5.4 工艺优化
5.4.1 工艺优化的优势
建筑工程项目设计阶段，建筑、结构、装饰、幕墙及机电安装等不同专业的设计工作往往是独立进行的。在施工进行前，施工单位需要对各专业设计图纸进行深化设计，确保各专业之间不发生碰撞，满足净高要求。传统的二维管线综合深化设计通常将设计院提供的各个专业进行叠加，然后人工对照建筑、结构等专业将机电管线优化调整。这种方式效率低，剖立面图需要逐个绘制，很难避免碰撞，特别是在大型建筑管线复杂区域和设备机房内的设备管线布置中，往往二维深化设计图纸无法达到预期效果，普遍存在因管线碰撞而返工的情形，出现材料浪费、拖延工期、增加建造成本的现象。采用BIM技术，将建设工程项目的建筑、结构、幕墙、机电等多专业物理和功能特性统一在模型里，利用BIM技术碰撞检查软件对机电安装管线进行碰撞检查，净高优化，确保满足建筑物使用要求。
同样，在整个建筑装饰装修工程的过程中，一些建筑装饰装修物件是需要有向外的扩展空间的，这些空间不存在于物体上，容易被忽略，但这些外扩空间是必须存在的，传统的设计工具不能够对这些空间进行有效的处理，因此容易造成软碰撞。但通过BIM模型，可以对这些空间进行自定义，将这些空间空出来，满足建筑装饰装修的要求，检测软碰撞是否存在，从而减少软碰撞对工程的影响。
应用BIM技术进行碰撞检查及净空优化，可以提高施工图设计效率，有效避免因碰撞而返工的现象。利用BIM技术，可以对各专业模型进行整合检查，发现位置碰撞点，优化隐蔽工程排布，以及安装设备的末端点位分布，对室内净高进行检查并优化调整。尤其是对于地下室、设备机房、天花、管道井等管线复杂繁多的区域采用BIM技术进行管线综合深化设计，效果尤为明显。
5.4.2 优化的工作流程和内容
以BIM技术应用于碰撞检查及净空优化为例，其工作流程图如图5-2所示。
图 5-2
BIM技术应用于碰撞检查及净空优化的前提是要整合各专业模型。根据用于碰撞检查及净空优化的各专业模型的来源不同，将能够实现碰撞检查及净空优化的BIM软件分为两大类，第一类属于建模和检测分析都能实现的BIM软件，第二类BIM软件只能利用建好的模型进行检测分析，而自身不能建模。以下介绍的5种用于碰撞检查及净空优化的BIM软件，前3种属于第一类，后两种属于第二类。
（1）Revit Revit软件中的MEP模块，可以最大限度地减少建筑设备专业设计团队之间，以及与建筑师和结构工程师之间的协调错误。它的优点集中在以下几个方面：
1）按照工程师的思维模式进行工作，开展智能设计。借助对真实世界进行准确建模的软件，实现智能、直观的设计流程。Revit的MEP模块采用整体设计理念，从整座建筑物的角度来处理信息，将给水排水、暖通和电气系统与建筑模型关联起来。借助该模块，工程师可以优化建筑设备及管道系统的设计，进行更好的建筑性能分析，充分发挥BIM的优势。同时，利用Revit与建筑师和其他工程师协同，还可即时获得来自建筑信息模型的设计反馈，实现数据驱动设计所带来的巨大优势，轻松跟踪项目的范围、明细表和预算。
2）借助参数化变更管理，提高协调效率。Revit参数化变更管理能够最大限度地减少设备专业设计团队之间，以及与建筑师和结构工程师之间的协调错误。
3）改善沟通，提升业绩。创建逼真的建筑设备及管道系统示意图，改善与客户针对设计意图的沟通过程。通过使用BIM模型，自动交换工程设计数据，从中受益，及早发现错误，避免让错误进入现场造成代价高昂的设计返工。借助全面的建筑设备及管道工程解决方案，最大限度地简化应用软件管理。
（2）Bentley ABD Bentley ABD是Bentley AECOsim Building Designer的简称，Bentley ABD可以完成从模型创建、图纸输出、统计报表、碰撞检查、数据输出等整个电气专业的设计工作。
（3）MagiCAD MagiCAD软件是由芬兰普罗格曼软件公司开发，基于AutoCAD和Revit双平台的BIM应用软件，广泛应用于采暖、通风、空调、建筑给水排水、建筑电气设计以及三维建筑建模。
