傅尧华
（浙江华洲国际设计有限公司 浙江杭州 311000）
摘要：随着建筑行业不断发展,建筑项目规模、形态及功能日渐复杂,基于传统建筑电气设计模式已经无法满足现代建筑发展需求,在很大程度上阻碍了电气系统在使用中发挥积极作用,而BIM作为一项崭新模型构建技术,在建筑电气设计中应用,能够显著提升建筑电气设计质量,确保其价值得到有效发挥。本文主要对BIM技术在电气设计中的应用特点及其应用优势进行探讨,并浅谈BIM技术在建筑电气设计环节中应用的流程和特点,望能对电气设计师在今后的电气设计中使用BIM技术提供一定的参考。
关键词：建筑电气；设计；BIM技术；应用
一、BIM在建筑电气中的应用
1.BIM概念
BIM是一种全新的建筑设计、施工和管理的方法，以三维数字技术为基础，将规划、设计、建造和运营等各阶段的数据资料，全部包含在3D模型之中，让建筑物整个生命周期中任何阶段的工作人员在使用该模型时，都能拥有准确完整的数据，帮助项目设计师提升决策的效率与正确性。
2.BIM技术在电气设计中的应用
现阶段电气专业BIM技术应用主要有配电设计、照明设计、消防设计、弱电设计和三维碰撞检查。在配电设计中，电气专业可以通过BIM技术的协同功能，搜集暖通专业和给排水专业的动力条件，应用BIM技术的检查功能可以查看动力回路是否完善。当动力条件改变时，配电系统也会自动调整，这就避免了以前二维设计时错、漏动力条件的情况，在生成的配电系统中，软件可以自动对负荷进行三相平衡调整，大大加强了供电质量。在照明设计中，设计人员可以按照规范先设定每个功能房间的照度标准值，在布置灯具时可以实时查看设计是否满足规范要求，加快了设计速度，提高了设计质量；在消防设计中，应用BIM软件的检查功能，可以查看火灾探测器的保护是否满足规范要求，软件还可以搜集暖通专业、给排水专业和电气专业的消防联动条件，使电气专业的消防设计更可靠、安全；在三维碰撞检查过程中，电气专业的强电和弱电桥架根据三维模型的分析，对碰撞点进行调整，满足现场施工要求，这些在二维电气设计时是无法实现的。
二、基于BIM的电气设计在应用流程中的变化
在基于BIM的设计中，电气专业依然存在初步设计阶段和施工图设计阶段，在某一个具体设计阶段内，专业内、各个专业间可以共享BIM模型，从而避免了重复建模和设计信息的丢失错漏。
1.传统电气设计流程
传统的电气设计流程基于二维图样，如图1所示。电气专业基于建筑专业的设计提资及设计任务书开始设计准备工作，并对建筑专业和其他专业的设计方案进行复核确认，提出本专业的技术参数及要求，然后开展基于二维图样的电气设计制图工作。在此过程中，电气专业需与其他专业相互提资。在设计完成后，随后进行审批、交付和归档。
从工作流程的角度看，包括设计准备、电气设计、校审、交付和归档。在设计准备过程中，电气专业除需确认建筑专业提供的资料外，也需要将本专业的设计参数及要求通过提资的方式告知其他专业，作为设计依据。
从数据传递的角度看，专业间仅存在定期、节点性的提资活动，通过图样传递设计信息的传统方式，无法实现实时的数据共享。图样间缺乏相互的关联性，容易造成不同图样表达不一致的问题。
2.基于BIM技术电气设计流程
基于BIM技术的设计模式下，工作流程和数据传递方面会有明显的改变，明显提升设计质量。从工作流程的角度看，基于BIM技术的工作流程将划分为六个环节，包括设计准备、电气设计、综合协调、二维视图生成及调整、设计校审、交付和归档，如图2所示。
