基于BIM的建设工程消防设计审核策略研究.doc

基于BIM的建设工程消防设计审核策略研究李 璞1,2，米广晓2，李倩文3(1.中南大学消防工程系，湖南长沙，410000；2.开封市消防支队，河南开封，475000；2.郑州市消防支队，河南郑州，450000）摘要：鉴于我国建设工程大量涌现，消防设计审核任务愈加繁重与建设工程消防设计审核缺少标准化、自动化、规范化的技术支撑之间的矛盾，研究新的建设工程消防设计审核模式显得尤为迫切。基于此，本文提出将建筑信息模型（BIM）技术、互联网、计算机等先进信息技术与建设工程消防设计审核相结合，研究了BIM技术在建设工程消防设计审核中的应用，认为该技术能够为设计审核提供可视化、信息化、性能化的解决方案。并在此基础上，提出了基于BIM的消防设计审核流程，认为基于BIM的建设工程消防审核模式提高了设计审核的科学水平，对于推动建设工程的消防安全水平具有一定理论意义和实践价值。关键词：建筑信息模型；建设工程；消防设计；审核中图分类号：X932 文献标志码： 文章编号：Study on the Strategy of the Auditing Checking of Fire Protection Design of Building Project based on BIMLi Pu1, 2, Mi Guangxiao2, Li Qian-wen3(1. Department of Fire Engineering Central South University, Hunan Changsha 410000, China;2. Kaifeng Fire Brigade, Henan Kaifeng 475000, China;3. Zhengzhou Fire Brigade, Henan Zhengzhou 475000, China)Abstract: Along withbuilding projectsmassiveappearances, the contradiction between the heavy workloads of the auditing checking of fire protection design and the lack of standard, automatic and normalized technical support isbecoming more and moreserious. Therefore, the study on the new model of the auditing checking of fire protection design is necessary. In the present study, the strategy of the auditing checking of fire protection design of building project based on BIM is studied. The strategy combines the BIM, Internet, computer and auditing checking. The application of BIM in the auditing checking of fire protection design of building project is researched. The research shows that the strategy based on BIM is visualization, informatization and performance. Basing on the research, the procedure of the auditing checking is developed. The strategy developed in the study can improve the scientific level of the auditing checking of fire protection design, which is theoreticalsignificantand practicalvaluable to some extent.Keywords: building information modeling; building projects; fire protection design; the auditing checking0 引言建设工程消防设计审核是消防监督管理工作中的关键环节1，其目的在于及时发现设计中存在的消防技术问题和先天缺陷，并在建设项目施工前给予纠正，对杜绝先天性火灾隐患和避免消防违章建筑起着至关重要的作用。随着我国经济的快速发展和科技的不断进步，城市建设进入快速发展轨道，新建、扩建、改建工程大量涌现，建设项目数量急剧攀升，尤其是大跨度、大容量、高层地下建筑层出不穷2，且该类建筑技术要求严格、图纸设计复杂、审核任务繁重，而消防部门的建设工程审核人员经办一个项目的审核时间和精力有限，导致极易出现错审、漏审现象，这势必会对建筑工程的消防安全造成重大影响，负责审核的消防工作人员也将负担沉重的监管压力。同时，由于传统的消防设计审核模式主要靠人工核对查找设计缺陷，缺少标准化、自动化、规范化的审核技术支撑，长期在一种较为杂乱，不系统的形式下进行，受现役人员编制、行政审批时限和人员业务素质等因素的限制，导致建设工程审核不可避免的存在人为主观因素，严重影响了审核工作的科学性和可靠性平3。因此，为了更好的预防和控制错审、漏审现象的发生，研究高效、准确的建设工程消防设计审核策略是十分必要和紧迫的，基于此，本文提出了信息化的解决方案，即将建筑信息模型（BIM）、互联网、计算机等先进信息技术与建设工程消防设计审核相结合，试图提出一个更科学、高效、可靠的设计审核模式，如图1所示。图1 基于BIM的消防设计审核模式示意图Fig.1 The strategy of the auditing checking of fire protection based on BIM1. BIM技术在消防设计审核中的应用建筑信息模型(BIM)是以建筑工程项目的各阶段的各项相关信息数据作为基础建立的建筑模型4。