案例圖解BIM電氣設(shè)計全套流程

v1.0可編輯可修改v1.0可編輯可修改PAGEPAGE12v1.0可編輯可修改PAGE案例圖解BIM電氣設(shè)計全套流程！BIM是什么BIM的概念

BIM即“BuildingInformationModeling”,中文翻譯為“建筑信息模型”。是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),進(jìn)行建筑模型的建立,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。在這里，信息不僅僅是三維幾何形狀信息，還包含大量的非幾何形狀信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價格、進(jìn)度等等。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點，并貫穿建筑物全生命周期。BIM的價值BIM服務(wù)于整個建筑生命周期和所有項目參與方，可減少甚至消滅項目的不確定性和不可預(yù)見性，提高項目參與方建立、理解、傳遞項目信息的效率和降低出錯概率，幫助建設(shè)項目提高質(zhì)量、控制工期、降低成本。工程中的BIMBIM是一個很龐大的集合體，是建筑物數(shù)字化、參數(shù)化后的信息集，既向其中輸入信息也從中引出各種應(yīng)用數(shù)據(jù)。對于不同的使用方，BIM的內(nèi)容也各自不同。對于軟件廠商來說BIM是新的軟件；對于硬件廠商來說BIM是高性能圖形工作站和高性能硬件；對于工程業(yè)主來說BIM在項目初期是控制造價、縮短工期、提高質(zhì)量、降低風(fēng)險，在項目完成后是有完整項目信息支持的運營方案優(yōu)化、設(shè)備維護(hù)、應(yīng)急預(yù)案；對于工程設(shè)計方來說BIM是異型設(shè)計、可視化設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查；對于工程施工方來說BIM是成本估算控制、施工計劃優(yōu)化、4D/5D模擬、施工現(xiàn)場跟蹤、施工質(zhì)量監(jiān)控。設(shè)計階段的BIM具體到工程設(shè)計階段，BIM的內(nèi)容主要可以歸納為以下幾點。高完成度的設(shè)計與制圖基于BIM的工程設(shè)計，更容易實現(xiàn)異型建筑的建模，整個項目模型三維清晰可見；采用參數(shù)化設(shè)計，一點更新則相關(guān)部分自動更新，從模型自動生成所需圖紙與材料設(shè)備明細(xì)表。多專業(yè)協(xié)同基于BIM的信息共享，改善了傳統(tǒng)設(shè)計流程，可同時多人或多專業(yè)在同一模型中進(jìn)行設(shè)計，實時可見他人的設(shè)計內(nèi)容，避免設(shè)計重復(fù)與矛盾；碰撞檢查功能能及時暴露肉眼不可見的問題。執(zhí)行全面的建筑分析包括結(jié)構(gòu)可靠性分析，建筑性能化分析（基于綠色、節(jié)能、環(huán)保等的建筑物理上的聲、光、熱、氣流、人流、視線、氣候等分析）等。BIM電氣設(shè)計項目概況此次應(yīng)用BIM設(shè)計的工程為某大學(xué)學(xué)生公寓與學(xué)生食堂。其中學(xué)生公寓建筑面積10410m2，地上5層，建筑高度20m；學(xué)生食堂建筑面積4768m2，地上2層，建筑高度14m。從理論上講，信息模型可以直接用來指導(dǎo)建筑施工。但是，現(xiàn)階段的市場交付標(biāo)準(zhǔn)仍需要將三維模型轉(zhuǎn)化為施工圖設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的二維圖紙。本次設(shè)計的最終成果不僅包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣全專業(yè)配合的三維信息模型，也包括符合各專業(yè)現(xiàn)行施工圖設(shè)計深度的平面圖紙。電氣專業(yè)在此次設(shè)計中，完成照明、電氣、弱電、消防各系統(tǒng)的平面圖紙以及配電間大樣圖的繪制，特別對公共區(qū)域的電氣管線進(jìn)行了具體的綜合排布，展現(xiàn)出實際施工完成后的狀態(tài)，完成最終電氣設(shè)計模型。軟件選擇目前BIM核心建模軟件主要有Autodesk公司的Revit系列軟件；Bentley公司的Bentley系列軟件；Graphisoft公司的ArchiCAD軟件及Dassault公司的DigitalProject軟件。在民用建筑設(shè)計中，Revit系列軟件因其能較好滿足建筑設(shè)計特點且全專業(yè)配套而得到廣泛的應(yīng)用。本次項目設(shè)計，各專業(yè)統(tǒng)一采用Revit2013中文版軟件進(jìn)行設(shè)計。前期準(zhǔn)備電氣族的制作族，作為Revit中最基本的元素，是構(gòu)成項目的基礎(chǔ)。Revit系列軟件中自帶的電氣族按照美國標(biāo)準(zhǔn)制作，不滿足目前國內(nèi)的電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，并且族庫內(nèi)的族式樣過少，難以支撐項目。因此在正式開始項目之前，要根據(jù)項目的需求制作所要使用的電氣族文件。電氣設(shè)備、電氣橋架、電管、導(dǎo)線、標(biāo)注等都是不同類型的族，電氣族在二維平面圖上既要滿足國標(biāo)的制圖標(biāo)準(zhǔn)，在三維模型上又要符合事物的實際樣貌，還需賦予尺寸、性能、負(fù)荷類型、光源參數(shù)等一系列屬性參數(shù)。電氣專業(yè)的族，類型數(shù)量比較龐大，同時族所帶屬性參數(shù)的設(shè)置也關(guān)系到后續(xù)的電氣計算、系統(tǒng)創(chuàng)建以及模型效果的渲染（例如空間的燈光效果），因此在制作過程中需耗費大量的時間和精力。圖1是本次制作的部分電氣族的二維及三維圖片。

