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摘要：本文針對高校實驗室項目的建造特點和難點，闡述了bim技術在該項目深化設計中的應用，為類似工程設計施工提供了借鑒參考。

關鍵詞：BIM技術；實驗室；碰撞檢查；深化設計

利用BIM技術的可視化、可協調性、模擬性、優化性、可出圖性的特點，極大地方便了機電管線綜合深化設計工作，特別是在機電系統小而精、管線錯綜復雜的實驗室項目中，能更加直觀準確地發現問題，優化規避問題，減少施工返工現象，為項目建設增值。因此，本文將BIM技術應用到實驗室深化設計過程中，直觀地表達管線與實驗室器具設備間的配合關系，以期提升實驗室深化設計效率和質量。

1工程概況

西湖大學是在國家的支持下創建的一所新型民辦一流研究型大學，規劃總建筑面積約69.5萬m2。教學研究核心區包括基礎醫學樓、生命科學樓、理學樓、工學樓及科研公共平臺（生物醫學新技術平臺、物質科學平臺、分子科學平臺、先進微納加工與測試平臺），屬于多層建筑。其中生命科學學院規劃95間獨立實驗室，理學院規劃90間獨立實驗室，工學院規劃90間獨立實驗室。本工程中全專業應用BIM技術深化，包括建筑結構、機電、智能化、裝飾、幕墻、園林景觀、水系河道等。以三維模型為依據，在項目建造的全過程中實施信息化，實現建設項目實體與BIM竣工模型的信息化同步交付，并為后期學校物業運維提供信息化支持。

2機電深化設計要點

2.1機電深化設計流程

BIM機電深化設計流程見圖1。

2.2機電深化設計原則

建設項目用于實施的設計圖紙管道的連接走向通常采用短平直，相對本專業是較理想化的布置。在實際施工過程中，容易造成各專業不顧彼此，搶占空間，管道交叉碰撞。并且這些問題都是在現場實際安裝完成后才暴露，造成一定量的返工作業，使得各方較為被動。本工程中的機電深化設計利用BIM可視技術，很好地解決了此類問題，搭起了設計與施工之間的橋梁。在實驗室建造過程中，進行機電深化設計時應考慮以下原則：（1）執行相關實驗室設計、施工規范，且不得改變實驗室功能性設計要求。（2）考慮施工的可行性，管道法蘭、焊接縫等接頭不允許留在墻體內。（3）結合實驗室中央操作臺、通風柜、高效風口、FFU等布局，滿足機電管線安裝及閥門、設備等的操作、檢修或開關要求。（4）在滿足各管道施工可行、合理的前提下，盡量用足梁下空間，優化各專業管道綜合排布，提升吊頂凈空。（5）重點部位利用BIM可視化形成局部三維視圖，直觀表達管道關系及共用支架形式，指導現場施工。（6）各管道之間避讓的原則應遵循重力管道、實驗排污管道優先布置，小管讓大管，有壓管讓無壓管，常溫管讓高、低溫管，盡量避免不必要的管道虹吸彎。

3機電各專業深化設計

3.1機電系統BIM初步建模

（1）機電系統初步建模階段，首先要統一制定實驗室水、電、風、消防、潔凈空調、高純用水、廢氣、集中供氣、特氣等機電各個系統的構件統一命名規則，并實施基于規則的命名。如系統名稱、尺寸大小、標高形式、管材、連接方式、設備編號、風口形式等，以保證后期項目模型信息之間的通用性[1]。（2）機電管線建模是現場下料實施前，在計算機上依據設計藍圖完整的模擬管線系統，是對設計施工圖紙的一次系統性梳理、檢查，能盡早地發現傳統圖審過程中容易忽視的“錯、漏、碰”等設計問題，BIM深化設計師應對建模工作引起足夠的重視。（3）本工程中建筑單體多、體量大、工期緊，前期配合土建一次結構套管預留的任務繁重，外墻進出戶套管及梁上套管涉及整個系統管線是否通暢，特別是針對實驗室的排水系統，絕不允許錯漏。通過這次機電系統的BIM建模，發現大量梁上預留套管數量缺漏或套管位置有誤，經與設計師溝通、確認，并及時通知施工現場配合預留，后續設計藍圖也及時跟進修改，保障了后期實驗室管道系統的正常施工。

