基于MagiCAD的工業(yè)園區(qū)機電深化設計應用探索

引言

BIM又稱"建筑信息模型",目前已在國內(nèi)廣泛應用。2002年,我國引入了BIM的概念。清華大學葛松培等人于2004年發(fā)表《建筑業(yè)信息技術應用新概念一BIM》一文,首次向國人全面系統(tǒng)地介紹了BIM技術,使得該項技術在國內(nèi)逐步被研究和應用。BIM具有可視化、模擬性、可出圖性、共享性、協(xié)同化和可追溯性等特點,在工程建設中可以實現(xiàn)三維渲染宣傳展示、快速高精度算量、精確計劃、有效管控、虛擬施工、減少返工、方便決策等工程價值。因此,在我國比較易于實現(xiàn)構件標準化的建筑行業(yè),首先迅速掀起了BIM技術應用與探索實踐的熱潮。

隨著BIM的興起,機電深化領域也有了重大突破。韓杰等人以廣州南沙醫(yī)院的具體項目為案例,利用BIM技術對超大型醫(yī)院機電各部分的應用進行了詳細分析,為后續(xù)大型項目機電深化奠定了基礎。劉俊通過BIM技術對機電管線進行綜合應用,驗證了BIM技術對于機電管綜優(yōu)化的優(yōu)勢,通過制定執(zhí)行手冊,制定BIM管線綜合優(yōu)化組織架構等措施,為規(guī)避施工風險提供了新思路。孫鑫等人利用工程實踐案例,與傳統(tǒng)的機電管線檢查方式進行對比,對BIM技術防碰撞檢測、分析途徑、要點進行闡述,進一步驗證了BIM技術在機電深化應用方面的優(yōu)勢。熊曦等人對給排水消防系統(tǒng)繁多的三亞財經(jīng)國際論壇建筑項目案例進行管線綜合分析,應用BIM技術對給排水專業(yè)設計進行調整,并對其運用過程進行思考及總結,為日后這類復雜的建筑機電深化應用提供了一定的參考。

本文中的項目案例基于Revit構建建筑信息模型,通過MagiCAD軟件對大型工業(yè)園區(qū)模型進行碰撞檢測、管綜優(yōu)化、孔洞預留、綜合支吊架布設等,并對其進行詳細分析,對項目的機電模型進行深化。本文對具體案例的分析,具有一定的理論研究價值及實踐意義。

1工程概況

該工業(yè)園區(qū)項目總占地面積14046.4m2,由五棟建筑物組成,其中包括廠房、宿舍樓、辦公樓、門衛(wèi)室和水泵房。該建筑信息模型涵蓋了完整的土建部分和機電部分,項目BIM三維示意圖如圖1所示,其中機電部分包含多個系統(tǒng)一強弱電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、空調風系統(tǒng)、水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng),多個系統(tǒng)協(xié)調統(tǒng)一,每棟建筑物的機電部分由工業(yè)園區(qū)的外網(wǎng)暖通、給排水系統(tǒng)連接成一個整體。該項目整體規(guī)模較大,機電系統(tǒng)全面且復雜,施工安裝難度大。

本項目工程應用BIM技術對工業(yè)園區(qū)模型進行機電深化的流程圖如圖2所示。

2創(chuàng)建項目三維模型

2.1機電模型建立—實現(xiàn)AutoCAD到Revit的快速翻模

相較于AutoCAD,BIM技術有著可視化、多專業(yè)協(xié)同設計等優(yōu)勢,建筑信息不再局限于二維的平面,可表現(xiàn)為三維立體的模型,能更加直觀、準確地發(fā)現(xiàn)設計圖紙所存在的問題,及時改進圖紙。在機電模型建立的過程中,由于管道錯綜復雜,建模工作大量重復且繁雜,因此利用紅瓦科技二次開發(fā)的插件來縮短建模時間,提高BIM技術應用效率。