電氣族的二維及三維圖片工作方式的選擇目前BIM設(shè)計的工作方式通常有兩種：一種是多專業(yè)共用設(shè)計模型協(xié)同設(shè)計，這種方式由于參與項目的所有設(shè)計人員全部在一個模型中完成各專業(yè)內(nèi)容的設(shè)計，因此即使是小型項目，對計算機系統(tǒng)配置及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求也非常高；另一種是各專業(yè)單獨建立設(shè)計模型，通過互相鏈接、復(fù)制/監(jiān)視等方式來達(dá)到協(xié)同設(shè)計，對于小型項目，目前主流的計算機配置和網(wǎng)絡(luò)基本能夠承擔(dān)設(shè)計要求。根據(jù)現(xiàn)有條件，本項目選擇第二種工作方式。電氣專業(yè)的工作模式采用本專業(yè)中心文件+鏈接其它專業(yè)中心文件，按電氣系統(tǒng)劃分工作集，見圖2。工作集是在Revit當(dāng)中出現(xiàn)的一個新概念，它是一個權(quán)限的概念，多人在同一設(shè)計模型中操作，每人僅可以對具有權(quán)限的工作集進(jìn)行編輯，避免工作中出現(xiàn)混亂，當(dāng)有需要時可以借用權(quán)限或者根據(jù)需要隨時創(chuàng)建新的工作集。設(shè)計過程模型的建立中心文件在準(zhǔn)備好電氣族庫，選擇好工作方式之后，就可以開始正式的設(shè)計工作了。首先是鏈接建筑專業(yè)模型，建立電氣中心文件，創(chuàng)建好之后放置在公共服務(wù)器上。本地文件每個電氣設(shè)計人需要在本地計算機上創(chuàng)建一個自己的本地文件。本地文件相當(dāng)于中心文件的一個副本，設(shè)計人在本地文件上進(jìn)行與個人相關(guān)的工作集、樓層平面等參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行各種設(shè)計繪圖和操作，并通過實時同步中心文件將本地文件上的所有新內(nèi)容同步到中心文件中，同時將中心文件上其他設(shè)計人的新內(nèi)容同步到本地文件中，這樣就實現(xiàn)了實時共享，協(xié)同設(shè)計。模型設(shè)計（繪圖）BIM與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計根本的不同在于從二維的平面轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的模型，因此在用Revit繪圖的時候也有二維平面和三維模型兩種繪制狀態(tài)。通常情況下，我們與使用CAD一樣是在二維平面中進(jìn)行電氣布點、連接管線、各種標(biāo)注，在這個過程中可以隨時切換到三維模型窗口進(jìn)行觀察，可以見到各種電氣設(shè)備與管線在模型空間中的實際位置與樣式。繪圖的具體操作方法這里不再敘述，下面是Revit在繪圖過程中與現(xiàn)有二維繪圖方式差別較大的一些地方。布點在Revit中，我們也按照樓層來劃分平面，在各平面中布點的時候，電氣設(shè)備除了平面中有確定位置外，在剖面中還會有一個確定高度，這對于三維空間來說是非常重要的，它決定了設(shè)備在空間中的最終位置。在制作族的時候可以直接給每種電氣設(shè)備族設(shè)置默認(rèn)高度，也可在模型中放置時調(diào)整。圖3為房間及走道剖面圖，從圖中可看到電氣設(shè)備及橋架等均有確定高度。管線Revit中，電氣管線有兩種。一是電氣橋架和電管，一種是導(dǎo)線。電氣橋架和電管與電氣設(shè)備一樣具有真實的樣貌與尺寸參數(shù)，能夠在二維平面和三維模型中顯示；而導(dǎo)線則具有線纜的各種參數(shù)，能夠顯示在二維平面中卻無法在三維模型中顯示。由導(dǎo)線連接的電氣設(shè)備可以創(chuàng)建電氣系統(tǒng)，在后期還可生成配電盤明細(xì)表；但電氣橋架和電管連接的電氣設(shè)備則無法生成電氣系統(tǒng)。因此當(dāng)繪制電氣管線的時候我們就有不同的選擇，可以根據(jù)所需的項目成果來選擇。例如本工程中，電氣干線選用電氣橋架和電管來繪制（如圖4所示），這樣在最后的三維模型中就能夠很清楚地展現(xiàn)出電氣干線橋架和管的規(guī)格、位置、路由，并方便后期與設(shè)備專業(yè)進(jìn)行管線綜合；支線則選用導(dǎo)線來繪制（如圖5所示），這樣較用管來繪制更快捷、更適于輸出平面施工圖紙，并可自動生成末端配電盤系統(tǒng)。當(dāng)然設(shè)計人也可以選擇整個項目全部使用電氣橋架和電管或全部使用導(dǎo)線。

