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[摘要]：机电安装工程是工程建设任务最为繁重、交叉作业最多的阶段之一，但是现在大多数工程安装阶段普遍存在碰撞多、返工多、管线摆布不合理等问题。BIM技术的出现为我们提供了一个新的思路和方法，本文根据某综合体项目的机电安装工程应用BIM，在协调各专业分包单位，避免现场重复拆改造成的材料及人工浪费，保证施工一次成优，合理有序施工上做了探索，BIM的应用使整个工程的施工质量得到保证，缩短了工期，为创建优质工程奠定了基础。同时也为其他机电安装工程提供一些借鉴。
[关键词]：BIM机电安装应用
中图分类号：TV734 文献标识码A
BIM（Building Information Modeling，即建筑信息模型）是一个包含建筑物全生命周期相关信息的数据库，它将建筑从业人员从复杂抽象的图纸和数据中解放出来，以形象的立体模型作为建设工程的信息载体，方便了各专业以及相关人员之间的沟通和交流，贯穿于建设项目全寿命周期，减少了建设项目因为信息过多或者信息丢失带来的损失，提高了建筑从业者的工作效率以及整个建筑业的效率。
1、1BIM概念及特点
建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各种相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。在美国国家BIM标准(NBIMS)中,BIM的定义由三部分组成：（1）BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；（2）BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；（3）在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。
1.2BIM的协调性服务的提出
机电安装工程，尤其是大型综合体建筑的安装，在设计时，往往由于“跑冒丢漏”或者各专业设计师之间的沟通衔接不到位，而出现各种专业之间的“打架”问题，也就是常说的碰撞问题，例如暖通、给排水、电气等专业中的管道布置时，恰恰碰上结构专业的梁板；楼层吊顶内各专业管道按照图纸进行安装时，管子摆布好了却无法满足建筑的吊顶标高要求。这种碰撞问题，是由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，及时核对也难免出现的问题，真正施工过程中，，需要做大量的协调工作，找出问题发生的原因及解决办法，做出相应补救措施等进行解决。那么像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？回答是否定的，笔者在过去的施工过程中，经常协调此类问题，自从将BIM应用于机电安装工程，问题迎刃而解。
1.3BIM的协调性
BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来，使机电设备的安装工作预先可视化，为室内设计的净空、使用面积等方面提供了有些的参考依据。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞、净空要求等问题，还可以避免现场重复拆改造成的材料及人工浪费，能够保证施工一次成优，合理有序施工，使整个工程的施工质量得到保证，同时缩短工期，为创建优质工程奠定基础。
1.4BIM的可视性和模拟性的统一加大了协调力度
BIM并不是简单模拟设计出的建筑物模型，而是模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。例如施工用的专业安装图纸，只是各个构件的尺寸、标高、位置等在图纸上的采用线条的形式进行的表达，理性思维比较强的施工人员无法想象出建成后的实际情况，因此在施工过程中管道“打架”在所难免，而BIM提供了可视化的思路，让人们将以往表现为线条的构件模拟形成一种三维的立体实物图形，这是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视。从而出具管线预留及排布直观图，通过模型的模拟来提高建筑安装工程的协调性。
1.5BIM在机电安装工程的优势
1.5.1精确计划，减少浪费
BIM强大的参数化可以使建筑构件直接生成物料清单，在施工前制定精确人材计划，提供有效施工准备计划支持，大大减少了资源的重复采购，为实现限额领料、消耗控制提供技术支持。
1.5.2三维校审，虚拟施工
