【摘要】将BIM技术引入装配式机电工程中，能够更好地促进机电管线排布的优化，加快施工进度。文章从具体实例出发，对装配式建筑机电安装工程中BIM技术的应用进行了研究，以深化BIM技术的应用。
【关键词】装配式建筑 ；机电安装 ；BIM技术
1 装配式机电与BIM技术
1.1 BIM技术
建筑信息模型（Building InformationModeling，BIM）不仅是一种新的思维方式的体现，更是一种重要的技术模式。这一概念由美国学者 Chuck Eastman 提出。在国内学术界中，普遍的 BIM 概念为“全寿命期工程以及与组成部分的数字化表达，具体又体现为工程的物理特征、管理要素等”。目前，我国建筑业正在飞速发展中，从 2002 年开始，建筑行业正式引入BIM 理念和技术。现阶段，国内的 BIM 技术基本以设计单位为主，远远落后于欧美发达国家的发展程度，总体而言，我国建筑行业中的BIM技术仍然处于起步时期。在BIM技术的影响下，建筑工程任何一个阶段的信息搜集都变得畅通无阻，且BIM 技术能全面分析建筑的性能，提升经济效益与环境效益。BIM 在机电安装中通过充分发挥可视性、模拟性、协调性的特点，集中解决管线互相交叉的问题，优化空间布局，切实提高施工的质量。
1.2 装配式机电
装配式机电主要步骤为：①设计三维模型；②将风管图纸、水管图纸等各类图纸模型送入工厂展开预制化加工；③送至现场展开组装。装配式机电的特点在于独立性较强，确定建筑物方案后结构体系随即确定。影响空间的因素非常多，如机电管道、设备等。机电损耗在整个建筑寿命中占比可达 70%。工程的品质由机电设计的优劣和安装的具体质量共同决定。
1.3 装配式机电
采用 BIM 技术的必要性BIM 作为前沿技术，其构建的基础主要体现在高科技技术和装配式建筑设计两个方面。不仅建筑项目数据非常齐备，而且信息完整，充分展现出共享性和关联性。从具体实践中能够看出，在装配式建筑的任何一个环节，如设计、施工等都离不开 BIM 技术。BIM 的应用不仅将信息技术的优势发挥得淋漓尽致，而且充分展现了智能化的发展趋向。BIM 技术的应用增强了建筑业的集成化力度，在提升工程生命周期效率的同时，可降低成本。BIM技术能够助力楼宇自动化系统管控建筑，切实提升建筑管理水准，降低设备故障率，确保人员处于安全施工状态，减少维护费用与运营成本。
2 项目概况
为了加快建筑工程建设的速度，需要不断缩短建筑机房管道安装施工工期，这使管道工厂化预制和成套生产线生产显得非常重要。管道工厂化预制和管段现场快速组装以施工周期短、劳动生产率高、焊接合格率高的优势，越来越受到行业重视。以某机房管道装配式施工为例，对BIM装配式施工进行了研究。
3 机房BIM装配式施工
3.1 现场结构测量
考虑到机房主体结构施工完毕后现场测量难度较大，采用BIM放样测量机器人进行现场结构的实际测量（见图 1），并将实测数据与 BIM 模型数据进行精确对比，根据差值调整 BIM 模型，为机电管线预制加工、装配化施工提供保障，确保可靠性、准确性、可行性。测量前，在机房中心位置设置基准点，此基准点与待建立的三维数字模型相对应，使模型与现场实际保持一致。
3.2 确定设备接口及尺寸
在绘制机房管道高精度三维数字模型前，需要对接设备厂家，确定各设备的接口及尺寸，将各设备的接口位置及接口尺寸如实反映在模型中，使装配式施工管道预制成为可能。在绘制管线模型前，根据国家标准规范确定各管件的尺寸，在实际的三维数字模型绘制过程中将构件尺寸1∶1反映在模型中。
3.3 高精度优化BIM模型建立
