BIM下的机电设备安装工程篇1

一、成果研究背景

随着建筑行业的发展，安全高效、节能环保、文明施工成为该行业健康发展的迫切需求。在此背景下，“机电装配式”的发展方向逐渐成为机电安装行业可持续发展的必然趋势。基于以上两点，“基于BIM的机电装配式关键技术研究”作为中天建设集团有限公司“模块化深化设计”的分支课题在中天西北集团立项，以“汇诚国际、万科·公园大道一标段、中国兵器工业第O五一基地”等项目为依托，开展相关关键技术研究及应用。依托试点项目总结形成了各模块深化设计的“深化清单及原则、深化信息确认表、安全性验算复核、标准设计、标准出图”，形成了全面、科学、严谨、快速的设计程序，这既是公司项目部深化设计服务能力的体现，也是进行高标准服务的承诺。无论是单模块深化还是系统性全面深化，都将有力提升项目部的前期策划和履约能力。拼装式冷机房BIM模型见图1。

二、主要创新点和关键技术

1.利用BIM建模三维仿真，对机电管线进行深化排布、集中编号并定位。将管线、支架科学拆分并出图，通过集中加工、模块运输、现场装配而形成机电一体化系统级产品。2.自主研发的插件实现管线智能定位、引线标注、快速编号、材料表单智能统计见图2。3.设计研发专用吊装工具，支撑各类构件现场安全、高效吊装施工。该成果主要应用在机电管线的模块化集中加工和现场拼装式施工领域。中天西北集团主要从“拼装式机房、拼装式管井、拼装式地下室管综”三个方面进行研究探索，通过标准设计、标准出图、模块化预制加工、订单式配送、现场拼装施工，使其在深化设计领域及其落地实施方面处于省内行业的前列。

三、创新技术水平和先进性

1.创新技术水平和先进性分析

（1）传统施工蓝图图纸表达形式的改进采用BIM技术，对管线进行深化排布；协调各专业施工图纸进行深化设计；将管线、支架拆分成各个构件，出具加工图，并统计料单；配合区域布置图及编号，进行构件的位置定位。（2）基于Revit的软件二次开发通过自主研发基于Revit的深化设计插件实现管线智能定位、引线标注、支架详图智能设计及分类、预制构件智能互换、系统快速编号、材料表单智能统计，提升深化出图效率。（3）构件接驳处误差的控制与管理泵组集成为单个模块统一加工，仅控制对外接驳口的相对位置，模块内部尺寸量化处理，优化装配顺序，分批次加工管道，对于设备进出口等关键部位，待模块进场后进行二次尺寸校核。模块化泵组集成加工见图3。

2.与国内外同等技术对比

（1）BIM建模参考二维施工图，结合设计阶段各方需求进行数据整合，建立各专业BIM模型，通过模型整合、施工模拟，提前识别图纸潜在问题并及时解决。（2）碰撞检查与管线综合机电安装工程包括很多专业，各专业BIM建模通过模拟施工及漫游动画检查识别潜在问题，并根据BIM模型数据进行优化调整，实现管综合理布局。（3）预留预埋前期预留预埋精准度是后期机电管线、设备能否顺利安装的关键。建立BIM模型利用其三维可视化特点，将潜在的结构信息展示出来，以提升前期预留预埋质量。地下室管综穿梁套管精准预埋见图4。（4）管件预制预制管件现场组装，通过施工模拟进行可视化指导：针对所需构件，通过BIM模型，科学拆分并出图，集中加工，订单式配送至项目现场组拼，在确保质量的同时降低材料损耗，提升施工效率。管段预制及编号见图5。

3.主要知识产权及成果评价

该成果技术先进，经济效益和社会效益显著，获陕西省建设工程科学技术进步奖一等奖，陕西省“秦汉杯”BIM应用大赛一类成果，陕西省QC成果一等奖，发表专业学术论文1篇，授权实用新型专利5件，省级工法3项，软件著作权5项。通过陕西省建筑业协会组织专家成果评价，整体技术水平达到国内先进。