以往二维管线交叉的地方靠肉眼直接观察、凭空想象，难以全面分析，碰撞无法避免。BIM可以提供多专业叠合的协同模型，建模的过程同时也是一次全面的“三维校审”过程；三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，参建各方都对机电安装工程的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术三维校核、施工模拟，确定施工方案，进行精细化施工，大大减少了质量问题、安全问题的出现。
1.5.3碰撞检查，减少返工
BIM模型均按真实尺度建模，传统的线条表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现，利用BIM的三维技术进行碰撞检查，将所有专业放在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的碰撞、高度方向上的冲突提前预知，优化工程施工方案，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底，提高施工质量，同时也减少了返工和整改。
1.5.4冲突调用，决策支持
BIM数据库中的数据具有可计量(computable)的特点，BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，三维模型可在任意位置剖切大样及轴测图大样，除了传统的图纸表现，再辅以局部剖面及局部轴测图，管线关系一目了然，为领导的决策提供依据。
2.1应用BIM 项目概况
石家庄市西柏坡某综合体工程的建设是为了深度挖掘西柏坡红色价值，弥补旅游区住建链条不全的遗憾，更是构筑经济发展引擎，完善城市文化基础设施，大力提升西柏坡形象和品位所提出的重大举措。建设地点为一长约1.5公里的带形用地。展现为“一心、两翼、三湾、四岛”，其功能主要包含综合写字楼、学术交流中心、图书馆、会议中心、展览馆、健身中心、剧院、休闲度假、商业开发等部分。建成后将成为西柏坡重要的城市文化“中轴线”以及市民“城市客厅”。
综合体位于广场两侧，主题体验广场在这里形成“一核四轴”的景观布局。功能构成与组织模式立足于辦公与市民服务两大基本功能,并向综合性、功能复合性发展。从整体功能布局上看，体验广场西侧布置的商业、酒店、商务办公功能等综合商业功能，可作为文化中心的配套设施，为企业、市民等服务。
2.2项目的复杂性
基于西柏坡大型综合体建成后的使用功能及效果，工程机电专业系统多而复杂，其中电气部分的弱电工程涵盖了广播音响系统、电视监控系统、防盗报警系统、出入口控制系统、楼宇对讲系统、电子巡逻系统、电话通信系统、全球定位系统、火灾自动报警与消防联动控制系统、有线电视和卫星接收系统、视频会议系统、综合布线系统、计算机网络系统等；给排水部分包括了生活给水系统、中水系统、雨水回收、生活污废水排水系统、消火栓给水系统、喷淋系统等；通风部分包括了通风空调系统、防排烟系统、正压送风系统。综合性建筑空间的利用要求高。专业管道安装空间有限，既要保证吊顶标高又要保证综合管线施工质量。
2.3BIM的应用设想
项目施工伊始，项目部对机电专业管道密集区域进行合理综合排布做了大量工作，保证了装修施工的顺利进行。该工程综合排布的区域主要包括设备机房、公共走廊、办公区及木屋公寓，机电专业管道主要集中在走道上空，木屋休闲空间等，走道宽度只有1.5m，且受限于吊顶标高2.75m。機电专业进行管辖综合深化设计是保证施工质量、确保施工顺利开展的重要一环，如何合理组织有序施工极为关键。
采用BIM技术，建立完整准确的建筑专业模型，统计工程所需的各设备、管道型号、规格尺寸等，关键部位通过三维效果图合理有序展现，作业人员可根据综合排布设计的图纸，保质保量完成施工任务。组织有序施工，BIM应用设想可行。
2.4 实施BIM过程
2.4.1技术人员准备
BIM实施过程中，首先遇到的问题有：有经验的施工人员电脑应用能力较弱；年轻人电脑操作能力强但施工经验弱；模型需要确定的设备规格尺寸大部分由业主决定；在施工过程中，需要及时调整模型以改正结构、安装偏差等。
面对难题，项目部最终决定组建多层级BIM团队，培养阶梯式人才队伍，该团队由BIM项目经理、策划、设计师、录入员、技术支持等组成，具体为BIM项目经理负责人员分工与权限分配、项目协调等，有经验年纪较大的技术人员进行BIM概念设计、策划，年轻员工培训revit软件操作，掌握基本的建模方法，负责建模、分析与优化。具体的录入工作由BIM绘图员完成，负责BIM模型的可视化渲染、碰撞检测报告、绘制施工图等。BIM技术支持由企业BIM技术中心承担，负责BIM知识管理、标准与模板、构件库的开发与维护、技术开发等。
2.4.2信息收集