MagiCAD是专门针对机电安装行业的深化设计软件，其应用主要体现在以下几个方面：碰撞检查、管线综合设计、系统平衡校核、预制件的加工、工程量统计、施工模拟和进度控制。例如，在AutoCAD平台基础上，充分利用设计院电子图档，快速完成机电专业BIM模型，并利用模型完成深化设计、碰撞检查、管线综合，出具指导施工的深化设计图纸。
MagiCAD软件的主要功能如下：
1）提供建筑设备行业的综合解决方案，具备适用于采暖、通风、空调、给水排水、消防及电气系统设计的完整功能。
2）一次绘制便可同时生成一维单线图、二维施工图和三维空间模型，使得用户可以在三种图形模式之间任意切换。设计结果中同时包含了专业计算功能。
3）强大的自动防碰撞检查功能可以轻松实现“智能”管线综合。使用MagiCAD既可以实现设计模型内部碰撞检查，如暖通空调、给水排水、消防和电气专业，又可以实现MagiCAD对象、AutoCAD与AutoCAD建筑对象间的碰撞检查。
4）基于三维的自动生成预留空洞功能，轻松实现深化设计。
5）跨dwg图纸读取设计参数，真正实现建筑设备各专业间的三维协同设计。
（4）Navisworks Manager Navisworks Manager在碰撞检查和净空优化方面的应用是通过对三维模型中潜在冲突进行有效的辨别、检查与报告来实现。Navisworks Manager能够有效减少错误频出的手动检查。该软件可以将多种格式的三维数据合并为一个完整、真实的建筑信息模型，以便查看与分析所有数据信息。
利用Navisworks Manager进行碰撞检查及净高优化时，在整个模型进行碰撞检查前，先在单专业内进行碰撞检查，这样可以减少整体分析时的任务量。然后将各个专业修改之后的模型链接在一起，进行一次整体的检查。对于一些复杂的空间结构，为了提高计算机的运行和显示能力，可以将整个模型以层为单位进行检测。
为了更加直观真实的看到管线的排布情况，可以使用Navisworks的漫游功能，以第三人称视角的方式漫游在整个项目中可以非常直观的观察到管线的排布是否合理，并截取识图或者录制一段漫游视频，以便给更多的人员了解情况。
碰撞分析报告是通过Navisworks的碰撞检查模块对整个建筑模型进行碰撞检查，快速找出碰撞点，并生成碰撞清单列表。其中的每一个碰撞点都包括碰撞类型和碰撞深度。双击碰撞点链接还可以查看模型相应情况。通过碰撞清单列表，设计师进行逐个优化。
（5）Bentley Navigator Bentley Navigator可以让用户可视化地、交互式地浏览那些大型的、复杂的BIM模型。用户可以快速看到设计人员提供的设备布置、维修通道和其他关键的设计数据。它的功能还包括检查碰撞：能检查移动物体和静止物体之间的碰撞；能做复杂运动过程的碰撞分析，如检查多个正在移动物体在空间和时间上的潜在碰撞。项目建设人员在建造前利用该软件做建造模拟，可以尽早发现施过程中的不当之处，可以降低施工成本，避免重复劳动，优化施工进度。
5.4.3 优化成果
应用BIM进行碰撞检查及净高优化有助于实现以下目标：
1）消除管线与管线、管线与桥架，管线与结构之间的碰撞，确保在有效的空间内合理布置各专业的管线，最大限度地增加建筑的净空，减少由于管线冲突造成的二次施工。
2）保证装饰和机电各专业的有序施工，协调不同专业之间的施工冲突。
3）综合协调管线分布，合理协调设备的分布，确保建筑物交付后有足够的工作空间。
4）为设备安装、管线安装的预留洞口精确定位，减少对梁板柱的影响及由此造成的二次施工。
5）核实各种设备、管件、线缆的数量，完善各种设备清单，准确提出物资采购计划，避免材料浪费，实现对成本控制的目的。
6）技术与管理人员围绕BIM模型对工人进行可视化技术交底，统一数据来源，减少因数据不统一造成的施工工期延误的问题，确保工程按时、高效完成。