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    4.BIM消防行業(yè)應用展望

 

    消防工程作為建筑工程的重要一環(huán)，貫穿建筑設計、施工及運營(yíng)維護整個(gè)生命周期，筆者根據消防工程多年的實(shí)踐經(jīng)驗圍繞BIM技術(shù)特點(diǎn)展開(kāi)探討B(tài)IM技術(shù)在消防行業(yè)各階段可能的應用，拋磚引玉，以利用BIM技術(shù)提升消防設計、施工驗收、消防安全管理的精細水平，進(jìn)而提高建筑的整體消防安全水平。

 

    4.1.消防設計階段

 

    1.消防設計復核

 

    傳統的消防設計復核首先要了解建筑的基本情況，這就需要復核建筑的總平面圖、平面圖、立面圖、剖面圖來(lái)獲取建筑的二維信息，通過(guò)二維的圖紙在腦海中想象出三維的建筑特征，再對建筑消防設計的合規性進(jìn)行審查，拿一棟50層的超高層項目來(lái)說(shuō)，其主要的圖紙就多達200份，消防審批部門(mén)需要針對每張圖紙進(jìn)行審查，這種傳統的復核方式是一種逆推式的重復工作，將二維圖紙還原出三維的建筑幾何體，不僅效率低下而且容易遺漏部分細節，導致先天性消防隱患的產(chǎn)生。與傳統CAD繪圖相比，BIM模型是一種高度可視化的工具，建設工程審核人員可以從任一角度查看專(zhuān)業(yè)的三維模型，直觀(guān)地讀取設計者的意圖，借助BIM模型，復核人員能夠將更多精力集中于技術(shù)性審查，提高設計審查的效率和準確性。如在進(jìn)行總平面布局合規性檢查時(shí)，傳統審核模式需要逐一測量建筑之間的防火間距，消防車(chē)道寬度、轉彎半徑、場(chǎng)地坡度等等參數，BIM模式下，審核人員只需要合理設置審查規則，軟件就可以自動(dòng)計算出相應參數指標并與設置的規范極限值進(jìn)行比較并自動(dòng)標注出不符合規定的設計，大大簡(jiǎn)化復核流程，提高審批的效率。

圖4：基于BIM的消防設計審核模式示意圖 

 

    BIM技術(shù)運用消防設計復核后，還可以在工程設計的不同階段（概念、方案、擴初）向模型中添加工程的所有相關(guān)信息，形成一個(gè)工程信息數據庫，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )充分共享，以達到信息的無(wú)損傳遞。

 

    2.消防設計優(yōu)化

 

    隨著(zhù)人們對工程建設項目規模的需求日益擴大，追求的結構形式與建筑外觀(guān)愈加復雜，企業(yè)和項目都面臨著(zhù)巨大的風(fēng)險問(wèn)題，尤其是消防風(fēng)險。BIM技術(shù)的出現極大提高了設計質(zhì)量和設計效率，并能有效克服上述風(fēng)險。比如一些體量較大的商業(yè)綜合體，其內部往往需要設置數目眾多的中庭共享空間來(lái)營(yíng)造寬敞明亮的購物空間，按照規范可以將這些共享空間設計為中庭或者帶頂棚的室內步行街，通過(guò)BIM模型，建筑師可以在方案階段提前對其進(jìn)行比較和優(yōu)化，選擇最適合項目需求的方案，避免后期設計顛覆。而到了施工圖階段，設計師還可以利用BIM模型對防火分區劃分，疏散走道寬度、樓梯位置等進(jìn)行分析和優(yōu)化，極大的提高了消防設計的質(zhì)量和設計效率。

 

    3.特殊消防設計分析

 

    隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，近年來(lái)出現了城市綜合體、候機車(chē)船樓等大型交通樞紐，這些建筑因使用功能的需要，具有體量及空間巨大等特點(diǎn)，往往難以按照現行規范進(jìn)行防火設計，此類(lèi)建筑通常需要采用消防性能化設計的方法，通過(guò)軟件火災模擬來(lái)分析建筑的安全性。以往的火災模擬通常采用FDS程序來(lái)實(shí)現，FDS程序再借助其它三維造型軟件和網(wǎng)格生成工具如Pyrosim來(lái)處理較為復雜的幾何場(chǎng)景，但由于軟件本身的局限性，所有的模型和構件信息、建筑材料參數必須重新定義，往往還會(huì )進(jìn)行一些簡(jiǎn)化，模型的精度直接影響模擬結果的可信度[4]。

 

