摘要：在机电施工安装工程中，为避免综合管线与管线之间、管线与建筑结构之间的相互干涉和冲突，会在各系统单元管线的空间管理中，运用BIM三维设计技术，来解决建筑设备与结构设计之间的潜在冲突，优化建筑设备及综合管线设计，以降低出错返工现象，从而达到节约成本的目的。

摘要：在机电施工安装工程中，为避免综合管线与管线之间、管线与建筑结构之间的相互干涉和冲突，会在各系统单元管线的空间管理中，运用BIM三维设计技术，来解决建筑设备与结构设计之间的潜在冲突，优化建筑设备及综合管线设计，以降低出错返工现象，从而达到节约成本的目的。

关键词：施工安装、空间管理、BIM三维技术

伴随三维设计理念在建筑行业内被广泛地认知和认可，其作用与重要性也在建筑施工领域内日益显现。中国电子系统工程第二建设有限公司作为一家以机电工程安装为主的施工单位，在建设项目生命周期中至关重要的机电安装施工阶段，已在多个项目的空间管理中运用BIM三维技术，为缩短项目施工工期，减少施工差错和节约成本上，BIM三维技术提供了重要的理论设计保障，产生了重要的影响并带来直接经济效益。

通常，一个建筑项目的结构设计和安装工程设计，都是从项目的建筑设计开始。结构工程师负责项目的主体设计，然后由暖通、电气、给排水等专业工程师完成各专业的工程设计。最后由施工单位按照图纸进行施工。在这样的设计、施工过程中，由于各专业工程师各自独立进行设计, 那么结果将会是，设计过程中各专业协同设计之间的矛盾便不可避免的将会出现。

协同设计之间的矛盾这个问题，将如何解决？在施工安装空间管理中新兴的BIM三维设计技术，将此难题轻易化解了。

深圳华星光电TFT-LCD 8.5代线液晶薄膜显示器件项目1#建筑厂房，单层建筑面积逾八万平米，其中机电安装工程包含了空调风系统、空调水系统、动力配电系统、照明系统以及消防自控系统在内等多个系统，中电二公司承建1#厂房L30下夹层综合支吊架及管线工程作业，L45上夹层消防排烟及综舍支吊架作业，及空调机房的综合管线安装配管作业，其中每一个系统的工程作业难度之大，管线之复杂，所以对综合管线布置合理性及优化性显得极其重要。

在华星项目空间管理设计中，主要运用到的BIM设计软件是CAD、revit mep、Navisworks和Sketchup这四种软件。众所周知，CAD是目前在建设领域运用最为广泛的一种设计软件，它是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，它在绘制建筑平面图纸和施工节点图纸，有着其它设计软件不可替代的优越性。而基于CAD基础开发的另一款三维软件， Revit mep，它专注于将整座建筑物的给排水、暖通和电气系统与建筑模型关联起来，创建逼真的建筑设备及管道系统示意图，避免让错误进入现场并造成代价高昂的现场返工。而Navisworks是实现将三维空间模型实时漫游和动画设计，就犹如我们身临其境一般。最后一种设计软件Sketchup可以快速生成3D几何体，无需进行复杂的三维建模，这在我们绘制一些风管水管部件，电气桥架部件以及其它动力设施部件中，减轻了我们的工作量，创建出逼真的三维模型。

图（一）为一组DCC阀组的CAD二维图;

图（二）为BIM三维建模后的立体图。

二、二维向三维模块的生成

借助CAD计算机辅助设计，我们可以将建筑结构图，以建筑施工图为依据，通过交互手段，用CAD快速生成三维的建筑层立体图，然后将每个专业的管线分系统分别在Revit中绘制进这个已生成的三维建筑层立体结构图中，最后在三维空间中进行设计、碰撞分析和计算，来解决当前建筑安装工程中经常出现的二维设计不直观、设计图纸不协调、施工图设计阶段图纸综合会审难等问题。而最终生成的各系统三维施工图中，将通风模块单元、空调给排水单元、电气桥架单元和照明消防等单元的标高，轴线坐标定位进行优化和调整，或通过CAD软件将数据以PDF平面施工图方式，或Sketchup以效果图方式输出，可作为在施工安装过程中的作业之依据和效果展现，同时也可更为直观的来表达局部复杂安装部位的详细情况。