沟通收集整理项目中设备的规格尺寸，组建数据库，在数据分析及建立模型中反馈的设备或者管线无法安装的情况，及时与相关单位联系调整，避免设备进场后无法安装就位。各专业工程师参照施工图电子版，作为标准样本分别建立给排水、电气、通风模型，然后由绘图员导入合成建筑模型，保证模型的统一精确性。如下图
根据基本模型，导入naviswork软件碰撞分析，将碰撞部位用亮色显示，对照碰撞部位，在模型中逐个调整管道走向和位置等，直至各系统协调。
2.4.3样板引路具体实施
以西柏坡大型城市综合体三层为样板层，建立通风管、空调水管、给排水管道、强弱电桥架和消防水管道模型，不同的管线标以不同的颜色，如下图
该工程的走道上空，木屋休闲空间是专业管道密集区，采用BIM技术绘制这些部位管道交叉剖面图和专业管道深化三维效果图，根据图纸确定最合理的排布方案和施工顺序，按照专业管道尺寸的大小，本着“先大后小”的原则，先施工通风管道和空调水管，再施工喷淋管道及消火栓管道，最后施工电气桥架、配管。在有限空间内做到最合理的布置，BIM确定了各专业管线安装的位置和相互关系，对管线交叉问题进行了有针对性的解决。
通过合理安排施工顺序，使各项工作有序展开，既保证工程进度又节省了开支，降低了工程成本。
2.4.4 BIM在机电安装中的全面展开
根据样板的成功经验，在全面展开施工中，利用安装各部位均可用剖面图或轴测图显示的BIM优势，向一线施工工人交底，既便于工人预先了解掌控安装内容，又可以减少大量拆改工作，避免材料浪费。样板层施工完毕后，标准层按照样板层施工，各专业顺利展开，避免了专业间互相交叉影响，减少大量协调工作，保证了工期，避免拆改。
采用BIM技术，通过模型建立、各专业排布，安装过程中，各专业未发生碰撞导致返工的问题，保证了工期与质量要求。
3.1 BIM技术的应用效果
通过本工程对BIM技术应用的尝试，解决了各专业碰撞问题，避免了后期拆改造成的材料和人工浪费，取得了良好的经济效益，据初步估算，本工程节省人工费、材料费达283万元，缩短工期三个月。
西柏坡大型城市综合体工程BIM技术的应用，让我们体验到了BIM技术的优势，我们今后拓宽BIM技术在项目管理中的应用范围，更好的做好BIM应用及推广。
【参考文献】
[1] Eastman C. Teicholz P.BIMHandbook.NewJersey，USA:JohnWiley&Sons，Inc.，2008。
[2]建设部标准定额研究所，建筑对象数字化定义，(JG/T198-2007).中国标准出版社，2007年。
[3]中国标准化研究院.工业基础类平台规范，中国标准出版社，2009年。
[4] 中国建筑业协会工程建设质量管理分会，施工企业BIM应用研究，中国建筑工业出版社， 2013年。
[关键词]：BIM机电安装应用
中图分类号：TV734 文献标识码A
BIM（Building Information Modeling，即建筑信息模型）是一个包含建筑物全生命周期相关信息的数据库，它将建筑从业人员从复杂抽象的图纸和数据中解放出来，以形象的立体模型作为建设工程的信息载体，方便了各专业以及相关人员之间的沟通和交流，贯穿于建设项目全寿命周期，减少了建设项目因为信息过多或者信息丢失带来的损失，提高了建筑从业者的工作效率以及整个建筑业的效率。
1、1BIM概念及特点
建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各种相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。在美国国家BIM标准(NBIMS)中,BIM的定义由三部分组成：（1）BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；（2）BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；（3）在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。
1.2BIM的协调性服务的提出
机电安装工程，尤其是大型综合体建筑的安装，在设计时，往往由于“跑冒丢漏”或者各专业设计师之间的沟通衔接不到位，而出现各种专业之间的“打架”问题，也就是常说的碰撞问题，例如暖通、给排水、电气等专业中的管道布置时，恰恰碰上结构专业的梁板；楼层吊顶内各专业管道按照图纸进行安装时，管子摆布好了却无法满足建筑的吊顶标高要求。这种碰撞问题，是由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，及时核对也难免出现的问题，真正施工过程中，，需要做大量的协调工作，找出问题发生的原因及解决办法，做出相应补救措施等进行解决。那么像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？回答是否定的，笔者在过去的施工过程中，经常协调此类问题，自从将BIM应用于机电安装工程，问题迎刃而解。