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点5。即利用三维建模技术建造整个工程的三维数字工程模型，BIM技术在消防设计审核中的应用然后在工程的不同阶段(规划、设计、建造和运营维护阶段)向模型中添加工程的所有相关信息，形成一个工程信息数据库，并通过网络充分共享，以达到信息的无损传递。1.1可视化设计与传统CAD绘图相比，BIM是一种高度可视化的工具。如果把传统二维CAD图纸比作建筑心电图、X光和B超照片的话，那么BIM就相当于包括了建筑所有几何、物理、功能等完整数字信息的DNA6，如图2图所示为某教学楼BIM模型7。建设工程审核人员可以从任意角度查看任意专业的三维模型，直观地读取设计者的意图，在虚拟建筑空间中检查体验各项设计性能参数，快速、全面的查找设计错误。审核人员还可以通过软件自动生成任意位置的平、剖、立面图，且其中的模型图依然携带建筑规格、标高、材质等所有既有信息。基于BIM的消防设计审核将由审核人员对信息理解错误造成损失降到最低，极大的提高了工作效率。图2 某教学楼BIM模型图Fig.2 The BIM model of a teaching building1.2信息化建模传统的CAD图纸审核中，审核人员仅能从图纸说明中获得建筑构建的一些基础信息，且根据不同设计单位的习惯对信息的标注的详细程度也不尽相同。而建筑信息模型(BIM)是一个包括了建筑各阶段各专业信息的综合模型，审核人员不但可以在建筑的设计阶段通过模型获取任何构建、设备的几何、材料、光源、视角等基础信息，还可以在建筑的施工、验收、运行等阶段实时获取建筑构建、设备的厂家、施工人员、材料检验、设备检测维护信息等8，如图3所示为某机房设备材料信息，真正做到建筑全生命周期的终身消防监督。 图3 某机房BIM模型设备材料信息Fig.3 The equipment information in an engine room BIM model1.3 性能化审核（1）碰撞检查众所周知，建筑的设计是一个由建筑、结构、水暖电等多专业人员共同设计的过程。设计过程中，虽然项目的目的是唯一的，但由于多专业设计人员参与其中，各设计人员对项目的理解不同，设计思路各有差异，且由各专业组成的几何关系、管线排布错综复杂，往往导致设计无法协调一致。传统二维图纸设计中，一般由建筑专业首先设计建筑图纸，结构、水暖电等专业再根据建筑图纸进行各专业设计，各专业设计图纸完成后，再由总图工程师发现和解决不协调问题，然后召集各专业工程师进行修改，修改完成后投入项目使用时，施工单位又针对蓝图进行详细校核，发现问题再进行图纸会审，而在整个施工过程中设计院基本不参与项目的生产过程。且即使在设计阶段尽力做到各专业协调，在施工阶段图纸会审当中仍会发现众多冲突位置，并一直伴随着整个施工的阶段9。因此，传统施工过程中，有时需要付出几十万甚至上百万元的代价来弥补由几何冲突、设备管线碰撞而引起的拆装、返工及浪费。BIM技术可以从项目的设计阶段开始就完全避免这种浪费10。应用BIM技术进行三维管线的碰撞检查，可以彻底消除硬碰撞、软碰撞、优化空间、管线排布，减少在施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。碰撞检查时，选择需要检测的内容选项，系统即可自动运行碰撞检查的功能，从而发现管线的碰撞及时修正，图4为使用BIM软件对模型进行碰撞检查并生成报告的示例7。另外，审核人员提出某专业修改意见后，系统也能及时检查出该专业设计变更与其他专业的冲突。 图4 某教学楼BIM模型碰撞检查结果Fig.4 The checking results of a teaching building BIM model（2）规范审查传统的设计审查是设计审核人员通过人工核对CAD图纸查找设计缺陷，这就造成在审核任务繁重或图纸设计复杂时，许多问题靠人工无法全部检查出来。BIM技术能够为设计审核人员完成重复的基础性审查，使审核人员将更多精力集中于技术性审查，提高设计审查的效率和准确性。如在进行安全疏散的合规性检查时，传统审核模式需要设计审核人员人工计算建筑面积、疏散宽度，并逐一测量疏散距离和宽度；而在BIM审核模式下，软件可以自动计算建筑面积、疏散宽度、距离，设计人员只需要设置规范的极限值，软件就可以自动审查并标注出不符合规定的设计。另外，在进行自动喷水灭火系统审查时，传统模式需要审核人员逐一核对喷头的布置位置是否合规，且只能根据经验大致审查系统的完整性以及管径布置的合规性；BIM模式下，审核人员只需要合理设置审查规则，软件就可以自动检查自动喷水灭火系统设计的完整性、合规性，并标注出不合理设计。图5为某BIM模型的规范检查结果，如图所示软件将审查结果分为严重、中等、低微三类错误10。严重错误是指有关技术标准强制性条文规定的内容，中等错误类是有关技术标准中带有“严禁”、“必须”、“应”、“不应”、“不得”要求的非强制性条文规定的内容，低微错误是指有关技术标准中带有“宜”、“不宜”要求的非强制性条文规定的内容。表1为BIM技术可以解决的消防规范检查问题。图5 某BIM模型规范检查结果Fig.5 The analysisresults of a BIM model表1 BIM技术可以解决的消防规范检查问题Table 1 The analysis enabled by BIM检查项目检查内容耐火等级建筑构件燃烧性能是否合规总平面布局和平面布置1. 防火间距是否合规2. 消防车道是否合规防火、防烟分区和建筑构造1. 防火、防烟分区是否合规2. 防火、防烟分隔是否完整3. 防火、防烟分隔物（防火墙、防火门、防火卷帘等）是否合规安全疏散1. 安全疏散距离是否合规2. 安全疏散宽度是否合规3. 疏散门的宽度、朝向是否合规4. 疏散楼梯间、楼梯设置是否合规消防给水和灭火设备1. 室内、外消防给水系统设置是否合规、完整（用水量、消火栓布置、管网布置等）2. 自动喷水灭火系统设置是否合规、完整（管网、喷头布置等）3. 临时高压给水系统设置是否合规、完整4. 