基于 BIM 技术的机电安装综合管线排布与优化研究

引言

机电管线施工作为建筑项目的重要组成部分,对建筑物的安全性、功能性以及舒适性具有重要影响。但传统的机电管线施工方法存在缺陷,容易导致建筑工程风险并影响建筑项目进度质量。对此,采用BIM技术,精确识别建筑机电管线之间的潜在问题,以实现机电管线布置的动态调节和及时优化。

1 BIM技术概述

BIM技术是指使用数字化信息技术对建筑项目构建三维立体空间模型，用于对建筑工程信息数据的表达，并对数据进行整合和更新。即BIM技术是以数字化信息技术为基础，对建筑工程项目的设计、施工和运营服务提供全生命周期的数字模型，对项目的全生命周期进行管理。BIM技术的功能用途有：可视化建模、优化设计、导出图纸、模拟建造、参数化算量、协调进度、可视化运维等。BIM技术有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，可详细表示工程的各方面信息，对大型、复杂的工程设计和施工具有重要的理指导意义。BIM技术通过使用数字化信息技术为建筑工程项目提供了完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，实现了建筑工程由原来的二维图纸向三维模型转变，已广泛应用到建筑工程项目的全生命周期。从项目初始建模到管综优化，再到输出施工深化图、结合工期的模拟，以及后期的运营维护管理，建筑项目的全生命周期都可以使用BIM技术进行指导，对项目各参与方都有重要的使用价值。

2 基于BIM技术的机电安装综合管线排布与优化措施

2.1 初步设计阶段

在机电管线综合排布的初始阶段， _BIM 技术通过空间分析与系统规划为后续设计奠定基础。基于建筑功能分区与结构限制条件，利用Revit的体量分析工具划分机电系统服务区域，并规划主干管线路由。关键区域（如制冷机房、电气竖井）需采用精细等级（LOD，LevelofDetail）300建模，明确设备尺寸、管线连接方式及检修空间。此阶段输出成果包括机电系统分区图、主干路由剖面图及关键节点模型，为深化设计提供数据基准。

2.2 模型创建

项目团队首先收集了建筑项目各系统的详细图纸，包括建筑、结构、给排水、暖通、电气及消防等专业图纸，同时整理了机电设备的规格参数、尺寸信息及施工场地数据，确保数据的准确性与完整性，为后续建模奠定基础。选用Revit作为主要建模工具，因其具备强大的多专业协同功能和行业认可度，并依据项目特点制订了统一的建模标准和图层管理规则，确保模型的一致性与协调性。建模过程中，首先依据建筑图纸搭建三维建筑结构模型，精确还原空间布局、墙体、楼板及梁柱等结构构件，严格按照LOD标准控制模型精度。随后，将空调机组、水泵、配电箱等机电设备模型按设计图纸精准添加到建筑模型中，确定设备位置与安装方式。最后，运用Revit的管线绘制工具，细致绘制管道、风管、线槽等管线系统，严格遵循设计走向与连接方式，确保各管线系统逻辑关系正确无误，为后续碰撞检测与优化调整提供高质量的三维模型基础。

2.3BIM技术协同框架

BIM技术贯穿机电管线施工自动控制的全生命周期。基于BIM技术的机电管线构建应当遵循标准、科学以及独立的原则。对于标准原则而言,机电管线应当符合建筑施工的实际要求,设置吊顶管线的极限位置高度,避免机电管线的设置对建筑环境及建筑安全造成影响。对于科学原则而言,由于机电管线的种类较多、功能丰富,不同种类机电管线之间的布局不够科学合理可能导致建筑后期使用存在安全隐患,如热介质与冷介质的机电管线,应当按照热介质在上冷介质在下的原则进行安装;介质管线与金属管线之间应当设置合适的距离;易故障、更换扩展可能性较大的管线应当调整合适位置便于后期运维。对于独立原则而言,机电管线应当依据不同的功能及不同的安全等级进行独立分区布置,避免机电管线施工后对周围管线的破坏以及引起更大的安全隐患。

2.4 管线深化

项目通过制定机电管线深化原则，利用BIM模型对管线走向、排布以及支吊架进行深化，即在初步设计基础上进一步细化，精确到每一个连接件和设备的具体型号、尺寸和安装位置，包括支架设计、管件选型等，确保安装的可行性和精确性。同时，通过多专业协同平台实现各专业之间的无缝对接，提高设计协调效率。根据本项目特点，制定管线优化原则为：桥架让风管（动力桥架、强电除外）；综合管线让结构；有压管让无压管；价值低的让价值高的；小管让大管；无保温管让保温管；电气管线尽可能布设在水管上部；满足各专业需求的同时，应追求管线布局的美观性和逻辑性，减少不必要的弯曲和冗余长度，同时充分考虑所有管道的支撑和悬挂需求，确保支架设计合理。根据上述原则，使用BIM技术对管线综合进行优化，以得到更高的净高，使其更加美观、规范。如项目某部分管线优化前管线所占空间高度为 2000m ，优化后为 1420mm ，减少了 580mm ，提高了室内净高。除此之外，项目利用BIM技术对水泵房管线布置方案进行模拟对比，最终选择了管线布置最合理、施工难度最小的第二种方案。同时对设备运输方案进行模拟，提前选择了最佳的运输通道，确保方案顺利实施。

2.5 实现管线合理排布

据了解：BIM技术除了能实现优化设计、碰撞检查外，还可提升管线排布合理性，通常与传统二维排布方式比较，融合BIM技术后获取的管线排布结果，可增加 20% 的准确度，深化设计时间也能缩减 10% ，整体施工效率可上调 15% 左右，尤其对于管线分布环境复杂、涉及的机电设备数量较多的建筑工程。经由该技术可从BIM软件界面，直观了解管线排布路径，之后结合上述提到的碰撞检查结果，观察按照该方式布设管线时，是否影响机电系统后续运行状态。另外，也可使用CUP主频 2.5GHz 以上且显示器17 英寸BIM技术软件，绘制管线分布图，从软件显示的图纸信息中确定按照预定施工方案埋设管线时，其墙内嵌入深度是否符合 20mm～30mm 的标准，其墙内暗埋管线是否有重叠风险，开槽宽度与深度是否比管径多 60mm 、30mm ，甚至能从图纸中知晓 10cm宽度以上管线暗埋时，是否有挂网粉刷的必要性。并且应用热熔连接技术时，也能通过软件直观了解不同管径下热熔时间及熔接深度等参数达标率，如 20mm对应 14mm 与 5s； 25mm 对应16mm与 7s，以此借助BIM技术提高管线分布合理性。

结语

机电安装的管线综合排布不仅是技术问题，还是一个涉及多方协调的复杂管理。通过BIM技术的应用，项目管线碰撞点大幅减少，施工周期显著缩短，施工成本有效降低，施工效率和质量显著提升。BIM技术为机电安装工程的施工管理提供了有力支持，具有广阔的应用前景，值得在更多项目中推广应用。

参考文献

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