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AOA生化池大型机电设备BIM深化辅助技术应用

2025-03-26 77 上传者：管理员

摘要：在建筑施工领域中，BIM技术对复杂机电设备与管线的深化设计起着重要的作用。利用BIM深化辅助技术对污水处理厂项目的AOA工艺生化池的机电部分进行深化设计，通过碰撞优化、净高优化、大型机电管线、设备吊装模拟等方式，对应用成效进行分析总结，最终得到精度达项目级LOD 400的模型，助力现场智能化、精细化管理。

关键词：
AOA生化池
BIM技术
BIM深化
建筑施工技术
机电设备
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现今,随着建筑施工技术愈发成熟,人们对建筑的功能性要求也在日益升高,尤其是在对机电设备的深化设计以及安装精度要求上[1-2],在面对管线碰撞､施工及检修空间､净高要求等问题时,BIM深化辅助技术能有效弥补图纸设计的不足之处,提升总体设计的质量水平[3-5]｡本文对污水处理项目建设过程中AOA工艺生化池的大型机电设备BIM深化辅助技术的应用进行总结与分析,将BIM技术与污水处理工艺相结合,为项目精细化建设提供重要支撑｡

1、工程概况

深圳市滨河水质净化厂提标扩建项目位于深圳市福田区滨河路2001号现有滨河水质净化厂内,项目总建筑面积154106.21m2,总占地面积123168.76m2,扩建总规模50万m3/d,分为4个施工阶段,主要包括水质净化厂内的生产构筑物工程､工艺设备管道安装工程､电气设备安装工程､辅助建筑物及配套附属工程等｡其中,项目碧水区新建生化池采用最先进的AOA工艺——短程反硝化耦合厌氧氨氧化,出水TN维持在5~7mg/L,出水COD､氨氮稳定达到地表Ⅳ类标准,出水TP存在一定波动,可通过后续化学除磷保障TP的去除｡为了达到预期的工艺出水品质,本项目在生化池大型机电设备的深化设计中利用BIM深化设计技术进行全过程应用｡生化池BIM模型如图1所示｡

2、BIM技术在机电设备深化设计中的应用

2.1传统机电设备深化设计

传统机电深化设计在建筑工程中占据着举足轻重的地位,旨在施工前结合现场具体情况,细化､优化设计图纸,以确保机电系统在建筑施工和运行过程中,在功能需求满足､安全性考虑､施工便捷性､成本控制等方面,能够协调至最佳效果[6]｡

尽管传统机电深化设计在建筑施工领域有着广泛的应用,但其在针对建筑结构复杂､空间狭小､机电管线走向､标高纷杂的问题表达上,具有一定的局限性,很难满足高效率､高精度的要求,修改慢､易导致理解误差,同时传统机电深化设计方式在协同设计和信息共享方面也存在一定的困难｡

2.2利用BIM技术展开机电设备深化设计

BIM技术通过BIM软件构建建筑信息模型,将建筑､结构､机电､装饰等专业信息集成在一个三维模型中,实现了设计的可视化､参数化和协同化[7]｡在机电设备深化设计中,BIM技术具有以下优势:

1)BIM模型能够直观地展示设备布局和管线走向,减少施工中的误差和冲突｡同时,通过模拟和分析功能,BIM技术还可以预测和优化设备的运行效果,提高设计的合理性和可靠性[8]｡

2)BIM技术具有强大的参数化设计能力｡设计师可以通过调整模型参数来快速修改设计方案,大大提高了设计效率｡此外,BIM技术还可以自动生成各种报表和清单,减少了手工计算的工作量[9]｡

3)BIM技术实现了协同设计的理念｡各方可以在同一个模型中进行工作,实时共享和更新信息,加强了沟通和协作[10-11]｡这不仅提高了设计效率,还有助于发现和解决设计中的问题,提高设计质量｡

3、机电设备BIM深化设计思路

3.1前期准备

1)梳理熟悉项目图纸,掌握项目基本信息,如层高及净高要求､机房位置､池体结构､系统形式及工艺流程,明确业主需求,分析设计方案｡

2)根据项目特点分析,对BIM模型中的项目基本信息､模型精细度､构件命名方式､系统上色､构件编码等需明确的信息制定统一的标准｡

3)AOA生化池池体多异形结构,且池体内部与操作层均有大型污水处理设备,对BIM精度要求较高｡

3.2BIM模型建立

根据设计图纸,运用Revit软件创建结构模型､建筑模型及机电各专业模型,以此为基础进行机电设备深化设计工作｡AOA生化池结构模型如图2所示｡

图1生化池池体模型

图2AOA生化池结构模型

3.3模型审查

在依据图纸建立好各专业模型以后,应进行初步的模型审查,检查模型在准确性､规范性､合理性等方面的要求,如不满足,需修改并重新进行模型审查工作｡

在模型审查中应注意模型的准确性,即几何尺寸､位置等信息是否正确;模型的规范性,即是否符合标准､规范及设计要求;模型的合理性,即是否符合施工及维护要求;模型的信息完备性,即在命名､材料､设色､坐标､标高､编号等信息上是否完备;模型的协同性,即在文件格式､版本上是否满足各专业BIM工程师协同工作的要求,是否满足易于交互的操作｡