2.1建筑结构CAD三维模型生成

从设计院得到建筑结构设计及水系统、风系统、电系统等设计原图，是我们进行建筑结构三维模拟的关键点，通过结构设计原图，我们可以得到楼层设计的平面图，然后根据建筑物的平面图和相应的立面、剖面图，依据楼层高度、楼层特点等信息，在CAD里面通过放样、拉伸和布尔运算等功能，生成三维的建筑结构图，这时在三维结构图空间里面，可以真实的反映出墙、柱、门、梁等的实际情况。生成的三维建筑结构在进行综合管线图的绘制时，还可作为标高和坐标定位的参照物，并可以判断各种管线是否会和建筑结构发生碰撞，作为管道集中布置的梁，建筑结构设计时都会预留了相应的孔洞，梁的预留洞也将在三维空间中得到直观体现。

以华星光电1#厂房为例，图（三）为空调机房CAD剖面图；

下图（四）为生成立体后的空调机房三维图

2.2工程各系统单元模块的立体生成

在已完成的整个建筑物的三维信息模型里，我们用一种面向设备及管道专业的专业设计软件Revit MEP,将整栋建筑的给排水、暖通和电气系统与建筑模型进行关联。Revit的暖通功能提供了针对管线及布管的三维建模功能，用于创建供暖通风系统。如下图（五）

其次，它的管道系统功能为管道的创建和布局，提供了全面的三维参数化模型。其智能的布局工具，可轻松、快捷创建出真实信息的三维管道模型。如下图（六）

电力照明和电气系统，为我们快速解决电缆桥架布线及电气照明方案提供帮助，有助于确保设计中电路连接的正确性。如下图（七）

2.3风、水、电等其它设备仪器的立体模块生成

在绘制和编辑安装工程各专业系统三维空间图的过程中，我们会常用到三维管线图所需要的管线配件，如水管和风管部件(阀门、接头等)，在Revit MEP中基本包含了所有建筑元素的基础。它们为设计思考和创意构建提供了一个开放的图形式系统，能以逐步细化的方式来表达设计意图。参数化构件可用于错综复杂的建筑设备及管道系统的装配。根据各专业设计的草图中管线的位置、尺寸标注、管径、长度等参数和部件的形状，由用户通过选择（或输入）相应的形状特征参数、空间定位参数、以及相关的材料类型等，可自动生成三维管线和部件实体，我们还可通过交互式设计手段，在各种管线和部件的编辑属性中，对实体进行修改、删除、插入、编辑和替换。

三、综合管线的碰撞检测与计量清单

当各个工程系统的立体模块，我们分系统、分图层分别建好后，最后要做的便是将这些系统单元进行图层叠加，在建筑结构模型内，通过管线的交互式叠加，我们可以观察出管线间的空间关系和走向。并自动进行综合管线图的判交和合法性检查计算，将有可能发生碰撞的区域以图形方式标示在三维设计空间中，提示设计人员对各种管线图进行相应的调整和修改。

3.1各子系统的碰撞检测

综合管线图的碰撞检查工作，是对设计所得的三维图纸中的各种管线、部件之间，管线和结构梁之间，以及管线和墙、柱之间可能发生相互干扰的现象，进行分析和检测。虽然通过局部视图的放大显示，我们可以用人工观察的方法粗略判断综合管线图上是否会发生各种碰撞现象，但是在管线密布、人工判断比较困难的位置，Revit软件的碰撞检测功能，会自动分析和计算管线间的设计数据和信息，对建筑设备及管道工程进行碰撞检测和分析,详见图（八）。

