1 工程概况

该建筑主体地下一层为设备房及KTV,地上一层为酒店、洗浴接待、温泉和游泳馆，二层为茶室、咖啡厅、理疗及休息用房，三层为餐厅厨房，四至十层为办公会议和旅馆。耐火等级：地上二级，地下一级。建筑面积15 350.37m2，其中地上建筑面积14 174.61 m2，地下建筑面积1 175.76 m2,建筑高度44.55m,建筑结构形式为框架-抗震墙结构，抗震设防烈度为七度。


2 BIM电气设计应用


将BIM模型引入电气设计后，BIM模型作为一个信息平台能将上述过程中的各种数据统筹管理，BIM模型中的电气构件具有真实构件的属性和特性，记录了工程实施过程中的数据信息，可以被实时调用、统计分析、管理与共享。电气工程的BIM模型应用主要包括电气专业建模和计算、管线综合碰撞检测、三维可视化辅助设计、工程造价信息统计、出施工图和其他有关的信息明细表。


2.1 项目前期准备


为避免重复工作，所出图纸能满足制图标准，协同设计流畅运行，项目前期应做以下准备工作。


1）协同方式选择


目前Revit软件有三种协同设计方式，分别为：各个专业共用中心文件；各个专业单独建立中心文件，通过互相链接的方式进行信息传递；建筑、结构共用一个中心文件，机电专业共用一个中心文件。项目开始前对每种方式进行压力测试，总结不同面积及模型深度等情况下软件的运行情况，保证流畅运行。


2）项目样板设置


当前具有法律效力的设计成果文件仍是二维图纸，因此BIM设计完成的不仅是三维信息模型，还要通过信息模型快速转换出二维施工图。项目样板是项目的“重中之重”，根据国家和企业制图标准对项目单位、线型图案、线宽、线样式、尺寸标注、CAD导出等进行设置，形成一个项目样板，这样既提高了工作效率，所出图纸也能满足二维制图标准。如图1~3所示。


图1 电气专业视图样板


2.2 平面绘图


1）设备布置






2）设备族库


电气专业的图纸表示的是设备之间的关系，有自己的图形符号，与实物外观关系不大。BIM出图对电气专业是一个很大的挑战，既要有模型，又要有二维图例可供出图。根据专业、系统的不同，选择不同的族样板，通过拉伸、放样等绘制族三维模型，根据具体需要添加电压等级、尺寸标注、材质等参数形成参数化族，后期通过调整参数可以使族适应不同的需求。为满足国家制图标准，创建二维图例要以“公制常规注释族”为样板建立注释族，因为其大小随着图纸的比例变化而变化。做注释图例的时候要缩小100倍，这样放到1:100图纸里就是正常大小。在CAD中创建电气标准块，保存之后链接到Revit软件中，作为底图，在Revit中描出图例。这样既保证了图例的准确性又提高了效率。 如图4所示。

3）设备信息


目前各种设备族包含了厂家、设备型号、安装使用说明、外形尺寸等大量信息，如图5所示。如何在建筑生命周期的不同阶段添加不同信息，以及如何将这些信息有效利用成为关键。设计阶段电气专业需要水暖电等设备的功率、电源接口等信息，灯具设备添加型号、利用系数、光通量、光源功率等参数信息，在后期自动拾取照度信息、自动计算、自动布置设备等时，这些信息可以得到有效利用。实现设计、施工、运维、拆除各阶段设备信息在整个建筑生命周期内的有效传递与利用，减少重复性工作，提高效率、降低成本。


4）平面布线


平面设备布置完成之后就开始电力线路的设计，线路包括电缆和电缆桥架。Revit软件默认槽式、梯式和托盘式三种类型桥架，通过更改系统里桥架类型，建立符合本项目的桥架，输入桥架规格及安装高度，布置时自动生成弯头、三通等桥架配件。链接水、暖、结构模型，可直观地查看是否与其他专业发生冲突，通过视图设置调节明、暗敷线管的可见性。


Revit软件本身在平面图中进行设备连线时需要手动连接，与传统二维方式相比绘图效率不高。针对这种情况，通过修改软件系统线型，电气专业各个系统添加了符合现行出图要求的导线类型。通过开发插件实现设备自动连线、点点连线、箱柜出线等功能。通过建立基于导线的标记族，实现了导线根数自动标注，解决了之前Revit用注释中的详图线手动标注导线根数的问题，大大提高了绘图效率。针对桥架制作了桥架专用标记族，实现自动拾取桥架信息，自动生成桥架标注，在桥架的类型、规格或安装高度有改动时，标注也会自动更改。电缆桥架标注如图6所示。