3.4机电管线综合排布优化

在Revit软件中将建筑､结构､工艺､给排水､除臭､电气等专业的三维模型整合在一起,实现对各专业管线设备的预安装模拟,从中找出碰撞点､施工或检修空间狭小､空间净高不足等管线排布不合理的位置,分析各类问题并进行下一步的深化设计工作｡

优化内容应包含设备基础､设备定位､设备阀门､支吊架､管道净高､标识牌､配电箱､应急照明等｡

优化时应满足深化设计施工规范,不应违背各专业系统的设计意图,在保证各系统使用功能的前提下,满足对建筑空间的要求;应保证结构安全,当需要管线穿越梁体或承重墙体时,须与结构专业提前沟通,保障结构安全性;应满足施工和维护空间需求,并考虑到系统调试､检测及维修的要求,调整各种设备､管线､阀门和开关等构件的距离,避免施工时出现软碰撞点;应满足装饰施工要求,在机电管线设备安装后,应满足各区域后续施工的净空､净高的要求,无吊顶区域管线布设应在满足功能的前提下,尽量保持整齐､美观[12-13]｡

优化时应遵循小管避让大管,有压管避让无压管,水管避让风管,电管､桥架､母线宜在水管上方,空气管让水管,附件少的管道让附件多的管道,金属管让非金属管｡管线交叉时,尽量调整标高,平直通过,减少翻越｡AOA生化池局部BIM综合排布模型如图3所示｡

图3AOA生化池局部BIM综合排布模型

3.4.1碰撞优化

将整合的管综模型进行专业内与专业间的碰撞检查,形成碰撞报告,针对碰撞区域进行管线排布优化,碰撞优化前后模型对比如图4所示｡

图4管道碰撞优化前后对比

在碰撞优化过程中,共发现碰撞点117处,按碰撞形式分类后形成碰撞统计,见表1｡曝气管与结构柱间距过小,未考虑保温施工及检修空间,如图5所示｡

表1碰撞统计

图5曝气管与结构柱间距

3.4.2净高优化

在BIM模型中对AOA生化池操作层各个房间､区域进行划分并计算机电净高,根据得到的结果制作净高分析图(图6､图7),开展净高分析会议,针对不满足净高需求的部位进行讨论,计划下一步优化工作的重点｡

图6AOA生化池剖视净高分析

图7AOA生化池净高分析示意

3.5大型机电管线､设备吊装模拟

项目AOA生化池不锈钢曝气管道最大直径DN800,单节最大质量1000kg,鼓风机房单台鼓风机设备质量达7000kg,尺寸为4000mm×2600mm×1500mm,起重吊装作业难度大､危险性高｡利用BIM技术进行大型机电管线､设备吊装模拟,验证吊装方案可行性,辅助进行吊装方案优化[14-15]｡

利用Revit软件建立场地模型,还原现场实际情况,通过观察车辆行驶时,周边场地､结构､车道宽度及车辆转弯半径等空间环境的限制条件,对驻车吊点､车型､行车路线､吊装路线及模型等关键要素进行调整与优化,直至满足吊装方案的安全性､合理性及经济性｡

3.6出具施工图纸

运用深化后精度达到项目级LOD400的模型,出具施工图纸｡在结构相应部位施工前,根据模型管线设备标高确定结构施工需要的洞口､支撑及设备基础等图纸｡在机电管线设备安装前,根据深化设计模型出具管线综合及单专业平面图､剖面图､加工图及大样图等图纸｡模型精度及标准见表2｡

表2模型精度及标准

4、结语

采用BIM深化设计污水处理厂AOA生化池大型机电管线及设备,通过进行前期准备､模型建立､模型审查､碰撞优化､净高优化､管线排布优化､吊装方案模拟及图纸出具等方式,解决原设计错漏碰缺及与现场施工要求的差异问题｡作为全国首个应用BIM技术进行机电深化的AOA工艺生化池,从设计到施工,全过程应用BIM技术,在提高效率的同时,还原设计意图,加速建筑施工智慧化的进程｡

参考文献:

[1]管亚君,张宇.基于BIM技术的机电管线模块化工艺研究[J].建筑施工,2017,39(10):1546-1548.

[2]踪创新.基于BIM的机电深化设计实施[J].安装,2024(6):48-52.

[3]张玺.市政给排水管线设计中BIM技术的应用探讨[J].科技创新与应用,2022,12(27):185-188.

[4]刘星.BIM技术在市政大型污水输送管线设计中的应用[J].净水技术,2024,43(增刊1):150-156.

[5]孙鑫,杨荣伟.基于BIM技术的机电管线防碰撞分析[J].现代隧道技术,2021,58(增刊2):61-65.

[6]熊超华,骆汉宾.基于BIM的机电安装工程质量管理[J].土木工程与管理学报,2018,35(6):157-162.

[7]郭文博,郑小丰,揭仕钦,等.基于BIM技术的建造智能化与绿色化研究[J].建筑结构,2023,53(增刊1):2367-2370.

[8]范亚男,李艳双.地下管线BIM模型快速构建及教学应用[J].测绘通报,2024(增刊1):317-321.

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[11]朱亚飞,陈涛,赵世颂,等.机电安装工程质量验收与BIM技术等综合利用[J].安装,2024(5):53-56.