CN117235878B - 一种基于bim技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，属于建筑施工技术领域。为解决对系统进行大量调整容易影响成本预算的问题，三维专业模型绘制每个专业的管综BIM模型并进行碰撞检查，避免了在施工过程因建筑和结构设计冲突，从而减少了施工中不必要的返工，基于建设数量计算对管廊管线的预计建设成本，将预计建设成本与预设成本阈值进行比较，可以对每次调整方案的整体成本进行估算，从而可以与管廊管道铺设的整体预设成本阈值进行对比，防止在对管廊管道进行大幅度调整时，导致整体的建设成本超出预期值，从而可以协助工程师在每次调整后对对预计建设成本预测，便于工程师设计出最佳调整方案，有助于控住建设成本。

Description

一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法。

背景技术

BIM技术，即将施工的建筑和机电设备管线进行三维建模，并采用BIM技术中具有可视化模型及碰撞检测功能，对现有信息模型进行碰撞检查，可直观地发现管线综合中的问题，及时调整。

其实在实际的操作中还存在以下问题：

在系统检测到管廊管线模型存在碰撞时，往往需要对管道进行调整，工程师在进行调整时需要从较多的调整方案中选择出最佳的调整方案，然而修改调整时出现调整错误往往会增加整体的施工成本，并且会对后期维护造成麻烦，影响整体管廊管线的施工质量，同时大量对管廊管线进行调整时，容易造成整体的建设成本上涨，从而导致设计方案超出预算，无法达到最佳的修改调整方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，包括以下步骤：

构建准备，收集入廊管线、管线规划、三维物探数据、相交管廊管线设计资料；

模型构建，利用三维设计软件将基础数据转化为三维专业模型，所述三维专业模型包括结构建模、建筑建模、暖通建模、给排水建模和电气建模；

模型整合，对各个三维专业模型分别进行单独检验，将每个专业的CAD图纸输入模型作为底图，并带入三维专业模型绘制每个专业的管综BIM模型；

碰撞检测，将每个专业的管综BIM模型整合进行碰撞检查，若碰撞检查结果为出现碰撞点，则根据碰撞点的情况对各类管道的BIM模型进行调整优化，对模型中各管道存在的重合、冲突等部位进行修改，并对调整优化后的各类管道的BIM模型进行二次整合；

方案生成，重复碰撞检测步骤，直至碰撞检查结果未出现碰撞点，则生成排布计划方案；

成本预计，设定预设成本阈值，对排布计划方案的预计建设成本进行计算，并基于预设成本阈值对预计建设成本进行评估；

方案确认，确定排布计划方案，对排布计划方案中各类管廊管线的BIM模型进行建模算量，并按量采购材料；

排布安装，依照排布计划方案进行实地计划复核并排布安装；

其中，基于预设成本阈值对预计建设成本进行评估具体还包括以下步骤：

确定排布计划方案中暖通建模、给排水建模和电气建模的建设数量，并基于建设数量计算对管廊管线的预计建设成本，具体通过下式计算：

；

其中，表示预计建设成本；/>表示暖通建模的数量；/>表示暖通建模的单价值；/>表示给排水建模的数量；/>表示给排水建模的单价值；/>表示电气建模的数量；/>表示电气建模的单价值；/>表示维护率，且取值范围为（0.1，0.3）；/>表示管廊管线的最大使用年限值；

将预计建设成本与预设成本阈值进行比较；

若所述预计建设成本大于或等于所述预设成本阈值，判定对管廊管线的建设成本超出预期范围，并重新对管廊管线的排布进行优化规划；

否则，判定对管廊管线的建设成本在预期范围内，完成对管廊管线的排布规划。

进一步的，在步骤模型构建中，具体还包括以下步骤：

利用Revit软件对结构、建筑、暖通、给排水和电气各专业进行模型搭建并生成各专业结构的三维BIM模型；

利用不同的颜色对个专业结构的三维BIM模型进行区分，模型颜色按照专业系统划分，包含管径、管道类型、材质信息。

进一步的，在步骤模型整合中，具体还包括以下步骤：

优先定位无压排水管；

其中，无压排水管模型整合定位时保持直线且满足坡度，将无压排水管的起点最高点尽量贴梁底定位，使最高点尽可能提高，沿坡度方向计算无压排水管沿程关键点的标高直至接入立管处；

