摘要：BIM技术作为二十世纪新兴的建筑信息管理技术，在建筑设计、施工、管理等各个阶段中也在不断更新和发展。但是从实际的一线实践能够看出，大多数建筑企业对于BIM技术的深度应用并不熟悉，尤其是对机电深化设计认知存在误区。对此，本文将对BIM技术在建筑机电设计和安装工程中的应用进行探讨，综述了相关理论及技术，提出了基于BIM技术的机电设计模型的构建方法和施工安装方法，旨在为一线的设计和施工人员提供参考和借鉴。

关键词：BIM；机电；安装；质量控制

1绪论

1.1研究背景

BIM技术（BuildingInformationModel），作为近几年来在建筑工程迅速发展起来的新兴数字化技术，基于三维的建模技术实现对建筑工程中的二维图纸向三维模型的巨大转变，而且除对于大型的、复杂的建设项目机电设备安装工程的设计和施工有着重要的意义外，还应用于整个工程项目的从工程项目投资、设计、施工、交付、决策和后期维护管理的全生命周期中[1]。因此，本文对BIM技术在机电设备工程的应用进行了介绍，提供了BIM技术的应用价值并将参考依据传递给未来施工单位的工作中。

2相关理论技术介绍

2.1BIM技术的定义

BIM中文译为建筑信息模型，其作为继CAD之后的第二次设计革命的产物[2]，许多设计部门、企业都在相互竞争的核心技术。核心内容主要为：“建筑信息模型（BIM）是指在建设工程及设施的规划、设计、施工以及运营维护阶段全寿命周期创建和管理建筑信息的过程，全过程应用三维、实时、动态的模型涵盖了几何信息、空间信息、地理信息、各种建筑组件的性质信息及工料信息。”

2.2BIM技术的特点

（1）可视性：随着建筑相关机电的项目越来越巨大，对于设计人员来说其工作量也在不断增加，而BIM技术可以将工程设计方案以图像形式表现出来，具有可视化特征，更容易发现设计不合理[3]。

（2）模拟性：所谓的“模拟”是指在现实世界中所表现出来的一种状态或行为方式。同样的，BIM技术可以让二维设计转变成三维模型，类似“元宇宙”可以通过BIM软件使得专业人员可以以一个模拟人物进入到目标模型中去，“真实”且清晰地观察到目标建筑。

（3）信息全面性：BIM技术可以实现对数据的统一管理，有效提高工作效率，同时也能保证施工过程的安全性、合理性和信息及时性。工作人员可通过信息查询的方式，及时查看工程进度，检查工程质量情况，减少工程建设中出现问题的几率。

（4）周期全面性：机电安装工程施工周期长且复杂，施工过程中可能会出现许多问题，因此在管理时需要采用BIM技术等信息化的特点对其实施监控。通过信息技术提高管理水平。比如可以利用BIM技术进行进度查询，了解整个项目的建设情况，提高工程质量，展示BIM技术的周期全面性。

2.3BIM技术在机电安装施工中的应用优势

（1）碰撞检测

机电安装施工过程中，应特别注意管线碰撞的检查，通过使用BIM技术可以很轻松地对各管线进行碰撞检测，可以分析管道在该过程中发生碰撞的可能性，其中在机电安装施工中，管道设备或消防管道结构发生碰撞是不可避免的。

（2）净高分析

作为BIM技术的核心应用点之一，可以为建筑里的各个房间进行精准的颜色分区，使得建筑整体净高可以被清楚得到修改，同时利用BIM技术对三维建筑进行局部剖切面的处理，可以轻松解决管线间复杂节点的交错布置的难点，对局部的管线进行高度分析，就可以轻松地得出净高方案的最优解[4]。

（3）综合管线排布

机电系统种类繁多，需要对机电一体化系统进行合理布局，掌握机电综合管线系统的具体控制要点是必要的。而BIM技术的信息化可以使每个系统更加清晰，让管线的排布变得游刃有余。

3基于BIM技术的机电设计模型的构建

3.1设计类型

机电系统类型多，例如给水系统还细分为生活给水、市政给水、生活热水给水。而不同的系统又存在管道材质、连接方式和保温层厚度的区别。各个专业都是单独设计出图纸，各专业互相没有进行及时沟通，这样会导致后期整合时出现严重的碰撞问题。基于BIM技术的模型设计对建筑参数的要求较高，这样会导致机电系统中的管线设计变得更加严格。

