BIM技术解决大型建筑项目管线布置问题

在大型、复杂的建筑工程项目设计中，由于系统繁多、空间复杂，常常出现管线之间、管线与结构构件之间发生冲突的情况，或影响建筑室内净高及空间效果，或给施工造成麻烦，导致返工或浪费，甚至可能存在安全隐患。在传统的设计流程中常通过二维管线综合设计来协调各专业的管线布置。然而，以二维的形式确定三维的管线关系，技术上存在着先天不足，效果上不能让人满意。二维管线综合只是将各专业的平面管线布置图进行简单的叠加，按照一定的原则确定各种管线的相对位置，进而确定各管线的原则性标高，再针对关键部位绘制局部的剖面图。

（一）二维管线综合缺陷

管线交叉的地方靠人眼观察，不仅冲突情况无法完全暴露，也难以全面考虑、综合分析，常常顾此失彼，解决了一处碰撞，又带来别处的碰撞；管线标高多为原则性确定相对位置，难以全面精确地定位，需要遗留至现场解决；多专业叠合的二维平面图纸图面复杂繁乱，不够直观，对于多管线交叉的复杂部位无法充分表达；虽然以各专业的工艺布置要求为指导原则进行布置，对于空间、结构特别复杂的建筑或是净空要求非常高的情况，二维的管线综合设计方式往往无能为力。

由于传统的二维管线综合设计存在以上的不足，采用BIM技术进行的三维管线综合设计方式就成为针对大型、复杂建筑的管线布置问题的优选解决方案。在管线综合设计中，除了建筑、结构构件外，相对侧重于建立设备管线部分。设备管线按照各专业的图纸分系统进行建模，各系统设置不同颜色以便区分。在建模的过程中，可观察管线间的空间关系并予以调整，在局部区域完成建模后，也可使用软件的碰撞检测功能，检测并消除碰撞。三维的BIM模型使精确地调整管线高度成为可能，为满足净高要求，在多管交汇的地方进行了非常精细的避让。

（二）BIM管线综合的优势

BIM模型设计是对整个建筑设计的一次“预演”，也是一次全面的“三维校审”过程，在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题。这些问题在传统的单专业校审过程中很难被发现，但在BIM模型面前则无所遁形。BIM的应用提升了整体设计质量，并大幅减少了后期工地处理的投入。

与传统二维管线综合对比，三维管线综合设计的优势具体体现在：BIM模型整合了所有专业的信息，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的冲突、高度方向上的碰撞是检测的重点。BIM模型均按真实尺度建模，传统表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现，能将各种隐藏的问题暴露出来；建筑、结构、机电全专业建模并协调优化，全方位的三维空间模型可在任意位置多角度观察审阅，或进行漫游浏览，管线关系一目了然；可进行管线碰撞的检测，全面快捷地检测管线之间、管线与建筑、管线与结构之间的所有碰撞问题；能以三维方式提交设计成果，可以非常直观地表达所有管线的变化及各区域的净高，为审阅和施工配合提供了便利。(www.xing528.com)

在大型建筑项目或复杂的建筑项目的管线综合中，依靠人力进行检测和排查大量的构件冲突是一项艰巨的工作，而BIM模型的碰撞检测功能则充分发挥了计算机对庞大数据的处理能力。

碰撞检测即对建筑模型中的建筑构件、结构构件、机械设备、水暖电管线等进行检查，以确定它们之间不发生因交叉、碰撞而无法施工的现象。目前二维CAD软件做不到这一点，因为碰撞检测所需基本信息不仅要有构件的空间几何尺寸，还要求有软件封装对这些信息进行计算的函数，这些是基于BIM面向对象的设计软件才能提供的功能。碰撞检测的原理是利用数学方程描述检测对象轮廓，调用函数求检测对象的联立方程是否有解。

建筑设计中的碰撞大致有五类：实体碰撞，即对象间直接发生交错；延伸碰撞，如某设备周围需要预留一定的维修空间或出于安全考虑与其他构件间应满足最小间距要求，在此范围内不能有其他对象的存在；功能性阻碍，如管道挡住了日光灯的光，虽未发生实体碰撞，但后者不能实现正常功能；程序性碰撞，即在模型设计中管线间不存在碰撞问题，但施工中因工序错误，一些管线先施工致使另外的管线无法安装到位；未来可能发生的碰撞，如系统扩建、变更。

当模型的各个专业（建筑、结构、设备）设计完成，集成到一个建筑模型中时，制订相应的检测规则，即可进行碰撞检测，碰撞检测节点将自动生成截图及包含相交部分长度、碰撞点三维坐标等信息的详细的检测报告，便于查找碰撞的构件和位置。通过碰撞检测可以查找风道水管是否相交、空调管道的高度是否合适等，在施工前避免不必要的错误，节省人力物力（见图5-8）。

图5-8　碰撞检测及碰撞检测报告