完成无压排水管的定位工作后，对大管风管进行定位；

其中，大管风管定位时预留较大的施工空间，若大管风管所设置定位的上方有无压排水管时，则将大管风管定位设置于排水管之下，若大管风管所设置定位的上方没有无压排水管时，则将大管风管尽量贴梁底定位；

完成无压排水管及大管风管的定位工作后，对有压水管、桥架等管道进行定位。

进一步的，对有压水管、桥架等管道进行定位时，将保温管靠内定位设置，将金属管道靠内定位设置，将大管靠内定位设置，将小管靠外定位设置，将支管少、检修少的管道靠内定位设置，将支管多、检修多的管道靠外定位设置。

进一步的，管道并排排列时，管道距墙、柱以及管道之间的净间距不小于100mm。

进一步的，电气管线在进行整合定位设置时远离热水管道的上方及水管的垂直下方。

进一步的，强电线路与弱电线路在进行整合定位设置时设置在不同的电缆槽内并且间隔距离设置。

进一步的，在步骤碰撞检测中，具体还包括以下步骤：

根据碰撞点的情况对各类管道的BIM模型进行调整优化，对模型中各管道存在的重合、冲突等部位进行修改；

其中，对模型中各管道部位进行修改时，小管优先避让大管，临时管线避让长久管线，有压管道优先避让无压管道，金属管道避让非金属管道，低压管道避让高压管道，少附件管道避让多附件管道。

进一步的，在消防水管以及冷冻水管为同管径时，消防水管避让冷冻水管。

进一步的，在步骤排布安装中，根据实际施工情况对BIM模型中管道的安装位置进行矫正，矫正区间为±5cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明利用三维设计软件将基础数据转化为三维专业模型，带入三维专业模型绘制每个专业的管综BIM模型，将每个专业的管综BIM模型整合进行碰撞检查，根据施工图纸建立建筑、结构、机电BIM模型，利用BIM技术检测建筑与结构之间的碰撞问题，设计不合理问题，有效控制建筑和结构图纸的一致性，避免了在施工过程因建筑和结构设计冲突，造成的返工、拆改，从而减少了施工中不必要的返工，提高了工程安装的一次成功率，从而达到工程对标高及施工质量的高要求。

2.本发明基于建设数量计算对管廊管线的预计建设成本，将预计建设成本与预设成本阈值进行比较，通过对预计建设成本进行计算，可以针对每次管道碰撞调整的方案进行计算，从而可以对每次调整方案的整体成本进行估算，从而可以与管廊管道铺设的整体预设成本阈值进行对比，防止在对管廊管道进行大幅度调整时，导致整体的建设成本超出预期值，从而可以协助工程师在每次调整后对对预计建设成本预测，便于工程师设计出最佳调整方案，有助于控住建设成本。

3.本发明在对模型中各管道存在的重合、冲突等部位进行修改时，小管优先避让大管，临时管线避让长久管线，有压管道优先避让无压管道，金属管道避让非金属管道，低压管道避让高压管道，少附件管道避让多附件管道，进行避让调整时需要更改调节的附件更少，在消防水管以及冷冻水管为同管径时，消防水管避让冷冻水管，使得在对管道进行调整时，可以将对整个管廊管线系统的影响降到最低，选择最佳的调整管道进行调整，保证系统整体的调整便利性和建设成本。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决在系统检测到管廊管线模型存在碰撞时，往往需要对管道进行调整，工程师在进行调整时需要从较多的调整方案中选择出最佳的调整方案，然而修改调整时出现调整错误往往会增加整体的施工成本，并且会对后期维护造成麻烦，影响整体管廊管线的施工质量，同时大量对管廊管线进行调整时，容易造成整体的建设成本上涨，从而导致设计方案超出预算，无法达到最佳的修改调整方案的技术问题，请参阅图1，本发明提供以下技术方案：

