随着我国建筑行业的快速发展，以及业主对项目建设标准的日益提高， BIM 技术在建筑工程项目中得到了广泛的应用。其中，基于 BIM 技术的协同设计功能和可视化功能解决了二维管网综合设计过程中存在的各专业之间缺少沟通，管线碰撞点无法确定和管线密集处二维图纸表达不清等诸多问题。
BIM 技术的协同设计功能为各专业提供了统一的信息交流平台，将建筑、结构、机电各专业作为整体进行管网综合设计，保证各专业设计信息的共享，提高专业间沟通效率。
BIM 技术的可视化功能可直观地观察管线系统与建筑主体之间的相对空间位置，快速地查找到管线碰撞或管线布置不合理的位置，避免由于管线碰撞造成的现场返工。
本文采用基于 BIM 技术的 Revit 软件搭建了大连星海湾金融商务区某地下三层车库和超市项目的全专业 BIM 模型，结合 Naviswork 软件的碰撞检测功能解决机电专业的管线碰撞问题，优化管网综合三维模型，最后实现全专业管网综合 BIM 出图。树上鸟教育暖通设计在线教学杜老师。
一、协同设计的工作模式
基于 BIM 技术的 Revit 软件为协同设计提供了链接模式和工作集模式两种协同工作模式。工作集模式是一种实时协同设计模式，工作组成员对同一BIM 模型进行设计，成员间可借用和修改属于对方的图元进行交叉设计，通过模型信息的实时同步，满足工作集之间信息共享。链接模式是一种外部链接方式，模型与链接模型之间相互独立，链接模型只作为可视化和空间定位的参考。
基于 BIM 技术的管网综合设计在于解决机电各专业之间管线碰撞，因此，机电专业内的给排水、暖通、电气专业在一个中心文件内协同设计。机电BIM 模型创建阶段，通过工作集同步的模式更新机电中心文件模型信息；碰撞检测阶段，各工作集之间可修改对方的图元，便于解决管线的碰撞。
建筑模型与机电模型采用链接方式协同，以避免机电专业在建模阶段与建筑结构模型之间存在的不协调问题。建筑模型（包括结构梁、柱等结构构件）作为链接文件链接至机电模型中，构成完整的建筑信息模型，实现建筑、结构、机电全专业的协同设计。
二、协同设计在某管网综合项目中的应用
（1）项目概况
大连星海湾金融商务区项目共地下三层，总面积为 89960m2。地下二、三层平时为车库功能，地下三层局部 12000m2 战时为 6 级二等人员掩蔽所。其中，地下一层共 8 个防火分区，其中北侧三个防火分区为超市，其余五个防火分区为车库功能。地下二、三层层高为 4.2m，地下一层平均层高为 5.4m。车库上为 7 栋高层住宅和 3 栋独立公建。
地下车库的管线和地上单体所有入户管线均布置在地下车库内，各类桥架、风管、水管种类繁多且分布密集，采用传统二维管网综合设计较为困难。经与业主沟通后，本项目采用基于 BIM 技术的 Revit 软件进行全专业的三维管网综合设计。
（2）协同设计模式在项目中的应用
本项目信息模型的信息量较大，设计者根据建筑楼层将项目拆分成三部分，每楼层分别建立独立的建筑专业和机电专业中心文件，建筑和机电专业设计师在各自的中心文件内搭建 BIM 模型，机电专业内根据区域功能不同划分工作集，以开关工作集的方式显示各专业的模型信息，保证专业内的协同设计。建筑模型和机电模型搭建完成后，建筑中心文件和机电中心文件以链接模式进行协同设计。
本项目结合了链接模式和工作集模式两种不同的协同设计方式，以完成三维管线综合模型的搭建，模型碰撞检测和模型优化的目的。
（3）Revit-MEP 模型的建立
1）创建项目样板
BIM 信息模型搭建之前，各专业制定符合设计院出图标准的项目样板和视图样板。其中，项目样板包括项目单位、项目信息、对象样式、填充样式、线性、线宽、线样式、尺寸标注样式，文字样式等常用设置。视图样板包括平面视图、剖面视图和三维视图等视图样板。制定完整清晰的样板文件，保证工作组成员设计标准的统一，省去后续重复性工作，提高 BIM 设计的效率和质量。
2）链接建筑模型
通过 Revit MEP 软件中的机电样板文件新建机电项目，并将建筑模型链接至机电模型内，链接过程中，定位时选择“自动 — 原点到原点” 保证建筑模型和新建机电模型为同一个原点。通过“复制 /监视”链接的建筑模型的轴网、标高，创建属于机电模型的楼层平面和楼层标高。
3）工作集划分
中心文件工作集的创建可根据专业划分，可将机电模型划分为给排水、暖通、电气三个工作集，每个专业在各自的工作集内建模，此种划分工作集的方法适用于模型信息量较小，设计人员较少的工程。工作组成员也可据项目的系统分类划分工作集，比如，暖通专业的送排风系统划分一个工作集，采暖供回水系统划分一个工作集。
