BIM技术在超高层机电安装工程中的运用

1、BIM技术在超高层机电安装工程中的运用【摘要】：随着城市的高速发展和智能化技术的不断更新，超高层建筑在城市建筑林中的比重日益增加，BIM技术作为一项建筑前沿科技，在超高层建筑的设计施工和维护过程中有着举足轻重的作用。本文详细介绍了BIM技术在超高成写字楼的机电安装工程中的运用，尤其是如何解决安装过程中的管线协调和碰撞问题。【关键词】：BIM技术；超高层建筑；机电安装；管线碰撞1.工程概况 深圳市中洲大厦本项目是集甲级办公和配套商业为一体的高端商务办公楼，位于深圳CBD南区东边岗厦河园片区01-2地块。项目总建面达76700平米，建筑高度200米，本项目地上40层，其中1-3层为高端商业（餐饮）

2、及3层通高的大堂（其中3a层为设备夹层），4-15层为低区办公，16层为避难（设备）层，17-30层为中区办公，31层为避难（设备）层，32-39层为高区办公,40层为设备夹层,核心筒出屋面楼层主要功能为楼电梯及设备用房和人防报警间；地下共4层，主要功能为设备机房和停车库。建设方为深圳市中洲房地产有限公司，设计单位为北京市建筑设计研究院深圳院，由江苏省华建建设股份有限公司总承包。图1-1 中洲大厦项目整体效果图2.采用BIM技术的原因国内外建筑市场的趋势 住建部在2011年-2015年建筑业信息化发展纲要中提出了“十二五”期间“加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中应用

3、”的新要求，把BIM提到了一个新高度。 建筑业发展已进入到重要的转型期，为推动建筑企业向信息化、工业化方向发展。BIM技术使建筑工程在进程中显著提高效率，大量减少风险。已经成为国内外建筑市场一项比较成熟，应用广泛的技术。为建筑业的发展和挑战提供了工程管理和施工技术的突破和飞跃。企业发展的需要 随着公司的不断发展，承接总承包项目管理模式的大型项目日益增多，呈现出项目工程体量大、项目复杂度和节能环保要求高的发展趋势，对项目管理质量要求越来越高，传统的施工模式，已一定程度阻碍了我公司发展，阻碍了进一步开拓建筑市场，拓展公司业务范围的发展步伐，需要进行技术革新。高标准的质量目标本工程的质量目标为鲁班奖

4、，为确保工程的创优目标顺利实现，在开工之初，公司就制定创优策划方案，确定在项目建设中采用BIM技术进行管理，合理进行机电管线综合平衡布置，确保业主对办公写字楼净空高度的控制要求。项目部可以降低管理成本，提高施工管理水平，达到提高公司管理的精细化程度，提高建筑质量，实现绿色科技与建筑融合的目标。图2-1 江苏华建BIM运用质量目标3.BIM团队建立（一）、BIM团队组织机构我公司拥有建筑设计院及省级技术中心，负责全公司所有承接项目的图纸优化及深化设计方案和技术管理。 2012年公司在深化设计团队的基础上，组建BIM工作团队。团队现有建筑专业人员3名，结构专业2名，给排水专业2名，电气专业3名，暖

5、通专业2名，预算员2名。图3.1-1 BIM团队组织机构图（二）、岗位职责1、BIM技术中心主任BIM技术中心主任全面负责公司级别的BIM技术的总体发展战略（包括组建团队、人员培训、确定技术路线等），研究BIM对企业的质量效益和经济效益的作用、制定企业BIM实施计划及操作流程等；组织团队成员参加BIM应用交流、观摩等。BIM项目经理：BIM项目经理全面负责项目BIM应用过程中的技术和人员管理、BIM实施计划的编制和执行；负责按时、保质、保量交付模型，满足投标或施工需求；利用模型对项目的整体质量、效率、成本等关键指标进行分析、模拟、优化，提升项目效益。BIM顾问：作为公司BIM技术团队成员参与B