基于Revit平臺,應用紅瓦科技的快速翻模插件如圖3所示,可將CAD圖紙中的建筑信息參數(shù)直接讀取并轉化成三維的模型。導入CAD圖紙到Revit中,利用其管道識別功能對CAD圖紙的圖層信息進行識取,快速創(chuàng)建給排水專業(yè)模型。對于數(shù)量繁多的管道附件,可以通過附件轉換功能進行轉換,轉換完成后需對照CAD圖紙對管道模型進行檢查,以確保模型的精確度。其他機電專業(yè)也可利用該插件將建筑信息參數(shù)轉化成建筑信息模型,減少BIM技術人員的工作量。最后根據(jù)機電專業(yè)的不同劃分不同的系統(tǒng),建立一套完善的機電系統(tǒng),如圖4所示:并對每個系統(tǒng)設置一個過濾器,對不同的機電系統(tǒng)進行不同顏色的設置,如圖5所示,便于后期統(tǒng)一查找、修改及管理。

2.2全專業(yè)模型匯總

構建模型的過程是一次提前模擬施工和校審設計圖紙的工作,機電工程各專業(yè)在平面圖中很難協(xié)同到位,但通過三維模型的搭建較容易實現(xiàn),能夠直觀地發(fā)現(xiàn)并明確同專業(yè)同類型、同專業(yè)不同類型、不同專業(yè)之間的碰撞問題[6]。將各專業(yè)的模型整合在一起,讓整個項目在三維環(huán)境下展示,能更直觀、高效、全面地發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間存在碰撞的情況。

基于Revit平臺對模型進行協(xié)同的方式主要有兩種,如表1所示。由于案例工程過大,機電模型復雜,易出現(xiàn)電腦卡頓現(xiàn)象,難以實現(xiàn)同時共享設計內(nèi)容的要求,綜合考慮,案例工程通過文件鏈接的方式,在主文件中插入其他專業(yè)模型的鏈接,完成全專業(yè)的協(xié)同。

在插入鏈接的過程中需要注意一點,各專業(yè)模型的鏈接需放置在同一個文件夾中,以免后期在主模型中其他專業(yè)的鏈接文件丟失。然后導入建筑CAD平面總圖,設置正確的圖紙單位,導入圖紙后,分別插入各個專業(yè)的模型鏈接,利用Revit中的對齊命令,將鏈接模型中的軸網(wǎng)與CAD圖紙中的軸網(wǎng)進行對齊,可對模型進行精準定位。各專業(yè)模型匯總整合后,可通過子面域的繪制,對子面域的材質及顏色進行設置,如圖6所示,完成道路的繪制,導入Revit中族庫的場景設備,完成整個工業(yè)園區(qū)外觀及布局。

3機電深化設計

后期對模型進行機電深化設計,對工程的實際應用具有非常重大的意義。利用BIM技術的碰撞檢查功能,發(fā)現(xiàn)沖突的管道、設備、建筑、結構等,可在施工前發(fā)現(xiàn)圖紙存在的不足,及時修改,以免施工階段出現(xiàn)返工的情況,浪費時間和金錢。在機電深化設計時需綜合全局考慮,先保證項目的可實施性,考慮后期維修是否便利等,再去追求排布美觀等方面。

3.1管綜深化設計

BIM技術的碰撞檢查能提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場中存在的"錯漏碰缺",對各個專業(yè)進行有效協(xié)同,并在施工前對圖紙的"錯誤""漏洞""碰撞"進行修改,優(yōu)化設計方案,盡可能避免后期施工階段返工,使施工階段更加高效。BIM技術可以在三維的模擬環(huán)境下,直觀地將錯綜復雜的管道系統(tǒng)立體化展示出來,應用MagiCAD軟件單獨展示發(fā)生碰撞的位置,導出詳細的碰撞報告,便于技術人員查看具體情況,及時修改,優(yōu)化調整圖紙。