并同步反馈出错误的工程设计数据，便于我们及早发现错误，避免让错误进入现场并造成代价高昂的现场设计返工。

图（九）为碰撞检测管道示意；

图（十）为碰撞检测后调整及优化后的管道示意图

3.2工程计量清单与模块参数化信息

Revit的另一个重要的功能，便是可以对我们已完成的整个三维空间建筑内的模型，包括风、水、电系统的用料进行分析和计算，并根据其规格大小，把各工程量统计计算的结果也能随时反映出来，并用相同信息的电子表格输出，便于我们核查在二维空间里看图提量的准确性。在模块化参数信息功能里面，Revit MEP可根据建筑空间来支持负载计算、追踪室内气流，并协调配电盘明细表，实现了最大限度地简化应用软件的管理。

图（十一）为revit输出用料清单示意

四、二维施工图的生成与管线断面管理

在现场施工过程中，因为三维工程图不能作为施工图的依据，所以我们必须在三维工程图的基础上，导出一分能便于现场查图和核审的施工蓝图。也就是要再出深化设计施工图，通常是在模型检验通过完了以后，我们才用模型导出来的施工图，这样的话，各方面的施工就不会再有碰撞的问题。因为我们不可能拿一个模型图纸给每一个班组，拿着模型图纸去施工，因为它还是要用平面的施工图，标准的施工图，这样才能保证各个班组拿到的图纸是正确无误的。

4.1二维工程施工图纸的生成

当我们确保一个项目的三维工程图正确无误后，这时便可利用三维工程图生成模块，来负责平面图、立面图、剖面图的生成。Revit软件是一款支持与CAD软件无缝对接的设计软件，可以将Revit中建好的三维模型导出成dwg格式的文件，在生成平面图时，首先要对参加平面图生成的各专业系统中的实体进行消隐和图层排序，而后根据所得每个系统单元的图层顺序在对应的图层上依z轴方向画出各实体的二维线条图，这便是最后施工所需的二维施工图，我们最后可在在CAD里面进行一些手工修正和标注，完善即可。

左图（十二）为三维模型图导出二维工程图的生成流程图：

4.2综合管线的断面管理

通常我们查看管线在建筑结构中的空间关系和走向时，都会在相应的轴线作出对应的剖面示意图，Revit软件为我们提供很好的管线剖面自动生成功能。在剖面图中，我们点击任何一根管线的剖面，均可查看管线所具有的部件特性，其相关信息就会列在属性表中，如规格材质，保温厚度，标高，所属系统以及管道内流动介质等，我们可通过选择（或输入）相应的特征参数、空间定位参数、以及相关的材料类型等，对各种管线和部件进行编辑和修改（见下图(十三)）。

五、空间管理动画漫游及效果图展现

往往一个施工项目还在动工之初，业主便想提前了解竣工后工程现场的实际情况，这时我们要应用三维动画模拟技术，通过数码方式，在建筑结构内实现动态巡航。Navisworks和Sketchup都为我们提供了三维动态巡航的功能，通过它不仅可以直观地体现施工的界面、顺序有如身临其境的感觉，更使得各专业施工之间的关系协调变得更清晰明了。一些重要的施工步骤，都可以用三维模拟的方式把它很明确地向业主、审批方展示出来，这种模式使现场管理人员不用把大把的时间用与现场的巡视监控上，还可以把更多的精力用在现场实际情况的提前预控和对重要部位、关键节点的严格把关等准备工作上，这样不仅提高了工作效率，相应减少管理成本。下图为空间管理优化后的回风夹道效果图，见图（十四）

综上所述，如何把三维设计技术，更好的运用到工程安装的空间管理中去，是一个企业技术进步和创新机制的一个体现，相信在不久的将来，施工企业广泛、深入应用三维设计技术已是大势所趋，三维技术普及化是必然的趋势。三维技术在空间管理中的大量运用，使我们在工程建设中沟通更为便捷、协作更为紧密、管理更为有效。

来源：指尖上的BIM一点号