BIM+預(yù)制加工技術(shù)在工業(yè)廠房升級(jí)改造中的應(yīng)用

　　【摘要】針對(duì)現(xiàn)階段工業(yè)廠房升級(jí)改造過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變、多專業(yè)穿插、原始資料不完整，單純按照設(shè)計(jì)圖紙難以滿足施工要求的實(shí)際情況，需要采用經(jīng)二維圖紙轉(zhuǎn)化后的三維立體信息模型，表達(dá)出實(shí)際改造內(nèi)容的空間位置，各專業(yè)提前優(yōu)化排布、精確定位、協(xié)同深化，運(yùn)用BIM技術(shù)與管道預(yù)制加工結(jié)合的方式進(jìn)行管道安裝工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)提高管道安裝效率及安裝精度，減少現(xiàn)場(chǎng)施工難度，縮短建設(shè)工期，以達(dá)到高質(zhì)量、高效率完成達(dá)成廠房升級(jí)改造的預(yù)期。

　　【關(guān)鍵詞】改造工程;BIM技術(shù);深化設(shè)計(jì);預(yù)制加工;工業(yè)廠房

　　目前建筑行業(yè)機(jī)電設(shè)備、消防泵房、冷凍機(jī)房、水泵站等管路大多都采用模塊化安裝[1]，工藝已趨于成熟。BIM技術(shù)與之有效的結(jié)合，做到綜合管線布局立體、可視化，環(huán)境、材料信息數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化，預(yù)制安裝工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化;無(wú)論在工程質(zhì)量、施工成本、工作效率等方面，都會(huì)有質(zhì)的飛躍[1]。

　　隨著時(shí)代發(fā)展，許多生產(chǎn)車間或廠房須經(jīng)深化改造、功能更新，才能重新服務(wù)市場(chǎng)、發(fā)揮效能。老舊工業(yè)廠房升級(jí)改造中，存在原有廠房結(jié)構(gòu)、管線安裝圖紙遺失，管線設(shè)備更新的結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)匱乏問(wèn)題;若僅依據(jù)二維設(shè)計(jì)圖紙，存在設(shè)備占據(jù)空間可控性不足的問(wèn)題;若未經(jīng)過(guò)深化設(shè)計(jì)、工廠預(yù)制化加工，則存在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地試安裝損失工期的問(wèn)題。本文以某老廠房改造工程為例，對(duì)BIM+預(yù)制加工技術(shù)在工業(yè)廠房升級(jí)改造工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究和探討。某老廠房改造為數(shù)據(jù)中心機(jī)房樓，原廠房跨度約150m，建筑結(jié)構(gòu)為3層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

　　1工程難點(diǎn)分析

　　原有結(jié)構(gòu)廠房冗繁的二維圖紙不能直觀展現(xiàn)，沒(méi)有數(shù)據(jù)模型作為升級(jí)改造設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[2];原有生產(chǎn)廠房無(wú)法根據(jù)產(chǎn)業(yè)升級(jí)后的設(shè)備條件調(diào)整廠房的空間;設(shè)計(jì)圖中的設(shè)備與管道多數(shù)是二維線條構(gòu)成，難以反映真實(shí)設(shè)備和管道空間排布;試安裝和材料堆放的空間非常有限，材料設(shè)備僅通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖做簡(jiǎn)單的規(guī)劃后現(xiàn)場(chǎng)加工安裝，某些管道和設(shè)備無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)修改，會(huì)無(wú)謂的增加進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用，質(zhì)量和進(jìn)度保證效果差。

　　2廠房結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)景復(fù)原

　　采用三維激光掃描儀對(duì)原有廠房結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)景復(fù)原，精確測(cè)量三維尺寸，生成點(diǎn)云模型作為機(jī)電安裝工程精確模型創(chuàng)建的依托，省去建立結(jié)構(gòu)模型步驟和查找相關(guān)資料的時(shí)間，控制安裝位置的精度，從而確保施工過(guò)程的質(zhì)量。本工程采用的是ATOS掃描系統(tǒng)，精度高達(dá)0.07mm。三維掃描提取已有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，減少了翻閱圖紙、實(shí)體測(cè)量的工作量，節(jié)省了大量的數(shù)據(jù)模型復(fù)原時(shí)間，為更好推進(jìn)深化改造工作打下了良好基礎(chǔ)。