6、IM项目咨询协助项目经理制订项目实施计划及各项标准，协助解决项目应用中的实际问题；指导BIM团队工作，编写企业内部BIM应用培训教材，日常技术总结、分享与宣传。BIM工程师：负责公司所有工程项目的建筑、结构、机电模型建立；碰撞检查及机电管线综合平衡、审核；模型漫游及施工进度模拟；负责模型技术交底、模型维护；负责指导项目部现场实施与改进；负责族库的建立和管理；负责工程量统计和数据库建立等工作。5、BIM实施人员：BIM岗位运用人员主要是指项目经理、技术负责人、施工员等项目核心管理人员。参加项目模型交底，正确熟练使用模型，借助BIM模型完成岗位工作，并及时向项目BIM工程师反馈模型使用中的问题，以

7、便对BIM模型进行动态管理。4.BIM运用软硬件配置方案（一）、软件平台表工作内容软件平台版本备注各专业模型建立Revit MEP2014版机电模型、管线综合Revit MEP2014版机电BIM搭建模型整合RevitMEPNavisworks平台2014版与建筑、结构模型整合碰撞检测Navisworks平台2014版生成管线综合报告施工模拟Navisworks平台office project2014版2010与office project软件4D施工进度模拟最终浏览、模型整合平台Navisworks平台Revit 软件2014版所有模型最终整合及浏览上述相关软件的具体版本要求，统一为Revi

8、t2014、Navisworks2014。、硬件配置(工作站电脑)名称服务器配置电脑联想（ThinkStation） S30-43521A 工作站CPU类型Intel 至强 Xeon E5-1603 处理器内存16GB (44GB) DDR3 1600MHz SDRAM 内存显卡1.5GB nVIDIA GTX580USB接口12USB（2个前置，10个后置）标准声卡集成硬盘1TB 7200RPM3.5 512e/4k硬盘网卡Intel 82579千兆网卡光驱16X 最大可变速 DVD-ROM 光驱，适用于MT和DT系统应用智能同传功能：智能排序功能：强大的影系统功能（多点还原）：支持EFI主

9、板的EMOS保护同传功能：支持1T及1T以上容量硬盘；实施资产监控功能；网络询问控制功能。远程管理工程能够实现USB端口的有效管理：可以及时更新操作系统：安全补丁及业务系统的安全级升级：能够配置网络宽带、流量：能够对软/硬件资产进行统计，监控软/硬件变更，并可报警：能够提供完善的报表和系统日志。、硬件配置(个人电脑)名称个人电脑配置要求CPU类型智能因特尔 酷睿i7-3700处理器内存16GB (44GB) DDR3 1600MHz SDRAM 内存显卡1GB AMD RADEON HD 7470，FU 含DVI-VGA适配器USB接口不低于6个硬盘1TB 7200RPM3.5 512e/4k

10、硬盘网卡10/100/100以上网卡屏幕大小E2212 22 宽频 LED 背光显示器光驱16X 最大可变速 DVD-ROM 光驱，适用于MT和DT系统应用智能同传功能：智能排序功能：强大的影系统功能（多点还原）：支持EFI主板的EMOS保护同传功能：支持1T及1T以上容量硬盘；实施资产监控功能；网络询问控制功能。远程管理工程能够实现USB端口的有效管理：可以及时更新操作系统：安全补丁及业务系统的安全级升级：能够配置网络宽带、流量：能够对软/硬件资产进行统计，监控软/硬件变更，并可报警：能够提供完善的报表和系统日志。、项目实际运用及后期计划运用软件 HYPERLINK AutoCAD借助强大的

11、设计和文档工具，加快文档访问速度、分享想法以及了解 3D 概念。 HYPERLINK Revit适用于建筑设计、MEP 工程设计、结构工程和施工领域的 BIM 工具。 HYPERLINK Navisworks Manage集成多个来源的数据以简化整体项目审阅、协调和量化。 Microsoft Office 2010微软新一代旗舰办公套件软件。Autodesk BIM 360 Glue包含一系列基于云的服务，使用户可以在项目的全生命周期中随时随地访问BIM项目信息 。 广联达BIM安装算量软件广联达BIM安装算量基于BIM技术工程量计算软件。内置计算规范及全国统一定额计算规则。5.项目BIM目标