3.3.1 设备族文件建立根据设备厂家提供的设备大样完成各设备 BIM 族文件的绘制。各类设备管件、附件BIM精细化模型如图2所示。
3.3.2 管线模型建立及优化在绘制管线模型前，对机房系统原理图及原始施工示意图进行核对，在充分理解设计意图的基础上，根据现场测量的数据及管线原理图绘制管线模型，同时，考虑好与其他专业管线间的间距，以防各管线相互干涉。初步绘制完成的 BIM 三维模型如图3所示。管线模型初步绘制完成后，开始对整体模型进行二次优化布置，主要优化内容为调换设备安装位置、调整管道走向、调整管附件安装位置，以满足管道组装、设备检修、运营维护的要求。同时，综合考虑施工材料用量。优化前后的施工模型如图4所示。图4 优化前后的BIM模型图在优化完的 BIM 模型基础上进行支吊架系统布置。装配式施工模型在支吊架设置上采用可拆卸的装配式支吊架。
3.4 预加工管段划分
根据优化完成的施工模型划分各系统回路，对各系统回路预制管段进行编号。在预加工管段划分中，合理考虑管段预加工的可行性、运输包装的便利性与现场组装的快速性。预加工管段的确定及分解是整个预加工的第一步，对预加工能否成功至关重要。通过管道分段实现预加工和安装的分离，使管道预加工成为一项独立的工作。根据绘制完成的 BIM 三维模型及对预加工管道系统的划分，导出二维施工详图，方便管道预加工工厂对各管道进行加工。划分预加工管段的标准是工厂可预加工、中间易运输、现场易安装。结合此标准，划分预加工管段要遵循以下原则：考虑到成本和预加工工厂设备的限制，预加 工 管 道 尺 寸 范 围 为 DN100mm～DN400mm，管道长度不超过 6m；分段时应保证X、Y、Z方向上至少分别预留1～2段可调管段；焊接要求高，需要探伤的管道尽量预制；同等条件下应尽量考虑预制立管，减少横缝；考虑到设备口法兰孔方向未知，设备口配管预制时，只组对法兰+直管段，不附带弯头及其他管件；划分管道预制长度时考虑原材料的规格长度，尽量减少废料，减少焊口；结合运输和吊装的实际情况，预制部分总长不超过8m。
3.5 管道管件预制加工
3.5.1 预制材料准备。根据绘制完成的模型，编制好材料计划清单，并根据材料清单核对管材的材质、规格、尺寸等是否满足清单要求。同时，提前准备好管段制作图，管段制作图由BIM软件直接导出，并标注好相关参数尺寸。
3.5.2 划线、下料切割。根据管段制作图在待下料管道上标注好管道切割线。标注切割线时，应考虑管道切割缝宽，保证切割后的管道尺寸满足清单计划要求。在切割方式上，镀锌钢管及无缝钢管采用无齿锯、切管机进行下料切割；不锈钢钢管可采用等离子或机械方式进行切割下料。管道下料完成后，将清单上的管段编号标注在管段上。管道切割完成后核对检查切口质量，保证切口表面平整、无其他缺陷，用直角尺检查管段切口平面与管段轴线的垂直度，保证切面与管段轴线的倾斜偏差能满足管段焊接完成后整体直线度。
3.5.3 焊管坡口、附件孔洞加工及检查。对于焊管坡口，一般采用专用的坡口机进行加工，坡口加工完后检查尺寸、角度及表面质量，保证加工完的坡口满足焊接工艺要求。坡口及制孔检查合格后可进入管段组对工序。根据绘制完成的模型及管段制作图进行管段上附件制孔位置标识，制孔采用专用的开孔机开孔，制孔完毕后检查开孔质量，制孔尺寸应满足管道附件安装要求。
4 结语
综上，在装配式建筑中，机电安装是不可或缺的重要部分。建筑寿命与机电安装的关系息息相关。将 BIM 技术引入机电管线中，不仅能够增强装配式建筑的安装质量 ，而且能够提高工程的安全绩效。
作者：汪海龙 潘鹏 田瑞野 李明飞 单位：中建二局第一建筑工程有限公司