1.3BIM的协调性
BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来，使机电设备的安装工作预先可视化，为室内设计的净空、使用面积等方面提供了有些的参考依据。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞、净空要求等问题，还可以避免现场重复拆改造成的材料及人工浪费，能够保证施工一次成优，合理有序施工，使整个工程的施工质量得到保证，同时缩短工期，为创建优质工程奠定基础。
1.4BIM的可视性和模拟性的统一加大了协调力度
BIM并不是简单模拟设计出的建筑物模型，而是模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。例如施工用的专业安装图纸，只是各个构件的尺寸、标高、位置等在图纸上的采用线条的形式进行的表达，理性思维比较强的施工人员无法想象出建成后的实际情况，因此在施工过程中管道“打架”在所难免，而BIM提供了可视化的思路，让人们将以往表现为线条的构件模拟形成一种三维的立体实物图形，这是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视。从而出具管线预留及排布直观图，通过模型的模拟来提高建筑安装工程的协调性。
1.5BIM在机电安装工程的优势
1.5.1精确计划，减少浪费
BIM强大的参数化可以使建筑构件直接生成物料清单，在施工前制定精确人材计划，提供有效施工准备计划支持，大大减少了资源的重复采购，为实现限额领料、消耗控制提供技术支持。
1.5.2三维校审，虚拟施工
以往二维管线交叉的地方靠肉眼直接观察、凭空想象，难以全面分析，碰撞无法避免。BIM可以提供多专业叠合的协同模型，建模的过程同时也是一次全面的“三维校审”过程；三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，参建各方都对机电安装工程的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术三维校核、施工模拟，确定施工方案，进行精细化施工，大大减少了质量问题、安全问题的出现。
1.5.3碰撞检查，减少返工
BIM模型均按真实尺度建模，传统的线条表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现，利用BIM的三维技术进行碰撞检查，将所有专业放在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的碰撞、高度方向上的冲突提前预知，优化工程施工方案，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底，提高施工质量，同时也减少了返工和整改。
1.5.4冲突调用，决策支持
BIM数据库中的数据具有可计量(computable)的特点，BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，三维模型可在任意位置剖切大样及轴测图大样，除了传统的图纸表现，再辅以局部剖面及局部轴测图，管线关系一目了然，为领导的决策提供依据。
2.1应用BIM 项目概况
石家庄市西柏坡某综合体工程的建设是为了深度挖掘西柏坡红色价值，弥补旅游区住建链条不全的遗憾，更是构筑经济发展引擎，完善城市文化基础设施，大力提升西柏坡形象和品位所提出的重大举措。建设地点为一长约1.5公里的带形用地。展现为“一心、两翼、三湾、四岛”，其功能主要包含综合写字楼、学术交流中心、图书馆、会议中心、展览馆、健身中心、剧院、休闲度假、商业开发等部分。建成后将成为西柏坡重要的城市文化“中轴线”以及市民“城市客厅”。
综合体位于广场两侧，主题体验广场在这里形成“一核四轴”的景观布局。功能构成与组织模式立足于辦公与市民服务两大基本功能,并向综合性、功能复合性发展。从整体功能布局上看，体验广场西侧布置的商业、酒店、商务办公功能等综合商业功能，可作为文化中心的配套设施，为企业、市民等服务。
2.2项目的复杂性
