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利用bim技术进行管线综合平衡设计

发布时间：2015-04-21

   大型、复杂的建筑工程项目建设中，管线综合平衡设计必不可少，而bim技术就管线综合平衡设计如鱼得水，极大提升效率。

     管线综合平衡技术是应用于机电安装工程的施工管理技术，涉及到机电工程中暖通、给排水、电气、建筑智能化等专业的管线安装。为确保工程工期和工程质量，避免因各专业设计不协调和设计变更产生的“返工”等经济损失，避免在选用各种支吊架时因选用规格过大造成浪费、选用规格过小造成事故隐患等现象，通过对设计图纸的综合考虑及深化设计，在未施工前先根据所要施工的图纸利用bim技术进行图纸“预装配”，通过典型的截面图及三维模拟可以直观的把设计图纸上的问题全部暴露出来，尤其是在施工中各专业之间的位置冲突和标高“打架”问题。目前都在施公前，通过在图纸上提前解决“打架”问题，在实际施工中基本做到一次成型，减少了因变更和拆改带来的损失。利用bim技术就可以有效的解决上述提到的管道“打架”问题。

     bim（building information modeling，建筑信息模型）是以三维数字技术为基础，仿真模拟建筑物的真实信息，对该工程项目相关信息的详尽表达。bim是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。目前能够为实现bim技术做载体的软件有revit软件、鲁班软件等，revit软件偏重于设计阶段，鲁班软件偏重于虚拟施工交底、施工材料、竣工结算管控等施工过程阶段。

利用bim技术进行管线碰撞，分析设计图纸存在的问题

     以无锡市环境检测中心实验区二楼西走廊为例，使用cad画出走廊剖面图（见下左图），运用bim技术对管廊管线进行三维建模，剖面图及三维模型（见下右图）。

实验区二层西走廊设计图纸剖面分析图              实验区二层走廊管线三维模型

   分析上述剖面图，存在以下几点问题：

   强电桥架与400200新风管发生碰撞；10001000新风管与土建梁发生碰撞；10001000新风管与工艺排风风管发生碰撞；强电桥架施工后无法放电缆，无检修空间；水管支管与与新风管、工艺排风管发生碰撞。

     通过三维模型可以直观的看到碰撞的位置与效果，提升协同效率。

管线综合平衡深化设计

     通过分析暖通、给排水、电气、消防及建筑自动化各专业的图纸，对机电各专业管线进行二次布局，剖面图见下图。

实验区二层西走廊二次深化设计剖面图

     管线平衡二次深化设计变更部分如下：

     将新风管10001000变更为1600630，可以节省370mm吊顶空间；将送风管800320及回风管630250调整至房间内布局，不占用吊顶空间；重新调整各管线的标高次序，将强电桥架摆放在最低层，方便电缆施工及日后检修；

     对二次深化设计综合平衡后的管线进行三维建模，模型可见下图。

二次深化设计后综合管线三维模型

     从三维模型很容易得出，原设计图纸存在的问题已经全部解决。

各专业间的协调要求

     综合管线图绘制过程中暖通、给排水、强电、消防、弱电等各专业之间及机电安装各专业与装饰专业之间应紧密配合，相互协调，且应遵循以下原则：

     各专业的管线发生冲突时的一般避让原则是：有压管让无压管，小管线让大管线，施工容易的避让施工难度大的。管线综合协调过程中还应根据实际情况综合布置。

     各专业每个区域最终出图时，剖面图、平面图所表现的位置、标高应保持一致。在综合管线协调过程中，剖面图做调整时，平面图也做相应调整。

     应考虑到空调水管、空调风管保温层的厚度。考虑与电气桥架、水管外壁、墙柱的最小距离，根据现场实际情况确定各管线间的距离。空调冷热水管布置时应考虑管道坡度，考虑设备、管路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。

     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，以及不同区域的吊顶标高的差别，混凝土底板的厚度，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。

综合支吊架的设计

     根据实验区一层西走廊综合管线布置图，设计管道联合支吊架，如下图。

     管道一般分为竖向布置和水平布置。无论支架的形式是怎样的，支架都是用来承担管路系统的力，这里力一般有以下几种：一种是由支架所承担的管道及管内介质质量的地球引力引起的，一种是由支架所承担的管道热胀冷缩变形和受压后膨胀引起的，第三种是由管道中介质压力产生的推力。第一种力总是垂直向下的，而第二种一般沿着轴线方向，相对于第三种只有在管道有口径变化和盲端时才产生。三种受力的详细计算在此不再赘述。

管线综合平衡效果图

     通过bim技术的管线综合平衡设计，最终得到联合支架效果图，见下图。

联合支架效果图

     管线布置综合平衡技术适用于二次深化设计，通过应用该技术可以用最小的代价来达到最完善的功能，应用该技术形成的图纸才是真正符合施工实际的图纸，才能真正符合优质工程的要求。

结束语

     应用bim技术进行机电安装管线综合平衡，立竿见影的好处就是使管线平衡更快、更省力、更精确、更直观形象，各工种配合得更好和减少了图纸的出错风险，提高机电工程项目的精细化管理水平，降低技术人员二次深化图纸的劳动强度，而长远得到的好处已经超越了设计和施工阶段，惠及将来的建筑物的运作、维护和设施管理，并导致可持续地节省费用，bim技术必将给机电安装乃至建筑业带来一次新的技术革命。