Jiangsu STU Engineering Technology co., LTD
隨著建筑技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的高層、特別是超高層建筑在國(guó)內(nèi)遍地開(kāi)花,而在超高層建筑中機(jī)電施工如何更好的緊跟技術(shù)發(fā)展腳步,開(kāi)拓創(chuàng)新,更好的處理好施工中的重點(diǎn)難點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題,成為了眾多機(jī)電施工單位的發(fā)展的突破瓶頸,若要立足高層建筑市場(chǎng),就要保證施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)又能降低成本提高效率,而隨著B(niǎo)IM技術(shù)的推廣使用,高層建筑中機(jī)電施工技術(shù)又得到一個(gè)利器。BIM技術(shù)是工程項(xiàng)目通過(guò)技術(shù)管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、協(xié)調(diào)管理等方面所開(kāi)展。本文將著重講述BIM技術(shù)在高層建筑機(jī)電安裝施工中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:高層建筑;機(jī)電安裝;BIM技術(shù)
近幾年房地產(chǎn)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加劇,使得建筑行業(yè)的也一片繁榮景象。但是行業(yè)整體能力參差不齊,開(kāi)放式管理生產(chǎn)效率低下,機(jī)電施工尤甚,由于受到設(shè)計(jì)制約、土建工作面制約,以及相關(guān)技術(shù)方面的制約,作為建筑物內(nèi)部命脈的機(jī)電專(zhuān)業(yè)的發(fā)展,也相對(duì)限制了建筑行業(yè)的整體水平線。根據(jù)美國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》調(diào)查表明,25%-30%的施工流程是返工工作;建筑勞動(dòng)30%-60%浪費(fèi)在交錯(cuò)工序、返工中;建筑材料浪費(fèi)率10%以上。以上數(shù)據(jù)表明建筑行業(yè)包括機(jī)電專(zhuān)業(yè)的精細(xì)化管理亟待解決,在這樣的一個(gè)大環(huán)境下,BIM技術(shù)逐步興起,BIM(Building Information Modeling)—建筑信息模型,是指建筑物在設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中,創(chuàng)建和使用的可計(jì)算信息,是數(shù)字化的建筑多維信息模型。所有的工程數(shù)據(jù),提供可自動(dòng)計(jì)算、查詢(xún)、組合拆分的實(shí)時(shí)工程數(shù)據(jù)。為項(xiàng)目信息創(chuàng)建、管理提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的共享數(shù)據(jù)平臺(tái)。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中,要求甲方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方、總包方、分包方、供應(yīng)方多渠道和多方位的協(xié)調(diào),并通過(guò)網(wǎng)上文件管理協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行日常維護(hù)和管理。BIM系統(tǒng)管理貫穿建筑物的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng),包含設(shè)計(jì)方、施工方、建設(shè)方等多單位的工作。BIM技術(shù)逐步得到行業(yè)和國(guó)家的認(rèn)可,施工管理的開(kāi)放式管理,也逐步走向精細(xì)化,節(jié)約式。本文針對(duì)機(jī)電施工過(guò)程中出現(xiàn)的普片問(wèn)題,就BIM技術(shù)給予的新型解決方案加以概述。
1、管線綜合圖(Combined Services Drawings)的應(yīng)用