圖2電氣工作方式示意圖

圖3房間及走道剖面圖

圖4電氣干線采用電氣橋架及電管布線

圖5末端支線采用導(dǎo)線布線

剖面繪圖

對于電氣橋架和電管，僅在平面中繪制有時難以表示清楚豎向的位置和相互關(guān)系，Revit中可選取平面中任意位置轉(zhuǎn)到此位置的剖面，在剖面圖中可方便地繪制調(diào)整豎向電氣管線及與電氣設(shè)備的連接（如圖6所示）。

圖6配電間及走道剖面圖

電氣系統(tǒng)

在我們現(xiàn)在的施工圖中，強弱電干線系統(tǒng)圖、配電盤系統(tǒng)圖的表示方法是一種示意性的表達(dá)方式，目前的Revit軟件中不具備繪制此種示意性圖紙的方法，不能夠繪制強弱電干線系統(tǒng)圖，而它的配電盤系統(tǒng)（包括強電和弱電）是用配電盤明細(xì)表來表示的。圖7為學(xué)生公寓房間配電盤明細(xì)表。

圖7學(xué)生公寓房間配電盤明細(xì)表

碰撞檢查

碰撞檢查是BIM中一個很實用的功能，通過這個功能可以檢查出建筑模型中存在的一些我們沒有發(fā)現(xiàn)的專業(yè)內(nèi)部或?qū)I(yè)之間的設(shè)計沖突。對于電氣專業(yè)來說，在和設(shè)備專業(yè)進(jìn)行管線綜合時，可以通過對兩個專業(yè)的管線進(jìn)行碰撞檢查自動發(fā)現(xiàn)管線沖突、顯示沖突位置并及時調(diào)整。同一個模型內(nèi)的碰撞檢查可以通過Revit軟件自身所帶此功能進(jìn)行，不同模型的碰撞檢查（例如一個大型項目由于硬件限制而分成幾部分建模）也可以采用專門的BIM模型綜合碰撞檢查軟件來進(jìn)行，常用的有Autodesk公司的Navisworks軟件；Bentley公司的ProjectwiseNavigator等。

