BIM技术在北京财富中心写字楼机电工程中的应用

北京财富中心写字楼工程位于北京市朝阳区东三环，与央视新址临街相望，是2009年北京市重点建设项目之一。该工程总建筑面积175919m2，地上58层，地下4层，高265m，建成后将成为北京CBD区域最为高端的写字楼之一，亦将成为北京第二高楼。北京财富中心写字楼整个建筑结构形式为型钢混凝土框架-核心筒组合结构,基础形式为筏板基础。

基于北京财富中心写字楼建成后的使用功能及效果，工程机电专业系统多而复杂，其中电气部分包括了强电系统、弱电系统、消防系统和综合布线系统，给排水部分包括了生活给水系统、中水系统、生活污废水排水系统、消火栓给水系统、喷淋系统，通风部分包括了通风空调系统、防排烟系统、正压送风系统。由于是商业建筑，设计对空间的利用做到了最大化。专业管道安装空间有限，既要保证吊顶标高又要保证施工质量，专业系统管路交叉多，施工难度大。

对机电专业管道密集区域进行综合排布设计，是指导施工顺利进行的必要准备工作。综合排布设计的区域主要包括设备机房、公共走廊及办公区，机电专业管道主要集中在核心筒外围的走道，走道宽度只有1.5m，且受限于吊顶标高2.75m。机电专业进行综合深化设计是保证施工质量、确保施工顺利开展的重要一环，如何合理组织有序施工极为关键。

BIM技术的优势

对于施工企业来说，应用BIM技术可协调各专业分包单位，避免现场重复拆改造成的材料及人工浪费，能够保证施工一次成优，合理有序施工，使整个工程的施工质量得到保证，同时缩短工期，为创建优质工程奠定基础。

过去对机电管线的综合排布设计普遍使用CAD软件，对各专业图纸进行简单叠加，同时配合各剖面图，叠加后的平面图繁琐混乱，而剖面图无法反映整个工程的每处细节。传统CAD深化图无法暴露所有碰撞，细部做法不能在图纸上明确显示，施工指导性不强，降低了效率。管线调整只是在局部范围内，而由于局部调整引起的全局变化还需要大量的人力跟进。

采用BIM技术，建立完整准确的建筑模型和各专业模型，进行全面的协调优化，可以解决以上所有问题。对施工企业而言，一个完整准确的模型，可用来统计工程所需的各设备、管道等，包括各类型号、规格尺寸，为后续加工带来极大便利。关键部位通过三维效果图合理有序展现，作业人员可根据综合排布设计的图纸保质保量完成施工任务。配合工程进度表，BIM软件可制作4D施工演示，这一功能对业主具有很大的吸引力。

应用BIM技术的条件

BIM实施过程中，首先需要解决的就是人员配置问题，而在人员配置方面也有许多实际困难。有经验的专业工程师计算机应用能力较弱，年轻人计算机操作能力强，但缺乏专业的施工经验；模型建立之前需要确定供货商的设备规格尺寸，而这些设备大部分都由业主决定；BIM软件的样板及本地族库还不够完善，这些都为模型的建立带来许多困难。在实际施工过程中，可能还会产生不可避免的结构与安装偏差，需要及时调整模型。

面对这些难题，项目部最终决定选用年轻员工培训revit软件操作，掌握基本的建模方法，建立项目的整体建筑模型（见图1）。与业主及供货商沟通收集整理项目中设备的规格尺寸，对于管廊空间狭小、模型中反馈无法安装的设备应及时通知业主调整，避免设备进场后无法安装就位。各专业工程师参照施工图电子版，作为底图分别建立给排水、电气、通风模型，公用同一轴网，导入建筑模型（见图2），保证模型的精确性。

图1 工程建筑模型

图2 机电管线导入建筑模型后的效果

导入naviswork软件碰撞分析，软件将碰撞部位用亮色显示，对照碰撞部位，在模型中逐个调整管道走向和位置等，直至各系统协调。

BIM技术实施过程

以北京财富中心写字楼四层为样板层，建立通风管、空调水管、给排水管道、强弱电桥架和消防水管道模型，参照结构模型，合并之后找出碰撞冲突点，调整后导出综合平面图及细部图，配合剖面图按照工序先后顺序指导各专业分包单位有序施工。项目部给出四层办公区深化综合平面图（见图3）和三维效果图（见图4），确定了各专业管线安装的位置和相互关系，对管线交叉问题进行了有针对性的解决。按照专业管道尺寸的大小，先施工通风管道和空调水管，再施工喷淋管道及消火栓管道，最后施工电气配管。通过合理安排施工顺序，使各项工作有序展开，既保证工程进度又节省了开支，降低了工程成本（见图5）。施工中的各部位均可用剖面图或轴测图显示，有利于施工企业对劳务工人交底，也便于与业主沟通交流，可减少大量拆改工作，避免材料浪费。

图3 四层深化综合平面

图4 四层办公区深化效果

图5 四层办公区根据深化实施效果

根据工程特点，公共走廊是专业管道密集区，采用BIM技术绘制走廊部位管道交叉剖面图（见图6）和走廊专业管道深化三维效果图（见图7），根据图纸确定最合理的排布方案和施工顺序，在有限空间内做到最合理的布置，保证施工质量的同时提高吊顶内空间的有效利用，又提高了吊顶标高（见图8）。

图6 走廊交叉部位剖面

图7 走廊机电管道深化三维效果

图8 根据效果图施工的走廊效果

样板层施工完毕后，标准层按照样板层施工，各专业顺利展开，避免了专业间互相交叉影响，减少大量协调工作，保证了工期，避免拆改。

该工程地下变电所母线、风管综合排布，设计人员未考虑竖井内母线排列顺序与低压柜顺序、风管与低压柜出线处的位置关系，产生大量母线反弯，在排布完成后，共调整16台低压柜位置，减少多达28处反弯，优化母线路由，风管重新调整移位，减少了二次拆装，既节约材料，又使得整体布局合理美观。变电所三维效果如图9所示。

图9 变电所三维效果

采用BIM技术，通过模型建立、各专业排布，完成后导出综合排布平面图、剖面图及轴测图，对工人进行交底。安装过程中，各专业未发生碰撞导致返工的问题，保证了工期与质量要求，并满足验收规范。

BIM技术的应用效果

通过本工程对BIM技术使用的尝试，虽然施工前要投入一定技术人员深化图纸，但解决了各专业碰撞问题，避免了后期拆改造成的材料和人工浪费，取得了良好的经济效益。经过对本工程BIM技术使用的初步估算，节省人工费、材料费达上百万元，缩短工期3个月之多。

北京财富中心工程BIM技术的应用，让我们体验到了BIM技术的优势，今后将强化BIM技术人员对软件的应用深度，拓宽BIM技术在施工中的应用广度，提高速度与准确度，为更好的BIM应用打下基础。

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