基于西柏坡大型综合体建成后的使用功能及效果，工程机电专业系统多而复杂，其中电气部分的弱电工程涵盖了广播音响系统、电视监控系统、防盗报警系统、出入口控制系统、楼宇对讲系统、电子巡逻系统、电话通信系统、全球定位系统、火灾自动报警与消防联动控制系统、有线电视和卫星接收系统、视频会议系统、综合布线系统、计算机网络系统等；给排水部分包括了生活给水系统、中水系统、雨水回收、生活污废水排水系统、消火栓给水系统、喷淋系统等；通风部分包括了通风空调系统、防排烟系统、正压送风系统。综合性建筑空间的利用要求高。专业管道安装空间有限，既要保证吊顶标高又要保证综合管线施工质量。
2.3BIM的应用设想
项目施工伊始，项目部对机电专业管道密集区域进行合理综合排布做了大量工作，保证了装修施工的顺利进行。该工程综合排布的区域主要包括设备机房、公共走廊、办公区及木屋公寓，机电专业管道主要集中在走道上空，木屋休闲空间等，走道宽度只有1.5m，且受限于吊顶标高2.75m。機电专业进行管辖综合深化设计是保证施工质量、确保施工顺利开展的重要一环，如何合理组织有序施工极为关键。
采用BIM技术，建立完整准确的建筑专业模型，统计工程所需的各设备、管道型号、规格尺寸等，关键部位通过三维效果图合理有序展现，作业人员可根据综合排布设计的图纸，保质保量完成施工任务。组织有序施工，BIM应用设想可行。
2.4 实施BIM过程
2.4.1技术人员准备
BIM实施过程中，首先遇到的问题有：有经验的施工人员电脑应用能力较弱；年轻人电脑操作能力强但施工经验弱；模型需要确定的设备规格尺寸大部分由业主决定；在施工过程中，需要及时调整模型以改正结构、安装偏差等。
面对难题，项目部最终决定组建多层级BIM团队，培养阶梯式人才队伍，该团队由BIM项目经理、策划、设计师、录入员、技术支持等组成，具体为BIM项目经理负责人员分工与权限分配、项目协调等，有经验年纪较大的技术人员进行BIM概念设计、策划，年轻员工培训revit软件操作，掌握基本的建模方法，负责建模、分析与优化。具体的录入工作由BIM绘图员完成，负责BIM模型的可视化渲染、碰撞检测报告、绘制施工图等。BIM技术支持由企业BIM技术中心承担，负责BIM知识管理、标准与模板、构件库的开发与维护、技术开发等。
2.4.2信息收集
沟通收集整理项目中设备的规格尺寸，组建数据库，在数据分析及建立模型中反馈的设备或者管线无法安装的情况，及时与相关单位联系调整，避免设备进场后无法安装就位。各专业工程师参照施工图电子版，作为标准样本分别建立给排水、电气、通风模型，然后由绘图员导入合成建筑模型，保证模型的统一精确性。如下图
根据基本模型，导入naviswork软件碰撞分析，将碰撞部位用亮色显示，对照碰撞部位，在模型中逐个调整管道走向和位置等，直至各系统协调。
2.4.3样板引路具体实施
以西柏坡大型城市综合体三层为样板层，建立通风管、空调水管、给排水管道、强弱电桥架和消防水管道模型，不同的管线标以不同的颜色，如下图
该工程的走道上空，木屋休闲空间是专业管道密集区，采用BIM技术绘制这些部位管道交叉剖面图和专业管道深化三维效果图，根据图纸确定最合理的排布方案和施工顺序，按照专业管道尺寸的大小，本着“先大后小”的原则，先施工通风管道和空调水管，再施工喷淋管道及消火栓管道，最后施工电气桥架、配管。在有限空间内做到最合理的布置，BIM确定了各专业管线安装的位置和相互关系，对管线交叉问题进行了有针对性的解决。
通过合理安排施工顺序，使各项工作有序展开，既保证工程进度又节省了开支，降低了工程成本。
2.4.4 BIM在机电安装中的全面展开
根据样板的成功经验，在全面展开施工中，利用安装各部位均可用剖面图或轴测图显示的BIM优势，向一线施工工人交底，既便于工人预先了解掌控安装内容，又可以减少大量拆改工作，避免材料浪费。样板层施工完毕后，标准层按照样板层施工，各专业顺利展开，避免了专业间互相交叉影响，减少大量协调工作，保证了工期，避免拆改。
采用BIM技术，通过模型建立、各专业排布，安装过程中，各专业未发生碰撞导致返工的问题，保证了工期与质量要求。
3.1 BIM技术的应用效果
通过本工程对BIM技术应用的尝试，解决了各专业碰撞问题，避免了后期拆改造成的材料和人工浪费，取得了良好的经济效益，据初步估算，本工程节省人工费、材料费达283万元，缩短工期三个月。
西柏坡大型城市综合体工程BIM技术的应用，让我们体验到了BIM技术的优势，我们今后拓宽BIM技术在项目管理中的应用范围，更好的做好BIM应用及推广。
【参考文献】
[1] Eastman C. Teicholz P.BIMHandbook.NewJersey，USA:JohnWiley&Sons，Inc.，2008。
[2]建设部标准定额研究所，建筑对象数字化定义，(JG/T198-2007).中国标准出版社，2007年。
[3]中国标准化研究院.工业基础类平台规范，中国标准出版社，2009年。
[4] 中国建筑业协会工程建设质量管理分会，施工企业BIM应用研究，中国建筑工业出版社， 2013年。