    BIM模型是數字化的建筑中用虛擬建筑構件表達現實(shí)中建筑物的構件，所有內容都是以獨有的構件形式存在，比如墻、梁、樓板、屋頂、門(mén)、窗等。每個(gè)構件都有相應的尺寸與信息內容，將建筑信息模型直接轉換為火災模型以提高軟件模擬火災的精確性及可信度，并大大節省二次建模的時(shí)間提高建模效率。

 

    4.2.消防施工驗收階段

 

    1.設計變更校核/碰撞檢查

 

    消防工程是一個(gè)系統工程，包含水、暖、電等專(zhuān)業(yè)，傳統的消防設計流程是水、暖、電各專(zhuān)業(yè)在建筑師初步設計圖紙上進(jìn)行設備施工圖設計，各專(zhuān)業(yè)設計的圖紙之間發(fā)生沖突之后，通過(guò)協(xié)調會(huì )等形式相互提條件修改最終生成二維施工圖紙，這個(gè)階段由于缺少承包方和施工方的參與，在施工中遇到的問(wèn)題又將重新與設計單位進(jìn)行協(xié)調溝通，整個(gè)過(guò)程的工作量大且容易出現錯漏現象。而通過(guò)BIM的協(xié)同設計理念，各專(zhuān)業(yè)在同一個(gè)模型中進(jìn)行設計，可以進(jìn)行即時(shí)交流，同時(shí)，承包方和施工方能夠在模型設計階段參與，能夠對變更方案進(jìn)行校核評估，從而避免由于缺少溝通所造成的二次設計變更，提高設計效率，降低工程造價(jià)。

圖5：BIM渲染圖片    

圖6：實(shí)際施工圖片

 

    2.材料檢測

 

    BIM技術(shù)的核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術(shù)，為這一模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫，該信息庫不僅完整包含了描述建筑物構件、裝修材料的幾何信息還包括這些材料的燃燒性能、發(fā)熱量、產(chǎn)煙率等詳細參數,通過(guò)這個(gè)模型可以協(xié)助材料檢驗機構對建筑各區域的火災危險性進(jìn)行分析，確定危險區域及需要進(jìn)行燃燒性能測試的建筑構件及裝修材料范圍，同時(shí)利用BIM數據庫還可以自動(dòng)導出并生成構件/材料清單，該清單應包括材料的燃燒屬性、使用位置以及使用量，這份清單還可以作為材料送檢的依據，不僅提高了工作效率，還能幫助檢驗/審批機構加強對項目了解，降低消防審批風(fēng)險。

 

    3.竣工驗收

 

    傳統的消防驗收通常由驗收人員對照竣工圖紙根據消防驗收評定規則對建筑各單項、分項工程按照一定的抽查比例進(jìn)行驗收，其過(guò)程主要依靠驗收人員的工作經(jīng)驗進(jìn)行現場(chǎng)評判，受場(chǎng)地及時(shí)間限制往往無(wú)法對建筑工程進(jìn)行全面的驗收檢查，容易出現遺漏及誤解的情況。通過(guò)BIM模型，消防驗收人員可以指揮前方驗收輔助人員達到指定位置，即可避免依靠二維圖紙溝通容易出現誤解的情況，又可直觀(guān)進(jìn)行實(shí)際消防施工情況畫(huà)面與BIM模型的比對，對消防施工與設計的吻合度一目了然，而且該模型可作為驗收資料進(jìn)行存檔便于日后查看。

 

    4.3.消防運營(yíng)階段

 

    1.協(xié)助后期消防運營(yíng)管理

 

    現階段消防運營(yíng)管理存在最嚴重的兩大問(wèn)題：運營(yíng)階段與前期的“信息斷流”問(wèn)題，運維過(guò)程中的各數據之間“信息孤島”問(wèn)題。設計階段一套消防設計理念及策略，運營(yíng)階段又是另一套理念及策略即存在“信息斷流”問(wèn)題，對于大型的建筑單位如機場(chǎng)/火車(chē)站/游樂(lè )場(chǎng)等人員密集場(chǎng)所，消防運營(yíng)管理需要面對各式各樣的部門(mén)，緊急情況下往往無(wú)法及時(shí)溝通，即存在“信息斷流”問(wèn)題。而B(niǎo)IM模型的所存儲的建筑物信息，不僅包含建筑物的幾何信息，還包含大量的建筑性能信息，是信息和模型結合，利用該模型可直接將運營(yíng)前期的建筑信息直接傳遞到運營(yíng)階段，在運營(yíng)階段可根據具體運營(yíng)方的管理要求創(chuàng )建基于BIM模型的操作平臺，該平臺儲存了運營(yíng)過(guò)程的全部數據信息，各部門(mén)可通過(guò)該平臺共享數據信息，協(xié)同工作。消防運營(yíng)管理部門(mén)可根據實(shí)際需求基于BIM技術(shù)定制以下應用[5]：