如果一個(gè)建筑物比作一個(gè)人的話,那么機(jī)電管線就是這個(gè)人的血管經(jīng)脈,一般小型建筑或住宅建筑可能較為簡(jiǎn)單,但高層建筑、超高層建筑由于多為商業(yè)綜合體,建筑內(nèi)業(yè)態(tài)復(fù)雜,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,設(shè)計(jì)要求高,造成了機(jī)電管線系統(tǒng)復(fù)雜,管線路由密集,而高層建筑、超高層建筑業(yè)態(tài)要求凈空高度高,于是空間小,管線多的管線綜合排布問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致后期施工過(guò)程中的反復(fù)拆改。
早期由設(shè)計(jì)院給出的設(shè)計(jì)圖紙圖紙,因?yàn)槭欠謱?zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的思路,致使后期機(jī)電專(zhuān)業(yè)的及時(shí)繪制綜合管線圖(CSD圖- Combined Services Drawings),也只是將各專(zhuān)業(yè)的平面布置圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加,在疊加過(guò)程中按一定的原則,如小管道避讓大管道,有壓管道避讓無(wú)壓管道,水管避讓電管道等,確定各種系統(tǒng)的管線的相對(duì)位置,確定相對(duì)位置后,進(jìn)一步確定各管線的原則性標(biāo)高,并針對(duì)關(guān)鍵位置繪制局部剖面圖,最終完成管線綜合圖紙CSD圖。但由于是以二維管線圖紙來(lái)確定三維管線的相對(duì)關(guān)系,若系統(tǒng)簡(jiǎn)單的管線還可以處理,當(dāng)系統(tǒng)復(fù)雜,管線眾多時(shí)圖紙變很難指導(dǎo)施工,造成的管線反復(fù)拆改便在所難免。
通過(guò)二維圖紙繪制的管線綜合圖,由于其二維空間限制從根本上就存在如下缺陷不足:二維圖紙中各專(zhuān)業(yè)管線交叉區(qū)域難以全面分析,管線間存在的各種碰撞無(wú)法完全暴露及避免,即便有些管線交叉的位置設(shè)計(jì)院會(huì)給出局部處理剖面或其他方法,但由于機(jī)電管道的系統(tǒng)連續(xù)性強(qiáng),繪圖者很難把管線連貫性考慮進(jìn)去,即機(jī)電管線接駁困難,或無(wú)法接駁,很容易顧此失彼;此外由于多專(zhuān)業(yè)圖紙疊加的二維平面圖管線交錯(cuò),增大了識(shí)圖難度,進(jìn)而增大綜合排布難度。
然而通過(guò)使用BIM技術(shù)的強(qiáng)大的三維功能,三維的可視化,降低了識(shí)圖的誤差。施工前期使用revit或其他類(lèi)似功能軟件,根據(jù)二維設(shè)計(jì)圖紙繪制三維模型,將復(fù)雜的二維圖紙轉(zhuǎn)換為真實(shí)的三維模型,于是二維專(zhuān)業(yè)圖紙疊加出的綜合管線圖存在的問(wèn)題都通過(guò)可視化調(diào)整而迎刃而解,調(diào)整過(guò)程中配合建筑結(jié)構(gòu)模型,完美的展示了綜合存在的各類(lèi)問(wèn)題,針對(duì)復(fù)雜點(diǎn)位,還可提出合理修改建議,或建筑結(jié)構(gòu)需做出的配合調(diào)整。在高精度模型完成后,還可以進(jìn)行碰撞檢查,發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微碰撞,避免由于人工疏忽所帶來(lái)的管線排布的紕漏,這些都極大的避免施工過(guò)程中造成返工和材料的浪費(fèi)等問(wèn)題。
1-1綜合調(diào)整前后模型截圖
2、預(yù)留預(yù)埋圖Combined Buider's Work Drawings(CBWD)的應(yīng)用
預(yù)留預(yù)埋圖即 Combined Buider's Work Drawings(CBWD),分為一次結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋圖和二次結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋圖,機(jī)電施工過(guò)程中,涉及許多與土建專(zhuān)業(yè)交差作業(yè),其中預(yù)留預(yù)埋圖紙屬于機(jī)電提資,在多專(zhuān)業(yè)綜合模型調(diào)整完畢后,精度可達(dá)到指導(dǎo)施工要求,并實(shí)現(xiàn)模型零碰撞后,可以使用BIM軟件依據(jù)機(jī)電管線位置,在結(jié)構(gòu)模型中開(kāi)洞,而根據(jù)結(jié)構(gòu)模型中的洞口位置,可導(dǎo)出預(yù)留預(yù)埋圖,從而避免機(jī)電施工提資不充分,預(yù)留圖紙不準(zhǔn)。由于結(jié)構(gòu)留洞后期更改不易,機(jī)電管線若就洞而造成過(guò)多的不合理翻彎。隨著技術(shù)的進(jìn)步和模型精度的不斷提升,目前已有項(xiàng)目在二次墻體砌筑中也采取了預(yù)留預(yù)埋,由于建筑后期防火封堵施工難度大,一步砌筑到位,減少了后期封堵以及現(xiàn)場(chǎng)交叉施工的溝通,提高了工作效率,也達(dá)到了降低控制成本的目的。