3.2 BIM建模的标准

为保证设计图纸上的二维信息转化成三维可视化的数字信息模型真实有用，确保其模型的质量，进而发挥出BIM的价值。因此，在建立模型前首先要按照以下的建模标准和依据：

（1）一致性原则

确保二维图纸中的数据和三维信息模型完全相同，BIM模型中无重复的构件产生，保证数据真实为后期维护阶段提供基础。

（2）合理性原则

若发现二维图纸中存在一些不符合国家标准规范设计或无法应用到实际施工中的问题时，要及时提交问题报告，保证施工阶段得以正常施工。

3.3 建筑和结构模型的建立

建筑模型包括了建筑墙、结构柱、楼梯、门、窗等构件的模型，而结构模型则包括了结构梁、板、柱、剪力墙等。建筑和结构模型的建立，是为了能更好地为机电模型提供协助。对于结构模型来说，主次梁的标高和剪力墙的位置都关系到机电对于管线的综合排布。因此利用建筑和结构图纸中的施工图将二维转变为三维模型，将会有助于后期机电中机器设备的调整、净高的分析以及对剪力墙或者楼板进行预留洞口的细节处理。

3.4项目样板的建立流程

（1）首先打开Revit2023软件并新建一个机械样板文件，对该样板文件进行修改；

（2）修改管理选项卡中的其他设置，结合国家的设计规范和本项目的标准，对线型、线宽和填充图案进行修改；

（3）通过链接项目中的相关图纸为样板文件添加轴网，同时需要将项目信息如地理位置、项目名称等各项内容填写进去，为设计模型信息时提供准确的来源依据；

（4）新建族类型。机电项目中每个专业的族有些是在Revit软件的系统中没有提供给用户的，因此还需要根据图纸要求，自己新建出符合实际项目的族类型出来。如电气桥架专业中，系统只提供了有配件的槽式电缆桥架和无配件的默认桥架两种族类型，而本项目还有槽式的广播桥架、槽式弱电桥架、槽式强电桥架等；

（5）项目基点的建立。为了能保证后期的各专业的整合应用时模型不会出现错位，重合等问题的出现，需要将项目中的给出的坐标和高程应用到项目基点上。

3.5 暖通模型的建立

首先，需要为风管选择对应的风管系统，在需要调整该风管的偏移量和尺寸大小时，可以通过修改选项卡下的属性栏里进行更改；结合工程暖通风管的安装要求规定，所以的风管管线的底部需要对齐，这样可以在符合风管的安装的净高要求下，还能使其看起来更加美观规整，并且对于顶部离梁有一定间隙的风管，可以帮助其作为其他较小管径的管线如给水管，喷淋水管穿越空间，避免了许多不必要的翻弯，节省成本；风机、风管末端装置和散热器等暖通设备还需要注意图纸中是否有对应的标高出现以及是否有对应的安装方式；建立好暖通模型后，还需要通过调整过滤器功能，使其更能清楚和直观地对每个风管系统进行检查。这样做的好处就是方便后期在进行指导施工时，可以对各类管道和管路附件的位置一目了然，从而不会容易地出现返工的现象。

3.6电气模型的建立

电气系统主要的绘制内容是对电缆桥架的建模工作，电缆桥架分为强电和弱电两种类型，强电电缆桥架是指电源线在220V以上的电压，而弱电电缆桥架则是指电源线在220V以下的控制电源线以及信号线。特别需要注意的是，弱电桥架和强电桥架之间的距离应该不得小于300mm，从而避免强电会对弱电产生干扰。

此外，由于电气桥架在建模中，还会由于系统不支持电缆桥架在垂直方向的连接而导致的技术错误问题。这里还可以运用插件中的管道连接功能，该功能可以让管道与管道、桥架与桥架以及风管与风管之间的相互连接起来，而且操作简单便能轻松弥补了系统中手动操作也无法达到的功能缺陷。主要的操作步骤为：点击机电大师—管道连接—点击需要连接的电缆桥架—选择连接的角度—自动连接。