四、经济、社会及环保效益

该成果的成功实施，取得了显著的经济、社会及环保效益，并形成成熟的施工工艺。该成果机电装配式施工技术首次运用于（大型机房除外）管道井及地下室管综部位，通过标准设计、标准出图、模块化预制加工、订单式配送、现场快速高效拼装施工，达到提质降本、安全高效、节能环保的目标。

五、推广应用价值及前景展望

该成果成功应用于“汇诚国际、万科·公园大道一标段、中国兵器工业第〇五一基地”等大型公建机电设备安装工程，在“拼装式机房、拼装式管井、拼装式地下室管综”三个方面具有极大的推广应用价值，应用前景广阔，为国内机电领域装配式施工提供了可借鉴、可复制、可推广的经验。

作者：倪小建 龚小东 黄舍荣 陈笑 程成 王磊超 单位：中天西北建设投资集团有限公司

BIM下的机电设备安装工程篇2

一、成果研究背景

随着经济和社会的不断发展，机电安装过程中所出现的新技术越来越多。而当下最为实用也是关注点最高的是BIM技术。随着BIM在不同层次的深入实践与研究，BIM技术在机电施工中得到更多的应用。集团公司承揽的工程规模越来越大，大型建筑内部的机电安装结构也越来越复杂，这对建设整体的精度要求越来越高。因此，建筑机电安装也需要与建筑同步发展，但机电安装需要新技术进行支撑。利用BIM技术，不仅在一定程度上提升机电安装总体效率、减少安装时间、缩减以往安装中繁琐的流程，还可以提升相应的安装精度，降低安装过程中可能出现的失误等等，因此研究BIM技术在机电安装中的应用有着非常重要的意义。

二、主要创新点和关键技术

1.三维可视化BIM模型；2.基于BIM技术的综合管线碰撞检测；3.基于BIM技术的设备机房综合排布；4.基于BIM智慧工地创建；5.BIM+VR+AR《安全教育体验系统开发》；6.基于BIM技术支吊架优化设计。基于BIM技术的产品设计：建筑垃圾干湿分离器、电箱模板内撑支架，利用BIM技术设置填充式穿梁套管施工，高层、超高层竖井桥架无支架等。

三、创新技术水平和先进性

1.大型公共建筑项目管线错综复杂，在管线安装前，利用Revit系列软件，根据各专业图纸，分别建成三维建筑、结构、机电模型，并配套使用NavisworksManage软件将模型无缝隙整合，利用数据信息处理工具对数字模型进行碰撞分析，唐久总部大楼共检测出碰撞点128处。BIM技术的碰撞检测研究成果应用指导现场施工，针对复杂节点、重要设备进行了全尺寸三维虚拟展示。BIM碰撞检测技术提前预警管线碰撞问题，最终现场规避碰撞问题86处，上报设计单位解决26处，有效避免了工程返工现象，节省工期近1个月。基于BIM技术的综合管线碰撞检测见图1。图2BIM+VR+AR《安全教育体验系统开发》2.基于BIM技术研发了安全教育体验系统。该系统融入施工现场常见的一些安全隐患，体验者可以通过VR设备与虚拟场景的互动，体验危险发生时的真实感观。通过安全设施模型展示，应用BIM+AR技术与二维图纸相结合的方式进行交流决策更加高效：可减少施工现场因对图纸的误读和信息传递失真所造成的巨大损失，减少施工人员反复读图、识图所耗费的时间。BIM+VR+AR《安全教育体验系统开发》见图2。3.根据设计图纸，工程师在软件中预设支吊架产品类型与安装要求，可以一键完成支吊架的建模，对支吊架的优化排布提前进行可视化虚拟施工，对耗材自动分析统计，精确管控材料使用量，节省工程费用。BIM模型中支吊架与管线之间存在联动关系，可以根图3基于BIM技术的消防泵房深化设计据后期设计图纸的变更，第一时间完成管线调整布置，避免施工过程中出现错漏缺失现象。4.目前大型公共建筑设有消防泵房、给水泵房、中水泵房、空调机房、通信机房、冷热源机房等，机房的管线尺寸较大，而且空间有限。在排布机房管线时，首先在保证系统正确的情况下合理调整布置管线；另外要了解设备的尺寸，避免管线排布较低造成与设备的碰撞；还要考虑出入口的管线，机房里的管线应该与机房外管线合理连接，统筹各方面将机房排布合理美观。该成果利用BIM技术优化设备、管道排布，在此基础上，通过合理选型计算，选择合适的弹性支吊架体系，实现机房内设备、管道排布合理、观感质量优、噪声控制好的效果。基于BIM技术的消防泵房深化设计见图3。该成果获专利3件，其中授权发明专利1件、授权实用新型专利2件，形成省级工法2项，QC成果1项。该成果通过中国安装协会组织专家成果评价，整体技术水平达到国内领先。

