基于BIM技术的模块化建筑机电、内装一体化设计研究.pdf

《基于BIM技术的模块化建筑机电、内装一体化设计研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于BIM技术的模块化建筑机电、内装一体化设计研究.pdf（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基于基于 BIMBIM 技术的模块化建筑机电、内装技术的模块化建筑机电、内装一体化设计研究一体化设计研究*摘要摘要 模块化集成建筑是一种新型工业化建造模式，其核心在于实现建筑、结构、内装、机电等各专业一体化设计、集成化生产、模块化组装。将模块化建筑与 BIM 正向设计相结合，可在设计阶段实现全专业集成与施工模拟，指导模块化单元及模块化部品的工厂生产。以深圳市第九高科技预制学校项目为例，阐述BIM 辅助模块化机房、管廊、卫生间、支吊架的设计应用过程。实践表明，基于BIM 的模块化建筑一体化设计能够缩短工期、减少返工等，进而提升整个项目的施工进度，降低成本。关键词关键词 模块化建筑；BIM；一体化

2、设计中图分类号 TU758.11 文献标识文献标识码码 A 文章编号文章编号 IntegratedIntegrated Design ofDesign of ElectromechanicalElectromechanical andandInteriorInterior Decoration ofDecoration of ModularModular BuildingBased on BIMBuildingBased on BIMTechnologyTechnologyJIANG Xirui1,ZHAO Baojun2,WANG Qiong2,QIAN Zhonghua3,HE Feng3

3、(1.Bureau of Public Works of Shenzhen Futian District,Shenzhen,Guangdong,518000,China;2.China State Construction HailongTechnology Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong 518110,China;3.China StateHailong Construction Technology Co.,Ltd.,ZhuhaiGuangdong 519170,China)Abstract:Abstract:Modular integrated construc

4、tion is a new industrializedconstruction mode,which core is to realize the integrateddesign,production and modular assembly of architecture,structure,interior decoration,electromechanical and other specialties.Allspecialties integrated design and construction simulation are realizedby combining modu

5、lar building with BIM forward design,to guide thefactory production of modular units and components.The No.9 High-techprefabricated School project was taken as an example to describe thedesign of modular room,pipe gallery,toilet and hanger applying BIM.The result shows that integrated design of modu

6、lar building based onBIM technology can shorten the construction period and reduce rework,thus improve the construction progress of the whole project andreduce the cost.Key words:Key words:modular integrated construction;BIM;integrated design0 0 引言引言模块化集成建筑（MiC）将建筑物按照功能、布局等拆分成不同的模块单元，模块单元在工厂内完成建筑、结构

7、、室内装修及给排水、暖通、电气等设备管线的预制集成，经运输吊装、结构连接、管线接驳，形成完整的建筑物。MiC 模块是高度集成的空间单元，其中机电管线的工厂安装和预埋需要准确定位，避免在现场拼装时造成拆改返工，传统的二维建筑设计方式很难满足工厂精细化装配制造及现场高效拼装的需求。1 1BIMBIM 与模块化建造与模块化建造BIM 技术以三维数字技术为基础，项目的结构、机电等各专业的设计可以同时在同一个三维可视化 BIM 模型中进行，从而实现各专业的协同设计。模块化集成建筑的发展和推广离不开 BIM 的应用1。将 BIM 应用于模块化建筑，可有效地进行模块的空间规划和拆分布局、部品设计管理、建筑性

8、能分析、机电管线排布及模块化生产安装。基于 BIM 技术的三维空间模型与模块单元的三维空间实体相对应，为模块化集成建筑一体化设计、生产、安装、运维全寿命周期提供精细可视化指导。BIM 技术应用于模块化建筑可以从设计源头对各专业进行整体把控和协调，提前发现并解决问题。基于深化后的 BIM 模型，生成模块单元各专业的深化图纸，2D 与 3D 结合，定位精确，极大便利了模块的工厂化装配施工，同时有利于降低物料损耗、减少污染。基于 BIM 还可以对内装部品、设备管线等进行模块化的设计，在模块化结构体系的基础上，实现机电设备的模块化和装配化。在考虑产品功能、外观和可靠性等前提下，通过 BIM 深化设计，

9、进行设备管线的模块化拆分和标准化设计，提高机电部品的可制造性和可装配性，从而可以在工厂内批量预制暖通、电气、消防等模块部品（如图 1），提高生产效率和工程质量，降低安装成本、缩短施工工期。基于 BIM 设计标准化的接口，以便现场装配时与公共区域的机电管线设备快速对接，并同步进行管线综合、碰撞检查、净高分析，避免了管线设备间的“打架”，提高了设计效率和质量。图图 1 1 基于基于 BIMBIM 的模块化建筑部品设计的模块化建筑部品设计Fig.1 Modular componentsFig.1 Modular components designdesign based on BIMbased on

