得出分析报告，
能使技术人员快捷的寻出设计中的疏漏，进而修改方案，加快了工作效率。

四、三维管线综合设计应用于机电安装的优势

三维管线综合设计是对未来现场施工安装在电脑上的一次预演，建模过程可以预测设计和施工流程中可能会发生的错误并及时做出修改规避。较之传统二维管线综合，具有如下优势：
(1) 各专业管线协调设计可以直观的在电脑三维模型中进行，可发现在传统设计中难以表示的部分并实时修改，提高设计效率，准确定位管线关系，进行可视化施工。
(2) 软件功能中的碰撞检测能全面、有效的标示各专业间碰撞问题并及时调整，防止疏漏，避免返工。
(3) 对项目结构建筑进行真实、全面的模拟，在深化设计管线的避让中提供至关重要的信息。
(4) 整体三维模型动态观察可以在如空调机房等管线纵横交错的地方优化其排布，使其整洁美观。
(5) 三维模型可以生成标高层面示意图和局部管线剖面图，清晰表示各楼层管线位置并精确定位。
(6) 评估项目成本预测，进行小范围的三维算量。
五、结语
随着现代化建筑功能日益增多，同一空间内系统管线关系错综复杂，协同它们之间位置关系成为我们首要工作目标。以 BIM 技术为核心的三维管线综合设计相对于传统管线综合有着明显的优势，已应用于多个国内，如广州省第 23 届运动会指挥中心，海南海控国际广场等。现阶段机电安装还是处于传统综合设计阶段，仍采用大量二维图纸进行施工图设计，但三维管线综合有着提高设计效率，控制成本，可视化施工，准确定位等一系列优势，已
成为机电安装设计的趋势所在，使工程设计技术更上一个台阶，推动我国建筑行业全面发展和进步。
【参考文献】
卢晓岩,韩冰. 建筑工程多专业管线三维综合排布施工新技术[J].建筑技术,2008(06).
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[3]杨国. 深化设计在机电安装工程中的应用[J].施工技术,2007(S1).