四、经济、社会及环保效益

该成果的成功实施，取得了显著的经济、社会及环保效益。该成果的应用提高了工作效率，节约了材料和人工用量，体现了项目时间价值。施工中通过BIM技术进行绿色施工，从施工现场布设、施工工期、施工材料、施工工艺等方面实现节水、节能、节地、节材，保护生态环境。

五、推广应用价值及前景展望

目前已在集团公司各个在建工程使用，尤其在承建的公建项目上取得了良好的施工应用效果，该成果对机电安装工程质量提高起到了积极推动作用。

作者：赵海荣 韩美青 陈亮 李春 郭贵法 刘鹏 单位：太原市第一建筑工程集团有限公司

BIM下的机电设备安装工程篇3

在社会工业化程度不断加深的背景下，机电设备的应用已经成为各个行业和领域中的一个重要环节[1]。机电设备安装质量与建筑的居住环境密切相关，在其他诸多行业都有着重要的地位[2]。因此，机电设备的制造、管理、维护都成为了备受关注的研究内容。目前，机电设备安装工程的管理常常被人们忽视[3]，主要是以人为的角度、以实际的施工情况为主要参考标准，对施工进度及质量进行约束。但其变量因素较多，缺乏系统的管理[4]，导致了工程的竣工时间与预期时间存在较大差异，工程质量也参差不齐。因此，本文通过更加系统的管理方法，提高工程的施工进度和质量，使机电设备的安装具有更高的可控性。通过BIM的机电设备安装工程管理系统设计，以期为工程管理工作提供有价值的参考。

1硬件设计

1.1主控制器PLC

系统中PLC处于核心位置，可以实现数据交换。首先需采集施工相关信息，如施工设备过热信号[5]、设备安置定位信号、启停控制信号、检测信号等；其次，其对信号的输出起到控制作用，对施工设备的启动、停止、调速等操作进行控制[6-8]。同时，也与PC端进行通讯，向其发送相关数据并对输入的数据进行分析和执行[9]。考虑本文设计的系统主要应用于工程管理之中，因此，本文选用三菱公司的FX2N-64MTPLC作为控制设备，其具有I/O接口多，且输入输出接口灵活，容易扩展的特点，对数据的处理速度也更加迅速，并且体积更小，适用于各种不同环境[10]。

1.2变频器

管理系统在实际工作中，通过变频器对待安装的工程设备进行调节，并以此对其运行速度进行管理，提高工程的管理效率。对于不同的设备管理，往往需要不同的调节强度，对于使用频率较高的设备，需要有针对性地提高其运行速度，使其利用价值得到最大限度发挥。变频器的工作是通过改变电源频率实现的，通过对电源强度进行控制，对其运行速度进行调节。但同时，变频器的过流、过压、过载等保护措施，导致其在启动时可能会有较大的电流，对电网和电机设备造成损害。本文选用三菱FR-E740-1.5K-CHT变频器作为硬件设备，采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），在启动时不会对电网和设备造成损坏。

2软件设计

2.1基于BIM的工程模型构建

在BIM模型中，形、量、位置等信息是管理系统运行的基础。因此，需要与实际信息进行匹配，使其与工程具有更高的适配性。在BIM模型的基础上，计算出切实适用的工程三维模型，通过模型对工程进展情况相结合，对过程数据和信息进行调整和控制。采用Revit作为构建BIM模型的平台，以施工设计规划为基础，建立工程的三维模型。首先，对工程中机电安装的内容进行分类；然后检查模型的准确性，并做出修正。通过管线碰撞检验，对其调整效果进行分析。此次采用Navisworks软件进行碰撞检测。检测内容包括：（1）机电管线与建筑结构模型的碰撞。当出现碰撞报告后，对模型进行调整，以避免机电管线的碰撞，如果无法调整，建筑或者二次结构可以修改、调整。（2）机电各专业管线之间的碰撞检测。通过BIM将不同专业管线设备碰撞检验，提高综合效率；最终通过生成的检测报告实现对模型的协调修改。