3.7总模型的建立

在完成模型的构建后，还需要再对模型进行检查，例如其是否符合本项目图纸的设计标准，是否存在缺少、碰撞、重复、错误等问题、各个构件的模型信息如尺寸、材质、附件类型和系统类型是否正确无误。若一切无误后便可以对建筑和结构模型、给排水模型、电气模型进行统一整合起来。进行整个专业模型的整合其目的有以下几种：

（1）通过BIM技术三维模型，可以更加方便地了解每个专业的模型信息，对专业协同起到不可估计的关键作用，此外，建筑模型和机电模型还可以进行管道之间的碰撞检查，极大地减少设计团队对图纸的二次设计再出图的时间成本。

（2）有利于帮助机电模型进行净高分析，准确地确认每个房间的净空高度。

（3）结合各专业的三维模型，可以快速地发现图纸设计的错误问题，并及时进行优化处理。

4基于BIM技术的机电设计模型的安装施工

4.1检查碰撞

在传统的二维图纸时代里，要做好碰撞检查工作需要审查大量的设计图纸，并且各个专业的图纸由于在设计阶段没有相互协调配合，因此还要求各专业的工程师沟通讨论碰撞情况，这种检查的速度缓慢，且容易出现缺漏、不完整的检查结果。而在三维模型里，每个专业的信息都是真实得反映图纸中去的，并且利用BIM相关的软件，如Revit、Navisworks等进行碰撞检查，就可以检查出设计图纸中所出现的所有管线、设备的软、硬碰撞问题。

利用总三维模型，通过Revit将其格式文件导出为适合加载到Navisworks软件的nwc的格式，并进行碰撞检查。此外还可以分别将建筑结构、给排水、暖通、电气模型两两结合起来再进行碰撞检查，以确保检测的全面性。最后生成检测报告后将其提交给各个专业的设计师即可。

4.2净高分析

因为之前建立的模型是符合设计的净高条件的，而完成了管线的综合排布后，会出现模型标高变化过大而不满足净高要求的情况，所以就需要对净高再进行检查分析。此外，还可以利用Revit2023软件将每个不同净高的房间用不同的颜色区分，这样做的目的是让业主更加清楚地对各功能区的净高一目了然。

4.3模拟漫游

通过BIM技术，将建筑结构模型和电气模型整合成一个三维空间的虚拟建筑物。在这里每个结构的信息模型都能准确地对应到图纸信息当中，此外在这个三维空间里，我们还能利用BIM软件进行三维漫游，对建筑项目进行全面的观察。利用虚拟漫游功能，可以为施工方带来其他方面的优势：

（1）BIM技术可以让业主更加全面和更确切地了解到该项目模型的整体情况，提升了整体的设计质量；

（2）BIM技术可以通过虚拟漫游的功能为管道的排布和方案优选服务，使其更加清楚地感受到房间净高的改变带来的空间感的体验也有所不同。为后期进行方案优先提高可靠的依据。

（3）BIM技术还可以应用在施工阶段，为施工单位提供技术方案必选时所需要的数字信息。因为每个结构构件都可以通过BIM将其数字信息输入到计算机当中，所以这极大的程度上节省了施工企业大量的人力和物力。

5结论

本文结合着一线的施工要求，综述了基于BIM技术的机电设计和安装施工质量控制方法，通过BIM概念分析了BIM的特点，提出了基于BIM技术的建筑工程设计、施工方案优化方法。通过BIM技术的介入，能够有效地减少不必要的浪费，达到降低成本，提高效益的目的，大大提升施工方和设计方的工作效率，凸显了BIM技术对机电安装的价值，促进了行业的高质量发展。

参考文献

[1]孙海碧，李磊，姚顺宇.BIM技术在建筑机电安装工程中的应用探讨[J].智能建筑与智慧城市，2023，No.319（06）：49-51.

[2]项瑞.BIM技术在高速公路机电工程项目管理中的运用研究[J].工程建设与设计，2023，No.502（08）：86-88.

[3]张瑜祥.BIM的技术在装配式建筑机电安装工程中的应用[J].科学技术创新，2023（17）：208-211.

[4]杨龙龙.基于BIM的机电安装工程施工质量控制方法研究[J].工程与建设，2023，37（02）：788-790.