12、与流程（一）、基本流程与阶段目标划分在公司BIM技术中心牵头下，由BIM团队和项目经理部主要成员，通过项目策划会的形式，对本工程的BIM具体应用，做了细致的分析，本项目机电BIM重点与难点及其应对措施：表5.1.1 中洲大厦机电项目BIM工作重点及难点与应对措施分析表部位重点及难点应对措施地下室各专业众多，给排水、消防、电气、通风空调与智能化等专业。各专业尽早完成模型，通过协同汇总，进行管线综合及碰撞检查，根据碰撞报告。再对模型进行修改，采取模拟地下室车库漫游。地上办公区域业主、建筑师对净空的要求较高。在标准层采用样板引路措施，对模型优化设计，合理安排，通过生成漫游文件及三维效果图，模拟现场实

13、物，核对软件生成的剖面图，节点图，尽最大努力保证达到最大净空标高。设备房、管廊区域设备及管线众多，管径较大，支架较多，对功能、观感要求较高。各现场专业工程师依据BIM模型模拟的施工现场设备及管道布置，进行优化设计，反馈给BIM工程师，修改模型，采取机电共用支吊架技术，抬高管线的安装高度确保最大净空。大堂精装区域与精装修专业配合。参加精装修单位对精装修图纸会审，在不影响功能的前提下尽量满足精装修的要求。严格按照精装修的标高和定位尺寸施工。与设计师或BIM顾问配合设计师和业主BIM顾问审批周期较长做好与设计师和BIM顾问的沟通、协调，了解设计意图和需求，争取一次性获得审批。在编制方案和计划时给设计

14、师或业主BIM顾问预留足够的审批时间。明确了本项目机电BIM应用阶段目标划分：表5.1-2 中洲大厦项目机电工程BIM建模及其应用阶段目标划分（二）、人员分工1、制定工作计划和人员分工序号工作内容工作时间阶段性成果负责人1BIM实施计划书5天深圳市中洲大厦机电BIM实施计划书吴碧桥、钱雪松周小强、刘晓燕2基于施工图纸的建筑、结构、机电BIM模型20天Revit建模，各专业的BIM模型提交钱雪松、施高成3基于施工场地组织设计的机电优化BIM模型15天机电管线综合布置，深化设计后形成机电BIM模型吴贵才、江海平4基于施工场地组织设计的各专业协调碰撞检测问题报告10天Navisworks自动完成碰撞

15、检查，生成碰撞报告施高成、时 鑫5基于施工现场的机电BIM模型深化10天基于碰撞检测问题报告，优化模型江海平、杨 歆64D施工模拟、重点部分的安装模拟10天与project项目管理进度计划软件无缝连接，4D施工模拟、重点部分的安装模拟杨 歆、曹云春7技术交底，指导样板区施工30天完成实物样板区，检查模型符合程度钱雪松、丁卫国俞学明、戴华清8现场及设计变更引起的模型修改10天根据样板区施工问题或设计变更引起的模型修改曹云春、江海平9指导跟踪工程施工50施工全过程跟踪管理时 鑫、江海平10设备族库汇总，基于BIM的工程量精确统计，5D技术运用5天形成企业族库，机电各专业设备、管道、风管、阀门管件等

16、工程量精确统计刘晓燕、钱 骋11机电BIM竣工模型30天完善模型参数，提交机电BIM竣工模型钱 骋、时 鑫表5.2-1 中洲大厦项目BIM工作计划及人员分工制定模型标准对于用于施工安装的模型，初步阶段和深化阶段有不同的模型标准和深度要求，本次已施工安装为主根据施工现场配合需要制定，基本可以归纳为模型颜色、尺寸参数、性能参数、材质和运营维护等相关参数。表5.2-2 中洲大厦项目BIM模型着色标准 （三）、实施流程图 图5.3-1 中洲大厦项目机电工程BIM运用流程图6.项目BIM运用介绍 1、建筑、结构专业整合为一个土建专业，由建筑专业牵头，由施高成负责，共同完成土建模型的建立、配合与修改，以确