2.2模型信息与进度信息匹配

在上述基础上，将机电安装工程逐层划分，并最终形成2×32mm的树状结构，以此提高工程管理的细致程度，最后得到的数据包中包含工程信息的WBS编码、工作名称以及工作类型。PLC通过分解WBS，系统传输的工程管理信息逐步分解为各个对应设备的数据包，用变频器调整运行状态。BIM模型与实际工程信息之间的关联是建立在工作包的基础上，因此将工程进行分解并编码，使其在系统中生成进度计划链接。通过关键字及编码，控制相应的工程构件与工序节点。

2.3工程管理的实现

工程管理作为本系统应用于工程的核心内容，主要依赖于系统与PLC及变频器之间的交互实现的。将工程BIM模型采用分区、分专业的方式导入系统，系统将自动生成施工计划。模型转化为IFC格式，系统对信息进行识别，实现系统与实际数据之间的交互。以此为基础，对施工工序中的设备制作与安装、检测、试运行进行设计，并输出到PLC端。通过变频器对待安装的工程设备的运行速度进行控制，实现对工程的有效管理。

3试验测试

分别采用基于BIM技术在建设工程全生命周期管理方法和基于计算机技术下水利工程管理信息化系统同时进行测试，验证本设计系统的有效性。

3.1测试环境

测试的环境中，服务器内存为6G，硬盘大小为1T，使用的操作系统为Windows7。实验对象为某五星级的酒店机电设备安装工程，该工程低压配电系统用WAD-BCZ穿镀锌金属管敷设，整个系统结合了树干式和放射式。另外，应急照明配电箱的出线部分采用的是WBNN-BCZ-3.5~4.5mm×2.8mm^SC（ND25），其他照明的出线设计为WAD-BCZ-3.5mm×2.8mm（ND25），并要求在暗敷施工中，有3根出线要穿过YC15（ND25）。消防应急照明采用中央供电分布控制的方式，以AC220V/380V50HZ进行供电，中央空调包含两台螺杆式冷水机组，并对应冷却水泵和冷却塔等设备。空气系统为转轮式全热回收组合式空调机组。每个系统分别使用一个三菱FR-E740-1.5K-CHT变频器，每个变频器约750元，符合节约理念，变频器控制设备见表1。

3.2测试结果

三种方法对应的完工时间见表2。从表2中可以看出，在三种管理方法中，基于BIM技术在建设工程全生命周期管理方法和基于计算机技术下水利工程管理信息化系统的完工时间均超出了预计时间6d，而本文方法的完工时间与预期时间一致，共为50d。在照明系统和空调系统的施工阶段，本文方法的优势尤为明显，可有效缩短施工时间6d，表明设计的管理系统可以实现对工程进度的有效控制，具有实际应用价值。在上述基础上，对比了三种方法在整个工程中的成本情况，其结果见表3。从表3中可以看出，在三种方法中，基于BIM技术在建设工程全生命周期管理方法和基于计算机技术下水利工程管理信息化系统的管理结果均表现出较高的经济成本，其总成本均在10万元以上，而本文方法的整体成本不足8.7万元，这也与完工时间的对比结果相对应。在同样的施工环境下，施工周期越长，产生的费用越高。因此本文方法实际成本与完工时间一致，均最少，表明本文方法实现对完工时间的有效控制并非通过增加施工人数的方式实现的，验证了本文设计系统在工程管理方面的有效性。

4结语

工程施工进度的管理是有效控制安装成本的关键，而质量控制是提高机电设备使用寿命的重要方式。基于BIM的机电设备安装工程管理系统设计，实现了对施工进度的有效控制和规范化管理，为各个行业和领域的机电安装工程降低成本提供了借鉴。

作者：李永文 单位：山西省安装集团股份有限公司