一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，包括以下步骤：

构建准备，收集入廊管线、管线规划、三维物探数据、相交管廊管线设计资料；

模型构建，利用三维设计软件将基础数据转化为三维专业模型，所述三维专业模型包括结构建模、建筑建模、暖通建模、给排水建模和电气建模，利用Revit软件对结构、建筑、暖通、给排水和电气各专业进行模型搭建并生成各专业结构的三维BIM模型；利用不同的颜色对个专业结构的三维BIM模型进行区分，模型颜色按照专业系统划分，包含管径、管道类型、材质信息；

模型整合，对各个三维专业模型分别进行单独检验，将每个专业的CAD图纸输入模型作为底图，并带入三维专业模型绘制每个专业的管综BIM模型；

碰撞检测，将每个专业的管综BIM模型整合进行碰撞检查，若碰撞检查结果为出现碰撞点，则根据碰撞点的情况对各类管道的BIM模型进行调整优化，对模型中各管道存在的重合、冲突等部位进行修改，并对调整优化后的各类管道的BIM模型进行二次整合；

方案生成，重复碰撞检测步骤，直至碰撞检查结果未出现碰撞点，则生成排布计划方案；

成本预计，设定预设成本阈值，对排布计划方案的预计建设成本进行计算，并基于预设成本阈值对预计建设成本进行评估；

方案确认，确定排布计划方案，对排布计划方案中各类管廊管线的BIM模型进行建模算量，并按量采购材料；

排布安装，依照排布计划方案进行实地计划复核并排布安装，根据实际施工情况对BIM模型中管道的安装位置进行矫正，矫正区间为±5cm；

具体的，根据施工图纸建立建筑、结构、机电BIM模型，利用BIM技术检测建筑与结构之间的碰撞问题，设计不合理问题，有效控制建筑和结构图纸的一致性，避免了在施工过程因建筑和结构设计冲突，造成的返工、拆改，从而减少了施工中不必要的返工，提高了工程安装的一次成功率，从而达到工程对标高及施工质量的高要求。

根据建筑、结构、机电的BIM模型进行管线的布置，在发生与总包BIM模型发生冲突或者碰撞时，相互协调碰撞，利用BIM软件把建筑、结构等影响到机电专业的模型，整合到一个模型当中，利用软件自动检测碰撞功能，分别检测机电各专业间碰撞、机电与建筑和结构碰撞等，把问题提前优化，把影响较大的问题反馈给相关专业协调修改。

其中，基于预设成本阈值对预计建设成本进行评估具体还包括以下步骤：

确定排布计划方案中暖通建模、给排水建模和电气建模的建设数量，并基于建设数量计算对管廊管线的预计建设成本，具体通过下式计算：

；

其中，表示预计建设成本；/>表示暖通建模的数量；/>表示暖通建模的单价值；/>表示给排水建模的数量；/>表示给排水建模的单价值；/>表示电气建模的数量；/>表示电气建模的单价值；/>表示维护率，且取值范围为（0.1，0.3）；/>表示管廊管线的最大使用年限值；

将预计建设成本与预设成本阈值进行比较；

若所述预计建设成本大于或等于所述预设成本阈值，判定对管廊管线的建设成本超出预期范围，并重新对管廊管线的排布进行优化规划；

否则，判定对管廊管线的建设成本在预期范围内，完成对管廊管线的排布规划。

具体的，通过对预计建设成本进行计算，可以针对每次管道碰撞调整的方案进行计算，从而可以对每次调整方案的整体成本进行估算，从而可以与管廊管道铺设的整体预设成本阈值进行对比，防止在对管廊管道进行大幅度调整时，导致整体的建设成本超出预期值，从而可以协助工程师在每次调整后对对预计建设成本预测，便于工程师设计出最佳调整方案，有助于控住建设成本。

步骤模型整合中，具体还包括以下步骤：

优先定位无压排水管；

其中，无压排水管为无压管，不能上下翻转，因此无压排水管模型整合定位时保持直线且满足坡度，将无压排水管的起点最高点尽量贴梁底定位，使最高点尽可能提高，沿坡度方向计算无压排水管沿程关键点的标高直至接入立管处，从而保证无压排水管的正常工作；