本项目机电各专业的设计内容主要按超市、车库和人防区功能不同划分。比较分析后，本项目地下一层超市区和车库区给排水、暖通、电气 3 个专业分别设置 2 名设计人员，划分 6 个工作集。地下二层仅为车库功能 3 个专业各设置 1 名设计人员，划分 3 个工作集；地下三层车库区和人防区 3 个专业各设置 2 名设计人员，划分 6 个工作集。
4）三维建模
占用各自工作集的成员将二维 CAD 图纸导入到 Revit MEP 相应的楼层平面视图中。根据二维图纸，在 Revit MEP 平面视图中绘制管道、风管、桥架等机电各专业的设计内容，并赋予管线初始标高。BIM 建模之前，业主给出了地下管网综合施工单位的进场顺序，依次为消防单位、通风单位、电力单位、热力公司和自来水公司。
机电建模的管线初始标高根据施工队的进场顺序设置，梁下 200mm 布置喷洒管道和消防主管，通风风管和电气桥架在喷洒管道下敷设，其余热力、给水等管道在管线的最下方。
（4）碰撞检测与模型优化
1）碰撞检测
BIM 模型搭建完成后，结合 Naviswork 软件的碰撞检查功能对 BIM 模型进行碰撞检测。首先将机电模型与链接的建筑模型碰撞检测，解决机电模型与结构梁、柱的碰撞，管线穿剪力墙处，预留墙体开洞条件。机电专业之间的管线碰撞检测根据有压管让重力管，小管让大管的避让原则，确定出本项目管线避让优先级，依次为重力排水管、风管、大尺寸电气线槽和桥架、热力管道、消防干管、小尺寸电气线槽和桥架、压力给、排水管和喷洒管。
根据管线避让优先级，对机电模型图元逐一碰撞。通过碰撞检测报告提供的碰撞图元 ID 号，修改碰撞点，经过多轮碰撞检测，解决管线所有的碰撞问题。本项目共解决管线碰撞点 4117 个，其中地下三层解决碰撞点 1623 个，地下二层解决碰撞点 1201 个，地下一层解决碰撞点 1293 个。表 1 列出地下一层管线碰撞顺序和碰撞点数量。
2）模型优化
在管线碰撞检测的基础上，进一步实现空间净高的优化，按照以下三个原则对 BIM 模型进行优化。
a、管道密集区域，通过剖面视图和三维视图综合分析管道的空间关系，保证管线空间关系表达更为清晰，如图 1 所示；
b、机电管线的综合布置应考虑预留管线安装及检修的空间，如图 2 所示；
c、相同专业的管线尽量布置在一起，便于现场支吊架的设置，减少工程造价，如图 3 所示。表 2 给出 BIM 优化前后主要区域空间最小净高对比。
三、管综 BIM 出图
管综优化完成后，对模型信息进行标注，给出所有管线的尺寸和标高，完善各专业二维图纸表达，管线密集区域给出平面图对应的剖面和三维视图。基于 BIM 技术的管网综合图纸包括：全专业管线综合平面图，全专业管线综合剖面图，机电分专业管线平面定位图，土建专业墙体留洞图。
四、协同设计工作流程
本文经过对某地下三层车库和超市管网综合项目 BIM 设计，比较了链接模式和工作集模式的优缺点，总结出针对基于 BIM 的协同设计在管网综合项目中应用的工作流程，图 4 给出了基于 BIM 技术的协同设计工作流程。
五、结论
基于 BIM 技术的管线综合设计，将不同专业的设计成员联系在一起，在同一个平台上进行管网综合项目全专业设计。相比以往多专业协同线性的工作模式，基于 BIM 的多专业协同设计工作模式能让各专业进行更多沟通，进而快速、高效、精确地设计。
本文以某地下三层车库和超市管网综合项目为研究对象，按楼层分别建立建筑和机电中心文件，搭建了建筑、结构专业和机电专业 BIM 信息模型，将 BIM 协同设计的工作集模式和链接模式应用于本项目中。通过对管网综合项目的 BIM 设计，本文得到以下结论：
本文通过比较基于 BIM 协同设计工作集模式和链接模式的优缺点，针对某管网综合项目，采用工作集模式和链接模式协结合的协同方式，总结出基于 BIM 技术的协同设计在管网综合项目中应用的工作流程。
利用 Naviswork 软件的碰撞检测功能，对某地下三层管网综合项目 BIM 模型就行碰撞检测。解决地下三层管线碰撞点合计 4117 个，实现整个模型管线的零碰撞，避免由于管线碰撞造成的现场返工，提高施工效率，节省造价。
利用 BIM 的可视化功能，优化了管网综合管线的平面走向和标高，经过与二维设计图纸比较，优化后的 BIM 管综模型车库区净高提高约 200mm，超市区净高提高约 300mm。
基于 BIM 技术的三维管网综合设计给出了所有管线的平面位置和竖向标高，解决了管线的交叉碰撞问题，保证土建预留洞口的准确，有效地指导了管线和设备的现场安装。同时，本项目实现了全专业管综三维 BIM 出图，图纸表达更为清晰，提高图纸实际使用效率。
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