17、保建筑、结构专业的及时协调，保证两个专业间无碰撞。1)创建轴网系统和楼层标高系统。图6.1.1-1 中洲大厦地上标准层轴网及楼层标高建立建筑专业在结构专业的配合下分楼层、分区域建立结构墙、柱模型，包括钢结构梁、柱模型。图6.1.1-2 中洲大厦9层标准层结构墙、钢结构梁板模型建立3)建筑专业建立隔墙、门窗、楼梯、房间等基本构件模型。图6.1.1-3 中洲大厦9层标准层门窗、隔墙模型建立建筑专业分区域创建建筑外围幕墙、窗模型。图6.1.1-4 中洲大厦9层标准层外围幕墙模型建立完成分部模型后，将各分部模型链接至各层模型中。图6.1.1-5 中洲大厦地上建筑模型2、给排水、电气、暖通专业整合为机电

18、专业，根据本项目特征，确定以暖通专业为主要协调专业，统筹协调机电专业的设计工作，由江海平负责。共同完成机电模型的建立、配合与修改，以确保机电专业的及时协调，保证三个专业间无有效碰撞。 图6.1.2-1 中洲大厦地上标准层机电全系统模型图6.1.2-2 中洲大厦9层机电样板层机电全系统模型3、本工程为超高层办公楼，根据本工程特点及楼层区域划分，团队确定大厦9层为样板层，在土建、机电两大专业都完成了相应的建模工作后，通过Navisworks自动完成碰撞检查，生成碰撞报告，利用BIM模型和虚拟显示技术对项目的关键点进行3D模拟，事前对图纸设计错误进行预警并修正，避免因此而导致的成本增加与工期延误所造

19、成的经济损失。各专业BIM工程师会同项目部技术人员，进行及时处理两大专业间的碰撞问题。图6.1.3-1 中洲大厦9层样板层机电模型图6.1.3-1 中洲大厦9层样板层机电模型Navisworks碰撞检测图6.1.3-2 中洲大厦9层样板层机电模型碰撞检测报告 4、土建和机电专业根据碰撞检查结果进行实时的协同优化设计，完成碰撞问题的解决并得到各专业的确认，进行3D漫游模拟，提高工作效率。图6.1.4-1 中洲大厦9层机电样板层全模型漫游截图 5、利用BIM模型输出机电综合管线图、剖面图、单专业图、三维轴测图、图片、动画，讲解给施工班组，使班组明确掌握图纸设计意图和管线安装层次规则，避免了图纸的误

20、读不理解造成返工。图6.1.5-1 中洲大厦9层机电样板层机房管道剖面图 6、导出施工图，组织技术交底，指导现场施工，并根据现场施工出现的问题，及时改进模型施工指导。 图6.1.6-1 中洲大厦机电BIM现场实施过程图 7、施工进度模拟，将BIM模型与project施工进度计划相连接，实现4D模拟，通过它不仅可以直观地体现施工的界面、顺序，使总承包与各专业施工之间的施工协调变得清晰明了，从而检测施工进度计划的可行性，提早发现工程的工序问题。图6.1.7-1 中洲大厦9层机电样板层施工进度模拟8、5D工程量统计和材料计划，根据建立参数化的信息模型，按照需求利用REVIT软件明细表功能，统计标准层

21、管道工程量，为预算造价提供较为可靠的参考数据。图6.1.8-1 中洲大厦9层机电样板层5D工程量统计和材料计划对本项目模型的族库进行专人管理，分专业归类，通过本项目初步已形成公司BIM模型的族库，并不断地完善，以便于今后其他项目BIM工作开展。截止阀闸阀Y型过滤器压力表图6.1.9-1 中洲大厦机电族库样图10、建立项目BIM工作例会制度，邀请甲方、设计及相关专业人员参加，每周对本项目BIM实施过程中出现的问题，及时记录和总结，为今后BIM团队的工作的改进做好准备。7.项目BIM运用案例成果1、碰撞检查9层机电专业自身管线综合布置解决方案 机电各系统管线综合深化设计过程中应与土建、装饰及其它分