10、 BIM此外，基于 BIM 的可视化交底方便现场对施工人员进行技术交底，清晰明了，极大便利了模块生产施工和现场拼装作业。2 2BIMBIM 在模块化项目中的应用在模块化项目中的应用2.1 BIM 辅助模块化机房设计与安装在传统机房建设过程中，只有等土建结构施工完成，提供工作面，机电管线安装才能开始。以水泵机房为例，存在大量管线设备安装工作，在传统施工中，设备、管线及管线支架的走向、标高尺寸均需在施工现场逐段测量定位，工作量繁重2；对于泵机等大型设备，常常出现场地空间不足以放置等问题，致使管道无法安装，这将导致现场工人窝工、施工效率降低、工期延期、施工成本增加等一系列不利机电施工的问题。采用基于

11、 BIM 技术的模块化机房可有效解决上述问题。如图 2 所示，工程师可基于 BIM 对机房做模块化结构设计，机电 BIM 工程师在建筑结构 BIM 模型中，又可以通过建立机电设备、管线模型对设备专业做模块化拆分与设计。这样无需等待土建结构施工完成提供场地，便可以建立起达到施工精度的模块化机电模型。机电 BIM 三维模型完成后，便可以导出精细的构件平面图，预制加工厂根据平面图精准下料、精准加工。构件加工完成后，可以在预制工厂将这些构件组装成模块，运输到现场安装。运到现场后根据工厂装配图和 BIM 深化平面图纸，将各个模块利用管段和配件连接起来，就像“搭积木”一样，实现项目上装配作业。图图 2 2

12、 模块化水泵房模块化水泵房 BIMBIM 模型模型Fig.2BIMFig.2BIM of modular pumpof modular pump roomroom2.2 BIM 辅助模块化卫生间设计卫生间是管线最复杂的空间，在设计中不仅要考虑给排水管道、电气线管、风管三个专业的管道排布和连接，还要考虑和精装设计配合，满足卫生间精装的舒适性3。卫生间布局相对紧凑，包括浴室，马桶、脸盘、收纳等部分，需要合理设计这些部品部件的布局及管线排布，做好干湿隔离等设计，增强使用时的舒适感。模块化卫生间的工厂制造需要解决复杂管线的排布和预埋问题，同时要精准预留管线接口。由于二维图纸难以对接口位置精准设计，且平

13、面图纸对施工人员专业要求高，因此在设计阶段，需要运用 BIM 技术统一考虑各部品的规格、型号、大小等进行参数化设计，以避免排水倒灌、洞口预留位置错误等问题。如图 3、图 4 所示，模块化卫生间一般采用降层排水的方式，借助 BIM 技术协同设计，按照排水管坡度、管件大小等建立卫生间给排水管线模型进行分析，从而对模块结构洞口、内装设计做出合理调整，同时准确预留足够的安装、检修空间。进一步，可以根据 BIM 模型对卫生间给排水管道进行模块化设计、对安装接口进行标准化设计，提升管线安装效率。图图 3 3模块化卫生间管线模块化卫生间管线 BIMBIM 模型模型Fig.3BIMFig.3BIM of mo

14、dularof modular toilet pipelinetoilet pipeline图图 4 4 模块化卫生间预留洞口模块化卫生间预留洞口 BIMBIM 模型模型Fig.4BIMFig.4BIM ofof reservedreserved holes inholes in modularmodular toilettoilet2.3 BIM 辅助模块化管廊设计现代建筑多为多高层建筑，建筑标准层有统一的规格、型号、布局，适合进行标准化、模块化设计。标准层管线模块化、标准化可以通过基于 BIM 的模块分段技术（如图 5）及型钢支架组装模块技术（如图 6）实现。应用 BIM 技术，可以进行管

15、线综合，优化管线路由，设计现场梁、墙等的预留洞口位置，确定精装天花高度和末端点位，简化工厂加工的繁琐工序，实现模块分段标准化，在不改变设计原理和基本功能情况下缩短工期，节约成本。基于 BIM 技术的管道模块化设计和工厂预制流程为：熟悉施工图、了解设计意图绘制机电三维模型深化设计、优化路由机电管道分段模块化工厂管道、支吊架预制模块编码入库、出库、运输、现场安装。管道模块化为缩短施工工期、减少工程安全事故、提升安装质量、降低成本提供了强有力的技术支持，将是未来安装工程发展的方向。图图 5 5 走道管线模块化拆分走道管线模块化拆分 BIMBIM 模型模型Fig.5Fig.5 Modular spli