3、工廠預(yù)制化加工及裝配式安裝
機(jī)電安裝向工廠預(yù)制化和現(xiàn)場(chǎng)裝配化發(fā)展,它們相互獨(dú)立進(jìn)行,亦相互影響。只有大面積管線、管件的工廠預(yù)制化才為現(xiàn)場(chǎng)裝配化帶來(lái)操作基礎(chǔ);而通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝配化所帶來(lái)的效益,更促進(jìn)了工廠預(yù)制化的前進(jìn)。
工廠預(yù)制化是通過(guò)圖紙?zhí)崛」芫€制作分段圖、放樣圖,在工業(yè)化工廠內(nèi)流水作業(yè)式機(jī)械化生產(chǎn)。無(wú)需在施工現(xiàn)場(chǎng)再次切割制作。傳統(tǒng)的機(jī)電安裝工程現(xiàn)場(chǎng)制作,需要現(xiàn)場(chǎng)的加工廠地;且臨時(shí)場(chǎng)地中動(dòng)火生產(chǎn)存在安全隱患,并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成污染,;耗費(fèi)大量人工,且制作管道管件質(zhì)量對(duì)制作人員要求高,管道管件質(zhì)量隨機(jī)性大,若制作過(guò)程中尺寸有所偏差將導(dǎo)致不必要的返工或者報(bào)廢。這些生產(chǎn)上的弊端,通過(guò)工廠預(yù)制,機(jī)械化流水制造都可以避免,機(jī)械高效率的的生產(chǎn),還不受施工現(xiàn)場(chǎng)空間環(huán)境的影響,也不受其他施工進(jìn)度的影響,在工廠內(nèi)提前預(yù)制,按施工計(jì)劃合理時(shí)間進(jìn)場(chǎng),直接投入施工中,避免管道管線的存放與保養(yǎng)。
示意圖
但是因?yàn)樵缙跈C(jī)電管線設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管線布置偏差大,即便通過(guò)二維圖紙繪制了綜合管線圖,仍不能夠精準(zhǔn)導(dǎo)致預(yù)制加工圖紙,因?yàn)榧庸D紙精度低,預(yù)制加工不準(zhǔn)確,預(yù)制化加工也便無(wú)法體現(xiàn)其節(jié)約成本,效率高的一面。然而在使用BIM技術(shù),特別是高精度的機(jī)電管線模型,因其模型精度高,數(shù)字信息詳細(xì)準(zhǔn)確,可通過(guò)高精度模型借由BIM軟件轉(zhuǎn)換為管道分段及放樣圖紙,這樣既滿(mǎn)足工廠預(yù)制要求,也能滿(mǎn)足管道現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。這樣可以減少重復(fù)勞動(dòng),通過(guò)預(yù)制化加工提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率,并能確保工作的一致性和工作的同步性。
當(dāng)全部管道管件均可由工廠預(yù)制加工完成,現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程即利用已完成管線或管線組合件,根據(jù)管線編號(hào)和裝配圖紙,實(shí)施機(jī)械化安裝,對(duì)全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量和安全的監(jiān)測(cè)控制。這樣既是由工廠預(yù)制化帶來(lái)的施工現(xiàn)場(chǎng)裝配化。施工現(xiàn)場(chǎng)裝配化給項(xiàng)目帶來(lái)如下優(yōu)點(diǎn):現(xiàn)場(chǎng)安裝利用機(jī)械設(shè)備,減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。組合式構(gòu)件,裝配式、機(jī)械化的安裝,對(duì)安裝人員的技術(shù)要求低,減少了現(xiàn)場(chǎng)施工人員、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了施工效率,保障了工程質(zhì)量。減少高空作業(yè)和輔助設(shè)施的架設(shè),在提高技術(shù)水平和效率的同時(shí),更保障了施工人員的安全。避免污染,降低了安全隱患。減少了現(xiàn)場(chǎng)的切割和焊接,可避免污染和安全問(wèn)題。
4、施工工序及進(jìn)度計(jì)劃的應(yīng)用