2.3 照明设计


酒店大堂、多功能厅、客房等区域电气照明的设计计算量大，重复性高，布置复杂。Revit在照明设计计算、便捷布置灯具方面，在三维模型中显示灯具的外观、安装位置等信息。以往的二维设计，在灯具、探测器布置时需要得到房间使用功能和面积信息，需要每个房间分别量取，十分繁琐，并且每次使用面积指标时都要重复量取，造成设计师在设计过程中做了很多重复性的工作。





通过使用基于Revit插件并根据酒店建筑条件图设置的项目样板，实现自动拾取建筑房间信息。根据规范添加房间照度、参照平面等参数，建立房间照明标记，选择灯具族计算灯具套数、照度及功率密度，并与标准值进行比较。也可自行输入当前设计的灯具套数，之后进行调整校核，按照现有的套数来计算房间照度及功率密度，并自动校核是否满足当前的设计要求。计算过程中直接使用族库中的灯具族参与计算，并把计算结果记录到房间照明标记中，还可以生成照明计算书，大大提高了工作效率。效果如图7、8所示。


自动拾取房间信息完成照明设计需要注意的问题：


(1) 建筑专业模型房间的命名要与电气房间命名标准统一，形成项目统一的标准，否则无法自动识别。


(2) 电气专业在进行照度标记时，要遵照电气规程和酒店照明建模视图样板，否则会标记不成功。


2.4 专业配合


传统二维设计中设计人员工作相对独立，协同设计仅限于工作节点的制定、专业间资料的互提等[1]。以Revit为平台的建筑电气设计，所有专业在一个中心模型上完成设计，工程中水暖专业提供的不再是一纸资料，而是一个包含用电设备信息的参数化模型[2]，电气专业可以实时读取水暖电等专业的相关信息[3](如:水暖设备位置、功率、电源接口等)。在三维模型中建立协调视图，可以实时查看设备安装高度，桥架位置是否冲突，强、弱电插座间距是否合适等。碰撞检查是三维协同设计中的一个重要环节，根据不同项目的特点，建立相应的碰撞检查方式，Revit协同设计各个专业可以实时共享各自的设计信息，从而直观地反映各个专业间的碰撞情况，为设计的修改和完善提供方便。管线碰撞检测如图9所示。


2.5设备材料表


BIM信息模型包含丰富的信息，设计师可以根据需要在模型中自动提取相关的图元属性参数。可以按楼层、设备设置过滤条件，生成对应类型的设备材料表（如电缆桥架明细表、照明设备明细表、火警设备明细表等各种明细表）[4]，与传统设计方式不同的是，设备材料表根据项目的修改实时更新。可以设置明细表过滤器，添加文字、安装方式、设备类型、数量、备注等参数，为工程造价、工程管理及生产提供基础数据。如图10所示。





3 小结


在绿色建筑与建筑信息化成为建筑行业两大发展趋势的今天，本文结合工程实践，通过精细化、信息化、协同设计，打破传统设计流程，获得更优的设计成果。由于电气专业的特殊性，目前无法达到所有图纸都能三维直接出图。例如Revit无法自动生成电气系统图，需要在软件基础上进行二次开发。通过实际应用，在此总结BIM技术在电气设计中的优势和不足。


3.1 BIM技术在电气设计中的优势


1）可视化。三维设计表达直观，位置明确，有利于专业间协同设计。


2）精确的材料统计。可根据精细度要求提供相应精度的设备材料表，为整个项目建设过程中的预算、采购和施工管理等环节提供数据支持。


3）信息、参数的传递。电气专业在设计过程中需要接收建筑、结构、给排水、暖通等专业提供的资料，同时电气专业各系统间的系统性和逻辑性较强。传统二维设计中，电气设计师需要对其他专业的设计条件进行多次接收和核对，工作十分繁琐。通过BIM中信息的实时更新，解决了大量专业互提资料不及时和核对工作的问题，确保了信息的及时性和准确性。


3.2 BIM技术在电气设计中的不足


1）设备族库不完善，需要建立大量的电气设备族，加大了设计人员的工作量。


2）在生成电气高低压配电系统图、配电箱系统图、干线系统图方面还需要结合其他软件实现，如果要作为一个独立的出图软件，需要在现有基础上进行二次开发。


3）软件计算能力弱。应该进一步完善软件计算能力，或者提供计算数据接口，实现数据共享、互导，如在年雷击次数、保护配合计算方面需要二次开发等。
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