 

    1)消防設備狀態(tài)監測聯(lián)動(dòng)控制

 

    通過(guò)第三方設備建立統一的通訊接口采集建筑內所有消防設備的運行參數及狀態(tài)信息，如消防給水管網(wǎng)壓力，消防供電設備，消防水泵/風(fēng)機的運行參數及狀態(tài)等，這些信息被完整準確的存儲在BIM模型內，方便運營(yíng)方各部門(mén)各專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)統一平臺進(jìn)行監控管理，避免了“信息孤島”問(wèn)題。

 

    2)火災工況模擬分析

 

    對建筑內火災發(fā)生的過(guò)程和人員疏散的模擬分析，是數字化預案制定的一個(gè)必要環(huán)節。建筑消防設計階段已對建筑進(jìn)行了火災場(chǎng)景仿真，仿真結果可直接使用，避免“信息斷流”問(wèn)題。同時(shí)，建筑在使用過(guò)程中，如出現建筑結構、功能和建筑材料的變化，數據庫內的新興可同步更新，再進(jìn)行火災場(chǎng)景仿真也變得較為便捷。

 

    3)數字預案表達與檢驗

 

    利用BIM虛擬現實(shí)技術(shù)，為數字化預案提供多維的表達方式。建筑火災模擬過(guò)程可直觀(guān)的顯示，便于公眾人員快速理解并熟悉預案。

 

    2.輔助消防安全課題研究

 

    BIM模型所包含的信息能滿(mǎn)足建筑全生命周期的需要，實(shí)現綠色理念。通過(guò)BIM平臺，可以展開(kāi)虛擬現實(shí)及可視化的消防安全專(zhuān)題研究，比如人員密集場(chǎng)所緊急疏散策略研究。通過(guò)虛擬現實(shí)軟件，設計人員可在三維場(chǎng)景中任意漫游，人機交互，檢驗疏散通道的設計是否存在缺陷?；贐IM模型，可針對節假日、賽事、集會(huì )等大型群眾性活動(dòng)進(jìn)行可視化的疏散模擬，具有前瞻性，能夠協(xié)助運營(yíng)管理人員科學(xué)的編制疏散預案，而不用舉行大規模的疏散演練對疏散預案進(jìn)行檢驗。

 

    3.輔助消防救援指揮

 

    縮短火災發(fā)生到消防人員到達現場(chǎng)的時(shí)間是撲滅大型公共建筑初期火災，防止小火釀成大災的關(guān)鍵，這一點(diǎn)對人員密集的大型公共建筑尤為重要。大型公共建筑作為消防重點(diǎn)單位，進(jìn)入火災狀態(tài)后，城市消防指揮中心可在BIM數據庫中提取建筑空間結構后，在虛擬的城市平臺內顯示建筑所在地點(diǎn)、周邊路況、消防車(chē)道、消防水泵位置、火警所在位置等信息。信息的傳遞與提取均采用BIM數據格式，救援信息可在各個(gè)平臺間快速、無(wú)損的傳遞，相關(guān)救援人員可通過(guò)BIM模型直接查看所需內容。各類(lèi)信息快速準確的傳遞與查閱，進(jìn)一步縮短了從火災報警、消防部門(mén)接警出警、救援人員到達現場(chǎng)展開(kāi)救援工作的時(shí)間，提高指揮中心的快速接警能力和消防部隊的火災救援效率。

 

    5.結語(yǔ)

 

    本文基于筆者消防工程從業(yè)經(jīng)驗對BIM在消防行業(yè)各階段技術(shù)應用提出了初步想法，結合目前BIM在建筑行業(yè)的應用現狀，筆者認為BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的成熟應用還依賴(lài)于我國建筑信息化政策的大力支持和技術(shù)標準的進(jìn)一步規范統一。BIM本身是一個(gè)技術(shù)軟件，其推廣和市場(chǎng)化如其他軟件一樣應同時(shí)注重后臺服務(wù)器和前端用戶(hù)界面兩個(gè)層面的開(kāi)發(fā)。本文主要討論了作為行業(yè)從業(yè)用戶(hù)的基本需求，后臺服務(wù)器支持還依賴(lài)于BIM軟件平臺的整體開(kāi)發(fā)（留有消防及其他建筑細分工種的接口）及消防同行對基于BIM的火災專(zhuān)業(yè)軟件的二次開(kāi)發(fā)。