施工計(jì)劃是施工單位進(jìn)行生產(chǎn)的重要依據(jù),是工程質(zhì)量、進(jìn)度、投資三大建設(shè)管理的核心內(nèi)容,合理的工序和進(jìn)度計(jì)劃在施工項(xiàng)目中可以使項(xiàng)目的參與各方達(dá)到協(xié)調(diào),僅根據(jù)施工圖紙、相關(guān)圖集、總控計(jì)劃等資料,制定的施工工序、進(jìn)度計(jì)劃存在著盲目限定工期、誤工、返工考慮不足等缺陷。而B(niǎo)IM技術(shù),由3D模型加之時(shí)間,發(fā)展為4D模型,就可以讓項(xiàng)目施工人員能夠輕松的預(yù)見(jiàn)的施工進(jìn)度計(jì)劃。 與之前施工單位編制的施工進(jìn)度計(jì)劃的橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖,使用BIM軟件制作的4D模型的有點(diǎn)就顯而易見(jiàn)。橫道圖和網(wǎng)絡(luò)多用于技術(shù)人員和管理層面,并不能廣泛推廣到施工過(guò)程中的各級(jí)各類(lèi)的人員中,但是BIM技術(shù)中的4D模型卻可以將施工中的每一個(gè)工作以施工模擬制作可視化視頻來(lái)顯示,使得項(xiàng)目中每一個(gè)層級(jí)人員都可以接受理解,并予以執(zhí)行。
高層建筑、特別是超高層建筑中由于設(shè)計(jì)功能齊全,系統(tǒng)復(fù)雜,機(jī)電管線復(fù)雜,交叉多,施工難度大,為了避免由于現(xiàn)場(chǎng)施工工序的不合理造成的管線拆改,工期延誤以及費(fèi)用增加,需要施工單位對(duì)于局部復(fù)雜部位或關(guān)鍵部位:比如管廊,管井,十字交叉走廊以及大型機(jī)電設(shè)備機(jī)房進(jìn)行施工區(qū)域劃分,對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分,對(duì)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的機(jī)電管道或機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備,依據(jù)計(jì)劃所需的時(shí)間制作施工工序模擬,運(yùn)行BIM相關(guān)軟件在電腦上將管線、設(shè)備的安裝施工工序通過(guò)可視化視頻,模擬出現(xiàn)場(chǎng)施工,制定出最優(yōu)的施工方案。
一般流程為:根據(jù)高精度機(jī)電BIM模型,完成CSD綜合圖紙的制作,根據(jù)圖紙進(jìn)行區(qū)域劃分;然后依據(jù)劃分區(qū)域綜合排布情況,編排合理的機(jī)電管線施工工序計(jì)劃;并將編制好的機(jī)電管線施工工序計(jì)劃導(dǎo)入Navisworks軟件,進(jìn)行4D工期計(jì)劃的制作。施工工序模擬視頻用作指導(dǎo)復(fù)雜部位的機(jī)電管線施工。
通過(guò)相關(guān)BIM軟件在電腦上將機(jī)電管線、機(jī)電設(shè)備施工工序、施工進(jìn)度計(jì)劃加以模擬,制定合理的工序、施工進(jìn)度計(jì)劃。根據(jù)施工工序模擬結(jié)果,可以用來(lái)驗(yàn)證施工計(jì)劃的可行性,并依據(jù)可行性計(jì)劃合理安排人工、機(jī)械、材料。起到減少成本,提高效率,節(jié)約工期的目的。
此處于土建施工模擬類(lèi)似
結(jié)束語(yǔ)
利用BIM技術(shù)能有效的提高機(jī)電安裝的生產(chǎn)效率和工程質(zhì)量,BIM技術(shù)的實(shí)施在施工過(guò)程中貫穿了深化設(shè)計(jì),進(jìn)度計(jì)劃,技術(shù)交底,施工及驗(yàn)收等全過(guò)程。以其精準(zhǔn)的三維模型和參數(shù)化設(shè)計(jì),使得圖紙?jiān)O(shè)計(jì)修改的效率有了很大的提高,克服了傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)的難題。從施工及管理過(guò)程中達(dá)到施工節(jié)約成本,提高工程品質(zhì)。BIM技術(shù)作為一項(xiàng)新興的技術(shù),隨著信息技術(shù)的深入發(fā)展,基于BIM技術(shù)的施工技術(shù)也將成為機(jī)電施工的一大趨勢(shì),在通過(guò)不斷的實(shí)踐,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以促進(jìn)施工技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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