16、tModular split of corridor pipelines based on BIMof corridor pipelines based on BIM图图 6 6 模块化管廊模块化管廊 BIMBIM 模型模型Fig.6BIM of modularFig.6BIM of modular corridor pipelinescorridor pipelines2.4 BIM 辅助模块化支吊架设计在传统机电安装项目中，常常出现机电管线与其他管线碰撞致使管线无法安装的现象4，导致已安装的支吊架拆改重新安装，这种安装模式会造成大量返工和浪费材料。将 BIM 技术应用到支吊架安装工程中，通

17、过机电设计图建模、排布管线安装空间、检查碰撞，再利用 BIM 建族的功能，建立模块化支吊架族，如图7 所示，使设计人员能够直观地查看支吊架各项参数，在确保间距符合规范的前提下，依次、逐个拆分编码。选择机电管线最不利的位置进行荷载核算，最终输出管线综合图、支吊架平面图、剖面图。依据 BIM 图纸在工厂预制模块化支吊架、运输到项目，支吊架按照已有编码安装于相应位置，施工方案更具有可实施性。借助 BIM 技术解决支吊架施工难题，使得预制模块化支吊架技术得到更为广泛的应用5。图图 7 7 基于基于 BIMBIM 的模块化支吊架设计的模块化支吊架设计Fig.7Fig.7 Modular hanger d

18、esign based on BIMModular hanger design based on BIM2.5 BIM 辅助模块单元精装末端点位设计在学校教室单箱机电安装工程中，以往的精装修设计往往专注于美观和造型，精装修设计师与建筑设计师未充分沟通，导致精装修设计时间的落后与其他专业，从而忽视建筑、结构上的一些限制条件，最终的精装修设计方案存在一些无法在现场实施或需要建筑、结构拆改以达到精装修效果的情况。所以在设计阶段应用BIM 软件建立建筑、结构模型、机电、精装修等模型，综合各个专业模型，进行检查，发现问题及时反馈到各个设计师。由于精装修既要要求造型，还要求净高，这就需要 BIM 把末端点

19、位建立完善，清晰地反映到天花综合图上，复核每个精装点位是否能满足精装修要求，如图 8所示。在精装修施工阶段，如果发生设计变更，设计师可以利用 BIM 模型，在符合规范的前提下，复核变更方案能否实施，同时，通过三维可视化，清楚明了装修美观性和实施施工交底。单箱教室模块化都相同，只要确定一个教室精装修，其它教室可以按照确定好的，就可以在工厂模块化安装。这样极大地提高了生产效率。图图 8 8 模块单元机电点位模块单元机电点位 BIMBIM 模型模型Fig.7Fig.7 BIMBIM of electromechanical terminal points in modular unitsof ele

20、ctromechanical terminal points in modular units3 3结论结论随着社会的发展，BIM 技术将不断推广，在建筑业的应用越来越广泛，施工越来越精细化，机电走向模块化安装。本文主要对学校机电安装工程在方案阶段、设计阶段、施工阶段进行应用研究，其中模块化安装在施工阶段提高了施工效率下，同时提高了施工质量、施工安全和节约施工成本。第九高科技预制学校项目机电工程模块化施工成功实施，关键在于机电系统和教室单箱模块相匹配，每个教室机电安装采取复制性设计、安装，可在支吊架、走道、单箱电气线管等方面施行模块化，因此模块化安装模式将是未来建筑业发展的趋势。参考文献：参考

21、文献：1邓福平.BIM 技术在地铁机电安装施工管理中的应用研究J.工程建设与设计,2020(9):166-167.2丁洪华.建筑机电安装工程中管线综合布置技术的应用J.中国建筑金属结构,2013(22):31-323皇甫飞飞,裘园,何良犇,等.基于 BIM 技术的装配式建筑深化设计研究与实践J.安徽建筑,2017(5):152-155.4徐言毓,陈永生,王海川,等.装配式建筑机电安装施工技术研究J.安装,2018(8):20-21.5王林.BIM 技术在预制化综合支吊架中的应用J.建设监理,2019(3):18-20.*中国建筑绿色建造工程研究中心装配式建筑技术（CSCEC-PT-005）作者简介 姜晰睿，工程师，E-mail:*收稿日期