完成无压排水管的定位工作后，对大管风管进行定位；

其中，因为各类暖通空调的风管尺寸比较大，所以大管风管定位时预留较大的施工空间，若大管风管所设置定位的上方有无压排水管时，则将大管风管定位设置于排水管之下，若大管风管所设置定位的上方没有无压排水管时，则将大管风管尽量贴梁底定位；

完成无压排水管及大管风管的定位工作后，对有压水管、桥架等管道进行定位；

因为有压水管、桥架等管道一般可以翻转弯曲，路由布置较灵活，所以在完成无压排水管及大管风管的定位工作后才对起进行定位设置，对有压水管、桥架等管道进行定位时，将保温管靠内定位设置，将金属管道靠内定位设置，将大管靠内定位设置，将小管靠外定位设置，将支管少、检修少的管道靠内定位设置，将支管多、检修多的管道靠外定位设置。管道并排排列时，管道距墙、柱以及管道之间的净间距不小于100mm。保证同一高度上尽可能排列更多的管道，以节省层高；另一方面保证管道之间留有检修的空间。

电气管线在进行整合定位设置时远离热水管道的上方及水管的垂直下方，从而降低热水管道的热气以及水管漏水对电气管线的影响。

强电线路与弱电线路在进行整合定位设置时设置在不同的电缆槽内并且间隔距离设置。由于弱电线路如电信、有线电视、计算机网络和其它建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰，因此强电线路与弱电线路不应敷设在同一个电缆槽内，而且留一定距离。

在步骤碰撞检测中，具体还包括以下步骤：

根据碰撞点的情况对各类管道的BIM模型进行调整优化，对模型中各管道存在的重合、冲突等部位进行修改；

其中，对模型中各管道部位进行修改时：

小管优先避让大管，因小管道造价低易安装，且大截面、大直径的管道，如空调通风管道、排水管道、排烟管道等占据的空间较大，在BIM模型中先作布置，同时在出现碰撞时优先对小管的位置进行调整。

临时管线避让长久管线，降低调节在后期施工时所产生的成本。

有压管道优先避让无压管道，无压管道，如生活污水、粪便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管都是靠重力排水，因此，水平管段必须保持一定的坡度，是顺利排水的必要和充分条件，所以在与有压管道交叉时，有压管道应避让。

金属管道避让非金属管道，金属管较容易弯曲、切割和连接，因此在进行调整时选择对安装更便捷的金属管进行避让调整。

低压管道避让高压管道，相对于低压管而言高压管造价更高，进行避让和调整的成本也更高，因此在进行调整时选择对造价更低的低压管进行避让调整。

少附件管道避让多附件管道，进行避让调整时需要更改调节的附件更少，更便捷，有利于施工和检修，更换管件。各种管线在同一处布置时，还应尽可能做到呈直线、互相平行、不交错，还要考虑预留出施工安装、维修更换的操作距离、设置支、柱、吊架的空间等。

在消防水管以及冷冻水管为同管径时，消防水管避让冷冻水管，因为冷冻水管有保温，因此对消防水管进行避让调整可以有利于对冷冻水管工艺和造价进行保护。

具体的，在对模型中各管道存在的重合、冲突等部位进行修改时，小管优先避让大管，临时管线避让长久管线，有压管道优先避让无压管道，金属管道避让非金属管道，低压管道避让高压管道，少附件管道避让多附件管道，进行避让调整时需要更改调节的附件更少，在消防水管以及冷冻水管为同管径时，消防水管避让冷冻水管，使得在对管道进行调整时，可以将对整个管廊管线系统的影响降到最低，选择最佳的调整管道进行调整，保证系统整体的调整便利性和建设成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建准备，收集入廊管线、管线规划、三维物探数据、相交管廊管线设计资料；

模型构建，利用三维设计软件将基础数据转化为三维专业模型，所述三维专业模型包括结构建模、建筑建模、暖通建模、给排水建模和电气建模；

模型整合，对各个三维专业模型分别进行单独检验，将每个专业的CAD图纸输入模型作为底图，并带入三维专业模型绘制每个专业的管综BIM模型；

碰撞检测，将每个专业的管综BIM模型整合进行碰撞检查，若碰撞检查结果为出现碰撞点，则根据碰撞点的情况对各类管道的BIM模型进行调整优化，对模型中各管道存在的重合、冲突部位进行修改，并对调整优化后的各类管道的BIM模型进行二次整合；