与传统的工作流程相比，主要发生了以下变化：①电气专业与各专业协调工作将贯穿于整个设计流程中。在电气设计过程中可以实现实时协调，可以避免或解决设计的冲突问题。②增加了二维视图生成和调整过程。创建电气设计模型之后，传统的设计制图过程转变为由模型生成二维视图过程，由于生成的二维视图与现阶段执行的设计深度要求不符，还需对生成的二维视图进行深化调整。
从数据传递的角度看，实现了电气专业与其他专业随时的数据传递与交换。BIM模型和二维图样将同时交付供施工阶段使用，实现数据的共享。从工作成果的角度看，模型与所生成的相应图样准确一致，减少了错、漏、碰和缺等现象，为施工图阶段提供了更准确的设计图样。
三、基于BIM的电气设计与其他专业的协同优势
在基于BIM技术的设计模式下，电气专业与各专业之间的协调工作将贯穿于整个设计流程中，整个设计基于BIM技术整合于一个共享的建筑信息模型中，因而电气专业与各专业间的冲突会直观地显现出来，电气工程师可在三维模型中随意查看并准确查到可能存在问题的地方，及时调整自己的设计，从而使得设计的修改变得更容易。
在设计过程中，由于所有专业都通过统一的BIM模型，随时了解整体的空间布置情况，在确定变/配电室、各弱电机房（包括消防控制室、安防监控室、电视机房和电话网络机房等）、电气（强电、弱电）竖井的位置和尺寸、设备运输通道、维护通道以及各电气设备位置时，可以发现并及时解决与专业内或与其他专业之间的冲突，可直接读取模型中结构梁、板、柱和结构墙的信息，减少了电气专业与其他专业沟通协调的时间，大大降低了发生设计冲突等问题的可能性。
另外，三维管线综合碰撞检测是基于BIM技术电气设计中一个较为突出的特点和优势。由于大型、复杂的建筑工程设计中常常出现的管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况，给施工带来麻烦，造成返工或浪费，甚至存在安全隐患，而采用BIM技术进行三维管线综合设计方式可以实现全面检测管线碰撞、准确定位管线标高、准确控制层高、动画漫游和3D校审等功能，这是电气专业应用BIM技术的一大亮点。总结BIM在实际项目中的应用，BIM技术应用于电气设计与其他专业的协同工作中应该注意以下问题：
1）BIM模型数据输入前，要考虑模型结构和组成的正确性及协调一致性，如果模型有重要的结构错误，就不能可靠地使用该模型所包含的信息。
2）应统一文件命名规则，统一建模规则。输入BIM模型数据时，应对电气元素合理分组，电气元素参数规则应满足分类编码标准，应保证电气元素数据准确性和电气元素之间数据的关联性，提高模型数据的重用率。
3）电气专业可以采用其他专业的电气提资数据，保证数据的完整、一致、关联、通用、可重用和轻量化等。不同模型数据的对象在不同阶段划分不同，可以制定计划来规定每个阶段输入的数据内容。
4）BIM模型数据的输出主要作为完整的数据资源，供建筑的不同阶段和不同用途使用。为了保证数据的完整性，应保持原有的数据格式，尽量避免数据转换造成的数据损失。BIM数据生成时需采用支持BIM数据的国际标准格式IFC软件，按照IFC的规则来保存BIM数据。IFC是与BIM数据相关的唯一国际标准，可以作为BIM基本标准使用，所有的BIM软件都通过IFC标准来转化数据。除了IFC格式外，由于用途不同，gbXML、IFCXML等标准格式也可以被使用。
5）在输出BIM模型前，应当在建模工具内或使用模型检查工具进行检查。由于设计交付的目的、对象和后续用途的不同，不同类型的设计模型，应规定其适合的数据输出格式，并保证数据的质量。模型数据文件名应按照一致性原则进行制定。
四、实际项目中的BIM应用
1项目概况