22、包商紧密配合，相互协调，应遵循以下原则： (1)风管布置在最上方，桥架和水管在同一高度时候，水平分开布置，在同一垂直方向时，桥架在上，水管在下进行布置。综合协调，利用可用的空间。管线发生冲突时的避让原则是：有压管让无压管，小管线让大管线，施工简单的避让施工难度大的。以上为管线布置一般原则，管线综合协调过程中还应根据实际情况综合布置。 (2)每个区域最终出图时，机电管线剖面图、平面图所表现的管线位置、规格、标高应保持一致。综合协调过程中，剖面图做调整时，平面图也做相应调整。 (3)应考虑到水管外壁，空调水管、空调风管保温层的厚度。考虑电气桥架、水管外壁、直管段风管距离墙壁的最小距离，根据实际情况

23、确定距墙柱的距离。管线布置时考虑无压管道的坡度，考虑设备管线的操作空间及检修空间。不同专业管线间距离，必须满足设计及施工规范要求。 (4)应对建筑结构有清楚的了解，注意建筑标高及结构标高间的差别，以及不同区域标高的差别，混凝土结构梁的厚度，柱子大小，钢梁大小，是否有斜支撑等。应了解装饰具体做法，了解吊顶标高、墙面做法等相关内容。团队对9层样板层模型通过Navisworks自动完成碰撞检查，发现2处碰撞：碰撞2碰撞:1图7.2.1-1 通风空调风管系统9层管线碰撞位置图碰撞1：6/B-C轴线PY-04排烟系统与XF-02新风系统、P-26排风系统风管碰撞；碰撞2：7/D-E轴线PY-05排烟系统

24、与XF-02新风系统、P-25排风系统风管碰撞；团队成员及时召开通风专业协调会，确定修改方案，并对两种方案进行比较，确定排烟风管上翻方案。见下图： 方案一方案二图7.2.1-2 通风空调风管系统碰撞解决方案2、虚拟施工交底指导（三维可视化）方案针对技术方案无法细化、不直观、交底不清晰的问题，解决方案是：改变传统的思路与做法，转由借助3D仿真技术模拟人眼视角和虚拟动漫技术呈现技术方案，使施工重点、难点部位可视化、提前预见问题，确保工程质量。图7.2.2-1 9F样板层机电三维管线图 2014年7月28日，由建设方、设计方及施工方江苏华建对9层样板层管线综合布置进行验收。图7.2.2-3 9F样板

25、层机电BIM效果画册节选3、墙体、楼板预留洞控制方案 土建专业分楼层对机电专业要求进行预留洞孔的设计，并向机电专业提供修改建议，协商解决办法。机电专业通过二次开发软件（鸿业）自动检测和标记暖通、给排水、消防、电气等机电各专业与建筑墙、楼板协调开洞的洞口位置，根据各专业规范要求及配置自动确定开洞尺寸，采用服务器工作站平台协同机制，将信息传递给土建专业，来实现批量开洞及预留洞口处理的问题，配合施工来进行现场施工作业。机电管道穿越墙体预留洞图7.2.3-1 9F样板层机电配合建筑墙体预留洞位置图现场实物BIM模型 图7.2.3-2 9F样板层通风管道穿越墙体预留洞对照图4、基于BIM模型通风管道工厂

26、化预制加工将水、暖、电和建筑结构等各专业的设计、建模及综合且综合平衡确定后的模型自动进行通风空调系统管段分割、尺寸标注、管段编号最后导出预制加工图及材料清单。为了提高通风管道的预制化程度，本工程将经过BIM技术进行管线综合平衡深化设计后的BIM施工模型利用Revit的制作成预制加工图及材料清单。图7.2.5-1 9F样板层通风空调管道预制加工图及材料清单 以BIM模型和3D施工图代替传统二维图纸指导现场施工，可以避免现场人员由于图纸误读引起施工出错。在施工现场具备作业面后，由技术管理人员利用BIM技术向专门安装管道的技术工人进行管道安装可视化技术交底，同时将带有管段编号的施工图纸发放给作业工人