利用BIM軟件對室外管網(wǎng)進行管線之間、管線與土建構件之間的碰撞檢查,生成碰撞報告。隨后對每一處碰撞進行核查,根據(jù)管線避讓原則(小管讓大管,支管讓干管,有壓管讓無壓管,施工簡單的讓施工難度大的),對所有管線進行管線路由優(yōu)化。根據(jù)該原則對發(fā)生沖突的管道進行管綜深化設計,確保其具有可實施性后,再追求實用和美觀性。應用MagiCAD軟件導出碰撞報告,其中對發(fā)生沖突的構件ID、發(fā)生碰撞構件的類型有詳細介紹,如表2所示。

對碰撞報告進行分析,主要管道存在的碰撞類型大致如下:

(1)由于凈高不足、預留空間不夠,管道與建筑、結構發(fā)生碰撞:

(2)管道標高不正確導致風管與管道發(fā)生碰撞:

(3)管道與管道直接發(fā)生沖突碰撞。

根據(jù)不同的沖突類型對三維模型進行修改,在Revit平臺應用MagiCAD軟件對發(fā)生沖突的地方進行單獨展示,如圖7、圖8所示,便于BIM技術人員查看及修改,修改完成后進行碰撞檢測直至零碰撞。導出的報告如圖9所示。

3.2孔洞預留

傳統(tǒng)的孔洞預留施工過程中存在著"孔洞定位不準確""孔洞尺寸不正確"這兩個主要質量問題。經(jīng)過進一步研究發(fā)現(xiàn),引起這兩項主要問題的主要因素有3個,分別是缺乏科學的圖紙審查方法、缺乏管線專業(yè)協(xié)同作業(yè)方法和技術交底不透徹。通過應用需要開洞的位置,并對模型進行自動開洞和尺寸標注。對于一些無法識別的錯誤,對其進行手動開洞,后期通過二維出圖功能將帶有標注的圖紙導出,如圖10所示,對原有的圖紙進行改進,解決了后期施工階段孔洞尺寸不正確、孔洞定位不準等問題,提高了施工效率。

3.3綜合支吊架布設

傳統(tǒng)的設計圖紙一般只含有建筑、結構、給排水、暖通、電氣圖紙,并未專門對支吊架進行圖紙說明。因此,對于綜合支吊架的布設,主要是靠施工人員根據(jù)現(xiàn)場的情況,按自身經(jīng)驗和國家規(guī)范進行布設,難以保證支吊架的準確性和安全性:而且基于經(jīng)驗進行的布設,對于所需材料并沒有一個明確的概念,易造成后期成本的浪費,而這些問題應用MagiCAD軟件可以解決。MagiCAD軟件能夠在三維的虛擬環(huán)境下對支吊架進行布設,并根據(jù)實際情況在軟件中設置對應的參數(shù),對其強度進行自動核驗確保安全性,導出強度核驗計算書,對其綜合性能進行核驗,綜合考慮安全、經(jīng)濟等多要素進行優(yōu)化,優(yōu)化修改后導出詳細的圖紙及清單,這就保證了安全性和準確性,提高了施工效率,有效避免了材料浪費、后期返工等問題。

4結論

基于MagiCAD軟件在某工業(yè)園區(qū)機電深化設計中的應用,本文對大型園區(qū)的機電深化設計流程進行了闡述,通過分析整理其在不同階段的應用成果,得出如下結論:

(1)運用MagiCAD軟件的二維出圖功能,可導出孔洞預留圖紙、支吊架二維安裝詳圖等,得到精確圖紙,便于指導后期施工:通過在三維虛擬環(huán)境下對各專業(yè)模型協(xié)同設計,可有效減少各專業(yè)人員在設計階段存在的信息差。

(2)使用更精確的圖紙指導施工,可規(guī)避后期返工、材料浪費的風險,提高施工效率。

(3)通過應用紅瓦科技二次開發(fā)的插件對需要重復工作的機電模型進行快速翻模,打破了傳統(tǒng)建模的局限性,提高了BIM技術人員的效率。

綜上所述,應用MagiCAD軟件對園區(qū)三維模型進行碰撞檢測、管綜優(yōu)化、孔洞預留、綜合支吊架布設等機電深化設計,為類似園區(qū)機電深化設計項目提供了一種可行方案。