出圖和發(fā)布

Revit提供多種發(fā)布方式，包括圖紙打印、導(dǎo)出DWG、DWF及JPG格式文件等。模型完成后，即可創(chuàng)建所需圖紙，并自動生成項目的圖紙目錄、設(shè)備明細(xì)表。圖8為本項目完成后得到的圖紙樣式。圖8食堂照明平面圖模型成果

本項目在設(shè)計完成后，得到電氣三維設(shè)計模型，見圖9、圖10，圖中可見全部電氣設(shè)備與電氣各系統(tǒng)干線橋架和電管，真實地模擬了建筑建成后的電氣情況。

圖9學(xué)生食堂三維電氣設(shè)計模型（全景透視）

圖10學(xué)生公寓三維電氣設(shè)計模型局部（房間和走道）小結(jié)經(jīng)過實際使用Revit軟件進(jìn)行BIM電氣設(shè)計，筆者對新的設(shè)計模式與傳統(tǒng)設(shè)計模式有一些比較和體會。Revit2013電氣部分與CAD的比較針對電氣專業(yè)的特點，在達(dá)到施工圖出圖深度的軟件）繪圖對比如表1和表2所示。

表1電氣專業(yè)Revit與CAD出圖完成率對比表

表2電氣專業(yè)Revit與CAD繪圖時間對比表

存在問題

筆者經(jīng)過該工程對于BIM的全面應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，用表3現(xiàn)實環(huán)境欄中的計算機配置，在繪制學(xué)生食堂（建筑面積4768m2）時尚能比較流暢運行，在繪制學(xué)生公寓（建筑面積10410m2）時后期響應(yīng)已經(jīng)明顯延遲。

表3BIM理想環(huán)境與現(xiàn)實工作環(huán)境對比表Revit2013軟件仍有不足

Revit2013軟件是目前建筑BIM設(shè)計中廣泛應(yīng)用的軟件，但其電氣部分仍然不夠完善：

a.缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電氣族文件庫。Revit中所有的圖元都是基于族的，也可以說最終的項目信息模型就是由各種系統(tǒng)、各種類型的族組合形成的。現(xiàn)階段電氣專業(yè)的族文件較少，在項目之初需自行制作大量的族文件，該過程較為費時費力，占去了工作的大部分時間與精力。因此建立一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)族文件庫，才能促成BIM設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

b.電氣橋架和電管的問題。電氣橋架和電管不具備系統(tǒng)連接功能，只有導(dǎo)線才有此功能。若想整個項目的電氣系統(tǒng)自動創(chuàng)建就需要所有電氣設(shè)備均用導(dǎo)線進(jìn)行連接，這樣若再想對主要區(qū)域進(jìn)行機電管線綜合，則需要用電氣橋架和電管重新繪制一遍此區(qū)域的電氣線路，增加了工作量。

c.防雷與接地平面目前無法繪制。軟件中并未涉及繪制此部分所需要的族（此部分族不同于電氣設(shè)備族，制作比較復(fù)雜，本項目設(shè)計人沒能自己制作）。

d.強弱電干線系統(tǒng)圖目前無法繪制。

精度提高，時間增加

BIM設(shè)計中所有的末端及管線放置為保證專業(yè)內(nèi)及專業(yè)間相互不碰撞，繪圖深度均達(dá)到精裝修程度，但相應(yīng)帶來了工作中需不斷參看他人設(shè)計內(nèi)容及調(diào)整已完成內(nèi)容，將施工解決的問題歸入到了設(shè)計階段，增加了設(shè)計的工作內(nèi)容，大大增加了繪圖時間。

缺少BIM標(biāo)準(zhǔn)

目前歐美的BIM標(biāo)準(zhǔn)已比較完善，但國內(nèi)