3.2BIM機電管線綜合與實驗室器具設備的配合

3.2.1BIM機電管線與承載式吊頂支架系統的配合

在BIM機電管線深化設計過程中，結合本項目特點，機電施工階段BIM模型深度采用LOD400的標準，對管道調整采用抓大放小的原則，即以主干管線、支吊架布局為重點，末端管線現場二次調整。在基礎醫學樓的綜合科研實驗室中設計采用承載式吊頂支架系統，機電管道與實驗室燈具共用集成支吊架，利用Revit軟件將各專業模型輸出至Navisworks進行模擬碰撞檢測，發現承載式吊頂支架系統的立柱與實驗室的排風管、強電橋架以及集中供氣等管道局部碰撞（見圖2）。為避免承載式吊頂支架的立柱布置不整齊，結合管線綜合深化設計原則，利用BIM的可視化、可協調技術，將與立柱碰撞的管道適當調整優化，避開支架立柱位置。圖3管綜調整后BIM截圖圖2Navisworks碰撞檢測結果將與操作臺有直接聯系的水、電、氣路等主管道集中布置在靠近操作臺功能柱一側，以便末端支管通過功能柱就近鋪設至操作臺面（見圖3），在保證實驗室機電功能的前提下，優化了實驗室整體觀感，也提升了實驗室空間的綜合利用率。

3.2.2BIM機電管線與小型行吊系統的配合

表面物理分析實驗室、低溫實驗室、承重實驗室等功能實驗室配備有起重量1t~2t不等的小型行吊系統（雙軌電動懸掛起重機），行吊活動區域覆蓋實驗室一半的面積（見圖4）。此設備對結構空間及行走路線上的機電管道布局有較高的要求。暖通設計有3根風管（截面最小高度400mm）從此區域并列通過，而雙軌梁頂距結構井字梁底只有330mm空間，因此風管不能在行吊活動區域內并排布置。通過對行吊及風管系統建模，利用BIM三維可視技術更直觀地反應結構梁、行吊、風管三者間的關系，綜合考慮利用行吊主梁端距柱子間1300mm有限空間（見圖5），在不影響實驗室控制凈高4m的前提下，將排風管布置在最下層（方便對接通風柜及排風接口），中上層分別布置2根送風管，并采用共用吊架排布。本工程深化設計過程中利用BIM技術對不同實驗室中不同的功能吊架、功能平臺建模，針對性的就近配置水電氣需求，切實解決1.5m范圍內的實驗室高效操作半徑。不同實驗室對用氣需求不同，特種氣體應該避免穿過不使用此類特氣的房間，當必須穿過時應設置套管或使用雙層管布置[2]。最后依據最終確定的管線綜合模型，確定機電各管線之間的空間定位關系，并逐一對管線進行詳細定位及標注，利用BIM的可出圖性，直接將三維空間管道導出不同專業的二維深化設計施工平面圖指導現場施工。

3.3BIM技術在墻體預留洞口的應用

在Revit軟件中對管道穿越二次結構墻體的預留洞口做精準的空間定位（見圖6），并將模型三維洞口信息（種類、大小、離地高度）直接標注并轉為二維CAD圖紙（見圖7），提資土建單位作為墻體施工時預留洞口的依據，滿足各專業合理穿插作業的需求，減少返工、補漏，加快工期，同時也提高了項目現場的安全文明施工程度。

4結語

本工程利用BIM技術的管線綜合、碰撞檢測、深化設計，實現了各專業管線間的有效協同作業，更加準確直觀地表達了實驗室內部機電管線與土建結構、實驗室器具及實驗室特定設備的配合關系，避免了各專業間不必要的返工作業，提升了工作效率，提高了工程質量，更大程度的實現降本。

參考文獻：

[1]李健，陳華杰.BIM在機電管線綜合深化設計中的應用[J].工程技術研究，2020，5（13）：228-229.

[2]特種氣體系統工程技術標準：GB50646-2020[S].北京：中國計劃出版社，2020.

作者：葉劍銀 單位：上海市安裝工程集團有限公司