　　3BIM及預(yù)制加工技術(shù)應(yīng)用

　　3.1精細(xì)化模型創(chuàng)建

　　應(yīng)用BIM技術(shù)將管道及設(shè)備的族精確創(chuàng)建，獲取相適應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)房設(shè)備、管道、管道附件、設(shè)備底座三維模型并且賦予完整的模型信息;將機(jī)電模型族合理整合，使得三維模型的正視投影與二維圖紙布局相同，達(dá)到精確定位的目的，直觀表達(dá)設(shè)計(jì)意圖[3]。

　　將三維激光掃描生成的點(diǎn)云結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入Revit軟件中;同時(shí)將二維布置圖導(dǎo)入到Revit軟件中，選取任一圖紙中的結(jié)構(gòu)橫、豎邊緣作為參照物與點(diǎn)云結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行對(duì)齊，保證對(duì)位準(zhǔn)確;將設(shè)備底座族插入到整合模型中，要求與圖紙擺放位置吻合;分別將創(chuàng)建的設(shè)備族插入到整合模型中，安放到設(shè)備底座族上，每個(gè)設(shè)備族的旋轉(zhuǎn)方向、定位尺寸、標(biāo)高位置符合圖紙布局要求;保證設(shè)備精確定位后，按照?qǐng)D紙要求在軟件中設(shè)置管道材質(zhì)、系統(tǒng)類型、顏色定義、規(guī)格型號(hào)等，每個(gè)管道系統(tǒng)均要求設(shè)置系統(tǒng)縮寫，便于后期查詢與篩選。

　　在每種規(guī)格型號(hào)的管道布管系統(tǒng)配置中添加制作的管件族，保證每條管道長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性;準(zhǔn)備工作做好后，開(kāi)始創(chuàng)建管道模型，每個(gè)系統(tǒng)管路以設(shè)備介質(zhì)輸出、輸入端作為管路的起點(diǎn)和終點(diǎn)，管路路由沿著設(shè)計(jì)底圖創(chuàng)建，管道(一般指管道中心標(biāo)高)標(biāo)高可大致設(shè)定一個(gè)合理的高度，但要符合施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。管路創(chuàng)建完畢后，要復(fù)查每個(gè)系統(tǒng)是否連接可靠，避免出現(xiàn)管道斷路、系統(tǒng)錯(cuò)接等現(xiàn)象;按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谙到y(tǒng)回路管道上添加管道附件族，橫向布置要與設(shè)計(jì)圖紙位置相符，豎向位置要符合剖面圖標(biāo)高定位要求。有流向要求的閥門族放置方向與管道流向相符。

　　3.2模擬安裝

　　安裝施工前模擬安裝碰撞預(yù)控，減少或杜絕現(xiàn)場(chǎng)無(wú)規(guī)則的調(diào)整，節(jié)約工期，提高質(zhì)量和效率。通過(guò)Revit軟件協(xié)作模塊下的碰撞檢測(cè)功能，可以快速的檢測(cè)出管道與管道、管道與設(shè)備、管道與建筑結(jié)構(gòu)等相撞部位的干涉點(diǎn);干涉點(diǎn)以表格形式呈現(xiàn)，每一項(xiàng)都體現(xiàn)相撞部位的族信息且每一項(xiàng)與模型中的圖元都相互對(duì)應(yīng)，可以方便查詢及定位到每個(gè)碰撞點(diǎn);根據(jù)碰撞結(jié)果調(diào)整每個(gè)碰撞點(diǎn)，使管道與各專業(yè)的間距符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　同時(shí)還應(yīng)考慮安裝的操作空間、閥門的操作空間、管道保溫空間等要求，合理利用有限空間�？臻g的預(yù)留也是為后續(xù)支架排布、定位、架設(shè)創(chuàng)造有利條件。支架系統(tǒng)的建立應(yīng)滿足：管道走向及層間排布創(chuàng)建好后，每個(gè)管路的標(biāo)高已經(jīng)定位完畢，用于支撐管道的支架高度也相應(yīng)的確定完畢。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明中管道支架的形式，創(chuàng)建管道支架族，支架族的長(zhǎng)寬尺寸可隨著管道標(biāo)高和所擔(dān)負(fù)的管道數(shù)量進(jìn)行調(diào)整變化，每種類型的支架族創(chuàng)建一套即可;按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)說(shuō)明的間距要求，將支架族插入到整合模型中，調(diào)整每個(gè)支架族的長(zhǎng)寬尺寸，支架族的底部與地面對(duì)齊，頂部要與管底對(duì)齊，寬度保證與所擔(dān)負(fù)的管道排布橫截面兩側(cè)外緣留有足夠的余量，用于設(shè)置管擋。