方案生成，重复碰撞检测步骤，直至碰撞检查结果未出现碰撞点，则生成排布计划方案；

成本预计，设定预设成本阈值，对排布计划方案的预计建设成本进行计算，并基于预设成本阈值对预计建设成本进行评估；

方案确认，确定排布计划方案，对排布计划方案中各类管廊管线的BIM模型进行建模算量，并按量采购材料；

排布安装，依照排布计划方案进行实地计划复核并排布安装；

其中，基于预设成本阈值对预计建设成本进行评估具体还包括以下步骤：

确定排布计划方案中暖通建模、给排水建模和电气建模的建设数量，并基于建设数量计算对管廊管线的预计建设成本，具体通过下式计算：

；

其中，表示预计建设成本；/>表示暖通建模的数量；/>表示暖通建模的单价值；/>表示给排水建模的数量；/>表示给排水建模的单价值；/>表示电气建模的数量；/>表示电气建模的单价值；/>表示维护率，且取值范围为（0.1，0.3）；/>表示管廊管线的最大使用年限值；

将预计建设成本与预设成本阈值进行比较；

若所述预计建设成本大于或等于所述预设成本阈值，判定对管廊管线的建设成本超出预期范围，并重新对管廊管线的排布进行优化规划；否则，判定对管廊管线的建设成本在预期范围内，完成对管廊管线的排布规划；

通过对预计建设成本进行计算，针对每次管道碰撞调整的方案进行计算，从而对每次调整方案的整体成本进行估算，从而与管廊管道铺设的整体预设成本阈值进行对比，防止在对管廊管道进行大幅度调整时，导致整体的建设成本超出预期值；

在模型整合步骤中，具体还包括以下步骤：

优先定位无压排水管；其中，无压排水管模型整合定位时保持直线且满足坡度，将无压排水管的起点最高点贴梁底定位，沿坡度方向计算无压排水管沿程关键点的标高直至接入立管处；

完成无压排水管的定位工作后，对大管风管进行定位；其中，大管风管定位时预留较大的施工空间，若大管风管所设置定位的上方有无压排水管时，则将大管风管定位设置于排水管之下，若大管风管所设置定位的上方没有无压排水管时，则将大管风管尽量贴梁底定位；

完成无压排水管及大管风管的定位工作后，对有压水管、桥架进行定位；

在步骤碰撞检测中，具体还包括以下步骤：根据碰撞点的情况对各类管道的BIM模型进行调整优化，对模型中各管道存在的重合、冲突部位进行修改；其中，对模型中各管道部位进行修改时，小口径管道避让大口径管道，临时管线避让长久管线，有压管道避让无压管道，金属管道避让非金属管道，低压管道避让高压管道，少附件管道避让多附件管道；

在消防水管以及冷冻水管为同管径时，消防水管避让冷冻水管。

2.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于：在步骤模型构建中，具体还包括以下步骤：

利用Revit软件对结构、建筑、暖通、给排水和电气各专业进行模型搭建并生成各专业结构的三维BIM模型；

利用不同的颜色对个专业结构的三维BIM模型进行区分，模型颜色按照专业系统划分，包含管径、管道类型、材质信息。

3.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于，对有压水管、桥架进行定位时，将保温管靠内定位设置，将金属管道靠内定位设置，将大管靠内定位设置，将小管靠外定位设置，将支管少、检修少的管道靠内定位设置，将支管多、检修多的管道靠外定位设置。

4.如权利要求3所述的一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于，管道并排排列时，管道距墙、柱以及管道之间的净间距不小于100mm。

5.如权利要求3所述的一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于，电气管线在进行整合定位设置时远离热水管道的上方及水管的垂直下方。

6.如权利要求3所述的一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于，强电线路与弱电线路在进行整合定位设置时设置在不同的电缆槽内并且间隔距离设置。

7.如权利要求6所述的一种基于BIM技术的综合管廊管线避免碰撞的排布方法，其特征在于：在步骤排布安装中，根据实际施工情况对BIM模型中管道的安装位置进行矫正，矫正区间为±5cm。