其他自动灭火系统设置是否合规、完整防烟、排烟和通风、空气调节1. 自然排烟口布置、面积是否合规2. 机械排烟系统设置是否合规、完整（风量、管道、风机、风口设置等）3. 机械防烟系统设置是否合规、完整4. 通风和空气调节系统设置是否合规、完整电气1. 供配电系统设置是否合规、完整2. 配电线路布置、材料选择是否合规3. 火灾应急照明、疏散指示标志、灯具设置是否合规4. 火灾自动报警系统设置是否合规、完整5. 火灾应急广播等其他电力系统设置是否合规、完整（3）火灾模拟在传统的火灾模拟中性能化分析人员需要根据CAD图纸在火灾模拟软件中建立建筑模型，然后根据调研和经验设定建筑材料、构建参数，最后再根据建筑的使用功能估算火灾荷载、假定火灾场景。这种模拟方式不仅费时费力，而且由于后期施工、运行过程中不断变更设计及使用功能，往往造成设定值与实际值不一致，导致火灾模拟结果不可靠。基于BIM的火灾模拟，不需要重新建立建筑模型、设定材料参数，软件可以建筑的不同阶段根据BIM模型自动计算火灾荷载，性能化分析人员仅需要设定火灾场景就可模拟出更接近实际的火灾，如图6所示。另外，可以将BIM模型导入专业的逃生分析软件中，并通过对各类不同人群逃生能力进行设置，模拟整个建筑物在紧急情况下的人员疏散情况，也可以模拟各种预先设置的疏散方案，再根据模拟结果优化方案，得到最佳疏散方案11。 图6 某BIM模型火灾模拟Fig.6 The fire dynamic simulation of a BIM model2. 基于BIM的消防设计审核流程图7 基于BIM的消防设计审核流程图Fig.7 The procedure of the auditing checking of fire protection design通过以上研究表明，BIM技术能够为消防设计审核提供一个更科学、高效、可靠的设计审核模式。据此，本文提出基于BIM的消防设计审核流程，如图7所示，建设单位申报设计审核后，通过互联网或综合审图平台将设计单位提供的BIM模型交付消防设计审核人员审核，审核人员接到审核任务后首先通过相关BIM软件进行碰撞、规范检查，然后对设计模型进行必要的人工技术审查，在遇到超规范技术难题时可以使用软件进行火灾、疏散模拟，最后将软件和人工检查发现的问题进行汇总，出具审核意见书。3. 结论本文将建筑信息模型（BIM）、互联网、计算机等先进信息技术与建设工程消防设计审核相结合，提出的基于BIM的建设工程消防设计审核模式，利用互联网技术将建筑信息充分共享，以达到信息的无损传递，实现审核、设计人员多专业间的协调沟通，及时发现、调整设计问题；利用BIM技术进行碰撞性检查，自动查找并反馈各专业设计间的冲突；利用计算机的计算分析能力对三维建筑信息模型进行基础的规范检查，方便建设工程审核人员直观、快速、全面的查找设计错误。基于BIM的建设工程消防设计审核模式实现了消防设计审核的准确、及时、科学和高效，能够提高建设工程消防设计审核的科学水平。参考文献1 范平安.对建设工程消防设计“审”与“验”的思考J.消防科学与技术, 2010, 29(3): 263-265.Fan Pingan. Discussion about the examination and acceptance of fire projection design of building projectJ.Fire Science and Technology, 2010, 29(3): 263-265.2 李犁.基于BIM技术建筑协同平台的初步研究D.上海:上海交通大学, 2012Li Li. The Preliminary Research on Building Collaborative Platform Based on BIM TechnologyD.Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2012. 3 王平,支援.新消防法关于消防设计审核与验收工作改革的研究J.中国安全科学学报, 2009, 19(3): 98-102.Wang Ping, Zhi Yuan. Study on the innovation of New “Fire Law” about the Auditing and Acceptance Checking of Fire DesignJ.China Safety Science Journal, 2009, 19(3): 98-102.4 清华大学BIM课题组. 中国建筑信息模型标准框架研究M.北京:中国建筑工业出版社, 2011.Tsinghua University BIM Research Team. Research of Chinese Building Information Modeling Standard FrameworkM.Beijing: China Building Industry Press, 2011.5 于金勇,林敏.BIM技术在地铁安装工程中的应用J.土木建筑工程信息技术, 2013, 5(2): 86-91.Yu Jin, Lin Min. BIM Applications in Subway InstallationJ.Journal of Information Technology in Civil Engineering and Architecture, 2013, 5(2): 86-91.6 郑聪.基于BIM的建筑集成化设计研究D.长沙:中南大学, 2012Zheng Cong. BIM-based Construction Integrated DesignD.Changsha: Central South University, 2012.7 王君峰.Autodesk Revit机电应用之入门篇M.北京:中国水利水电出版社, 2013.Wang Junfeng. Autodesk Revit Introduction to Mechanical and Electrical ApplicationsM.Beijing: China WaterPower Press, 2013.8 何关培.BIM总论M