　　3.3預(yù)制加工模塊拆分

　　精確模型的搭建是實(shí)現(xiàn)預(yù)制加工拆分單元的必要前提。整套安裝深化和預(yù)制加工拆分深化，需要遵循保障運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)便利安裝的原則，設(shè)備組合模塊和管段組合模塊的合理拆分，既要保證施工階段的進(jìn)度及安全，又要保障運(yùn)維階段各系統(tǒng)正常運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)效果[4]。

　　把每一個(gè)拆分好的模塊用三維軸側(cè)圖的方式呈現(xiàn)，注明每個(gè)部件的名稱，表格有序列出每個(gè)部件名稱與圖對(duì)應(yīng)，作為每個(gè)模塊的總圖;對(duì)應(yīng)每個(gè)部件建立部件詳圖，以三視圖方式體現(xiàn)，必要時(shí)采用三維軸側(cè)圖加三視圖的方式表達(dá)符合管道工廠預(yù)制要求的管段圖，盡量詳細(xì)表達(dá)每個(gè)部件的結(jié)構(gòu)特征。

　　詳圖中應(yīng)體現(xiàn)組成部件的材料明細(xì)，明細(xì)表中工程量要能體現(xiàn)最能代表該項(xiàng)內(nèi)容的計(jì)量單位，名稱基本要體現(xiàn)系統(tǒng)名稱、管徑大小、材質(zhì)、管道標(biāo)準(zhǔn)等信息。若部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用爆炸視圖方式體現(xiàn)，拆解成獨(dú)立的個(gè)體，使施工人員完全了解該部件的結(jié)構(gòu)特征，指導(dǎo)施工人員正確下料及組裝;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道組裝順序，在模型管道中編號(hào)，生成二維碼，貼于部件表面，確保每個(gè)部件唯一身份認(rèn)證。

　　3.4制作安裝管理用圖將拆好的模塊單元按照深化成果出具安裝指導(dǎo)圖。根據(jù)三維整合模型的正視圖生成整體平面圖，圖中包括各個(gè)系統(tǒng)管道布置走向，各設(shè)備布置，是一個(gè)綜合全面的圖紙，給施工人員展示整體效果，對(duì)工程有個(gè)大致了解;在復(fù)雜節(jié)點(diǎn)和管道密集的部位建立剖面，圖中體現(xiàn)各個(gè)管件、管道附件的安裝位置及定位尺寸，此圖作為現(xiàn)場(chǎng)管道安裝、管理用圖。

　　3.5數(shù)控加工拆分后的模塊需要進(jìn)行工廠預(yù)制加工。將revit軟件創(chuàng)建的管段模型導(dǎo)入到SolidWorks中進(jìn)行處理。Revit創(chuàng)建的模型精度低，導(dǎo)入SolidWorks后處理成精度較高的模型構(gòu)件，模型按照實(shí)物1∶1進(jìn)行還原;導(dǎo)入到CAM軟件中與數(shù)控切割機(jī)結(jié)合，切割管道相貫線;數(shù)控加工還包括自動(dòng)開(kāi)坡口、自動(dòng)焊接、自動(dòng)開(kāi)孔等工序，最大限度提高自動(dòng)化水平。

　　4結(jié)論和建議

　　1)通過(guò)三維掃描技術(shù)獲得原有結(jié)構(gòu)的三維數(shù)據(jù)模型，可用于解決管線設(shè)備更新的結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)匱乏問(wèn)題，縮短深化改造時(shí)間。2)將二維設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化三維數(shù)據(jù)模型并進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)模型合理拆分。根據(jù)拆分結(jié)果預(yù)制加工，合理調(diào)配和安裝，可解決二維設(shè)計(jì)設(shè)備占據(jù)空間可控性不足的缺陷，解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地試安裝產(chǎn)生工期損失和增加二次搬運(yùn)的問(wèn)題，節(jié)省了工期并減少了材料的浪費(fèi)。3)信息模型深化與數(shù)控加工結(jié)合的技術(shù)，可使模塊合理化，解決現(xiàn)場(chǎng)加工精確性不足的問(wèn)題，減少由于人為因素引起的不必要誤差，使得改造過(guò)程更為順利。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]宋長(zhǎng)芬，馮詩(shī)桐，李喜海.基于BIM的機(jī)電管線工廠化預(yù)制技術(shù)[J].商品與質(zhì)量，2017，(10)：181.

　　[2]文忠偉，王潔潔.建筑結(jié)構(gòu)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，(5)：209.

　　[3]李慧敏，陳甚修.BIM在大型綜合體機(jī)電安裝工程的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，2014，(15).

　　[4]趙志濤，BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目管線綜合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2015,42(4)：37-39.

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