27、，将制作完成带有编号的管道预制段搬运至施工现场按编号逐一进行组合安装。施工过程中，作业工人可以清晰的了解每个预制管段的安装位置、标高状况，从而进行精确定位安装，非常好的控制了施工质量。基于BIM 云服务平台的移动终端模型管理 目前BIM团队正在本项目试点采用基于云服务平台的建筑信息模型，试验将ipad移动设备引入工程管理。所有的项目成员都可以通过桌面终端、移动设备和网络界面查看项目信息，开展模型调整和冲突检测，从而使BIM技术贯穿从设计到施工到维护的全生命周期管理的整个流程。力求将中洲大厦项目成为我公司BIM运用的示范工程，以推动公司BIM工作的开展和提高。 团队成员通过对Autodesk B

28、IM 360 Glue 软件学习，在Autodesk Navisworks 软件和Autodesk BIM 360 Glue之间进行无缝切换，从而创建出更加智能和流畅的工作流程。有助于确保整个项目团队参与协调过程，缩短协调周期，为团队成员提供了可以随时随地查看模型文件的工具。方便团队成员查看最新项目模型并实时进行冲突检测，节省项目设计和建设项目所需的时间和资金。 图7.6.1-1 BIM团队现场移动终端检查核对模型8.人才与培训 国内目前的BIM现状：对国内大多数施工企业来说，BIM还属于新生事物，基本上属于初级阶段。虽然一些大的建筑企业已经开始在BIM上进行了投资，但多有局限性，很多企业现在

29、仅仅是停留在建筑机电建模的阶段，真正的说深入的去做BIM项目的，并不多，很多都是为了适应市场投标需求或业主的要求，急匆匆的对内部员工进行些简单的培训，就 HYPERLINK t 赶鸭子上架。对于江苏华建来说，也是如此。在国内建筑业高速发展的今天，BIM技术做为建筑业信息化、工业化的有效手段的发展趋势已经越来越明显。我们BIM技术团队是一个新生的职能部门，BIM人才建设也是重中之重。江苏华建作为首批43家特级资质企业之一，对人才培养足够重视。将采取以下措施：1、BIM人才培养从高校做起企业真正全面掌握BIM技术和系统操作的专业人才比较匮乏，造成很多项目实施BIM，需要依靠专业的BIM顾问咨询公司

30、来提供服务，严重导致BIM运用难以进行。因此从大学生抓起，有目的的为企业培养输送BIM专业人才成为迫在眉睫的事情。2013年9月华建学院的成立，目的是在江苏华建企业内部主办 “高等学府”，同时也是江苏省第一家建筑企业成立的内部培训中心。至此江苏华建拥有了企业内部培养高层次建筑人才，以及对建筑业未来发展战略进行研究的新平台。并联合江苏省扬州大学、扬州职业技术学院联合进行定向BIM人才培养。通过BIM培训及完成培训课程的教学案例，更加熟练掌握BIM软件应用操作。 图6.2-1 公司内部BIM应用培训 图6.2-2 BIM应用培训班学员合影2、“请进来、走出去”培训模式公司在2013年先后邀请东南大

31、学郭正兴教授就BIM技术在超高层项目中的运用；BIM行业二次开发软件北京鸿业科技公司专家就BIM在机电安装工程的运用案例及深圳市清华斯维尔软件公司三维算量使用，对公司员工进行培训。邀请BIM顾问对公司年轻技术人员集中授课，讲解BIM基础知识，授课时间两天至一周不等，均取得了较好的效果。 图8.1-1 邀请业界BIM专家对技术人员开展培训2013年先后组织团队成员观摩重点项目BIM运用情况及各种BIM交流活动：2013年9月组织参加全国“超高层及大型公建创新技术交流与工程观摩会”活动，活动内容主要包括会议学术交流、BIM主题沙龙和广州周大福金融中心工程（广州东塔）施工现场观摩。 2014年3月，组织在渝技术人员参加重庆BIM技术应用案例介绍会，分享了享北京大红门项目鲁班BIM技术的应用成果。 2014年4月组织BIM团队主要负责人，参加中国安装协会在天津举办BIM技术应用经验交流会及天津高银项目机电安装现场。 2014年8月组织BIM团队成员十余人，参加广联达BIM第三代（BIM+云+全过程管理）培训。学习基于BIM的全过程造价协同和基于云的数据共享与应用。 通过不断地学习和观摩