本项目选址于青岛市李沧区百果山森林公园，是青岛世园会中的1个展馆。睡莲博物馆项目方案灵感来源于睡莲，由不同弧度的曲面片墙组成，形态内敛而沉静（图3）。由于BIM技术的使用，在设计阶段就对设计进行了建筑可持续性的优化，将其打造成绿色生态低碳建筑，符合世园会的主题理念。
2建筑信息模型的建立
建筑信息模型的建立是其应用的前提，通过对睡莲博物馆的BIM构建，了解到BIM介入到设计中可以提高信息的集成程度，而且较为符合设计师的设计习惯，在信息的使用上较传统设计模式更为自然，设计中输入的信息可以直接提取用于建筑性能分析，建筑效果表达甚至于建筑全生命周期的其他阶段，满足基于建筑全生命周期设计的技术要求。最终构建出睡莲博物馆全专业建筑信息模型见图4。
3BIM在项目中的应用实践
3.1可视化设计
在完成了睡莲博物馆项目整体BIM模型的建立后，将睡莲博物馆BIM模型导入到可视化软件lumion进行漫游动画制作。建筑外观及室内效果都得到较为理想的呈现，而且更接近于实际建起来的建筑效果，让业主方得以更全面地了解此项目的全面的形象以及使用的感觉。
3.2协同设计
在BIM核心建模软件Revit中，协同设计有两种模式：使用链接文件进行模型整合；通过Revit中的协作功能在网络上进行协作设计。
在睡莲博物馆项目中，进行了协同设计的尝试，使用的是第一种协作模式：使用链接文件进行模型整合，将整体模型分成几个组成部分，分给不同设计人员来建模，再将模型通过链接的方式进行整合。随着建筑工程复杂性的增加，跨学科的合作成为建筑设计的趋势。建筑信息模型为传统建筑工种提供了一个良好的技术协作平台，如结构工程师改变柱的尺寸时，建筑模型中的柱也会立即更新，而且建筑信息模型还为不同的生产部门，甚至管理部门提供了一个良好的协作平台。
3.3碰撞检查
在睡莲博物馆项目中进行了碰撞检查的试验，通过将BIM模型导入到Nabisworks进行碰撞检测。在此软件中，可以通过两种方法进行测试：①通过漫游功能通过观察进行碰撞检查；②通过软件自带的功能进行自动的碰撞检查。
通过BIM的介入，管线综合可以通过系统对各专业模型碰撞的检测进行，从而提高了管线综合的效率与精度。这不仅能很及时地排除项目施工环节可能遇到的碰撞冲突，大大减少由此产生的变更申请单，而且显著提高了施工现场的进度，降低了施工协调所产生的成本。
结语
随着BIM技术在工程建筑领域的不断发展，BIM技术在建筑电气方面的应用成为大势所趋。BIM技术的特点是使设计精细化、可视化，增强了专业内和专业之间的协同能力，减少了设计冲突等问题的发生，而且管线综合碰撞检测是BIM技术应用的一大亮点。如今，BIM对电气专业的产品极其丰富，但是缺少信息的建筑模型只是一个没有灵魂的壳。电气产品信息库的建立及更新是一项巨大的工程，基于BIM技术的建筑电气设计应用势必将会对传统的电气设计工作带来巨大的冲击。
参考文献
[1]尹航．基于BIM的建筑工程设计管理初步研究[D]．重庆：重庆大学，2013．
[2]王东，毛亮．BIM在非线性建筑设计中的应用[J]．数学技术与应用，2013．
[3]清华大学BIM课题组．设计企业BIM实施标准指南[M]．北京：中国建筑工业出版社，2013．
作者简介
傅尧华（1981.01-），男，浙江东阳人，福州大学安全工程本科，工程师，单位：浙江华洲国际设计有限公司，研究方向：建筑电气设计
论文作者:傅尧华
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/6/30
标签：模型论文; 建筑论文; 数据论文; 技术论文; 电气设计论文; 专业论文; 电气专业论文; 《电力设备》2016年第9期论文;