BIM在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

付勝濤

（云南華凌建筑設(shè)計(jì)有限公司， 云南 昆明 650216）

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的不斷顯現(xiàn)，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中的信息化競(jìng)爭(zhēng)氣氛愈來(lái)愈濃厚，推動(dòng)了BIM技術(shù)的應(yīng)用普及，其在給排水工程設(shè)計(jì)中表現(xiàn)的尤為突出。在這樣的時(shí)代背景下，我們有必要對(duì)BIM在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究。

1 BIM在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的相關(guān)概述

“BIM”即“Building Information Modeling”，意思是“建筑信息模型”。通過(guò)這一技術(shù)工具，建筑給排水工程設(shè)計(jì)人員可結(jié)合軟件系統(tǒng)制作出的給排水管道三維模型，對(duì)給排水設(shè)計(jì)的整體過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整管理，從而制訂出靈活化、動(dòng)態(tài)化、可視化的給排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[1]。

現(xiàn)階段，BIM系統(tǒng)在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，可視化特點(diǎn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，BIM系統(tǒng)可視化即俗稱的“所見(jiàn)即所得”。在傳統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)人員只能用線條描繪出管道結(jié)構(gòu)的平面圖形，其實(shí)際結(jié)構(gòu)在很大程度上需要人員的主觀想象來(lái)制成。而應(yīng)用BIM系統(tǒng)工具后，這種想象得以直觀化呈現(xiàn)出來(lái)，人員可以通過(guò)三維立體的數(shù)字圖像觀察設(shè)計(jì)成果，并據(jù)此進(jìn)行細(xì)節(jié)處的修改、分析、決策行為；第二，模擬化特點(diǎn)。在可視化特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，BIM系統(tǒng)還可完成仿真性的事故模擬，即把設(shè)計(jì)模型與風(fēng)險(xiǎn)因素結(jié)合起來(lái)，為相關(guān)人員提供出無(wú)限接近現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)模擬趨勢(shì)圖像。通過(guò)這一功能特點(diǎn)，相關(guān)人員就可以在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建出真實(shí)的事故場(chǎng)景，進(jìn)而做出設(shè)計(jì)修改、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等合理方案。

2 BIM在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題

第一，數(shù)據(jù)信息的問(wèn)題。從本質(zhì)上講，BIM系統(tǒng)就是一個(gè)承載著幾乎所有給排水工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息的大型數(shù)據(jù)庫(kù)。但受制于建筑給排水系統(tǒng)的特殊性，工作環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生出包括預(yù)算、施工、控制、日常記錄等多個(gè)方面的數(shù)據(jù)信息，繼而導(dǎo)致BIM系統(tǒng)中所儲(chǔ)備的信息量級(jí)過(guò)于龐大，且缺乏有效的主次關(guān)系分布。在這樣的基礎(chǔ)上，工作人員就需要對(duì)這些參數(shù)信息進(jìn)行分級(jí)、分層、分類處理，催生了較大的工作壓力。此外，由于這些數(shù)據(jù)信息的總量非常大，故其分類也勢(shì)必較多，為工作人員查找信息、修改信息的高效性埋下了一定隱患。

第二，功能針對(duì)性的問(wèn)題。作為一種建筑信息化管理工具，BIM技術(shù)可被廣泛應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。但正是由于這種廣泛性，使得BIM技術(shù)在功能模塊方面過(guò)于籠統(tǒng)化，只能為工作人員提供出精細(xì)化建造、項(xiàng)目可視化等寬泛的模塊功能，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)給排水具體項(xiàng)目種類、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的自動(dòng)生成，最終使得當(dāng)前的BIM軟件與給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間存在些許的不匹配性，對(duì)人員的軟件操作水平要求較高。

3 BIM在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

3.1 在可視化設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

與以樓層為劃分單位的普通土建工程設(shè)計(jì)不同，給排水工程的設(shè)計(jì)要求人員將區(qū)域內(nèi)的給排水布置情況分化成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，并據(jù)此進(jìn)行后續(xù)的工作環(huán)節(jié)。從大多數(shù)情況來(lái)講，一個(gè)系統(tǒng)分區(qū)往往會(huì)涉及到多個(gè)樓層，為人員的設(shè)計(jì)修改行為造成了很大困難。此時(shí)，若使用傳統(tǒng)的CAD建模軟件，雖然能達(dá)到較理想的細(xì)節(jié)修改效果，但受制于其建模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要工作人員同時(shí)打開(kāi)多幅圖紙，大大增加了工作的復(fù)雜程度和信息需求量。而“所見(jiàn)即所得”的BIM系統(tǒng)則不同，人員只需要將數(shù)據(jù)信息直接、實(shí)時(shí)地導(dǎo)入到原有圖像當(dāng)中，即可實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)處的可視化修改。

3.2 在管道綜合設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

通過(guò)BIM技術(shù)系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)相關(guān)人員可以直接觀察到給排水管道在綜合整理后的凈空高度值。具體來(lái)講，BIM可根據(jù)人員監(jiān)測(cè)、導(dǎo)入的數(shù)據(jù)值進(jìn)行整體化的三維建模，從而將最真實(shí)的管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)呈現(xiàn)到計(jì)算機(jī)界面當(dāng)中。同時(shí)，設(shè)計(jì)者還可應(yīng)用BIM相應(yīng)的配套仿真軟件，對(duì)管道日后可能發(fā)生的軟碰撞、硬碰撞情況進(jìn)行事故模擬，進(jìn)而獲取到管道整體對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)能力，并根據(jù)反饋信息實(shí)施進(jìn)一步的綜合設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)調(diào)整和參數(shù)修改，最終在多次的模擬實(shí)驗(yàn)和調(diào)整中得出質(zhì)量最佳、效果最好的綜合管道設(shè)計(jì)成果。

3.3 在協(xié)同設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

簡(jiǎn)而言之，“協(xié)同設(shè)計(jì)”就是將包括給排水管線、電氣管線、煤氣管線等所有建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在內(nèi)的專業(yè)設(shè)計(jì)人員集結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)計(jì)方向的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而減少傳統(tǒng)中因跨專業(yè)人員溝通不暢、信息不對(duì)稱等情況而產(chǎn)生的錯(cuò)、缺、撞、漏、擠等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，在最大程度上實(shí)現(xiàn)建筑整體的管線布設(shè)合理性。顯而易見(jiàn)，單憑無(wú)法導(dǎo)入大量附加信息的CAD制圖軟件，是無(wú)法完成這一設(shè)計(jì)任務(wù)的。由此，在BIM技術(shù)的支持下，給排水工程設(shè)計(jì)相關(guān)人員可與其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通交流，將電負(fù)荷、結(jié)構(gòu)負(fù)荷、電氣線路結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備尺寸等數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到給排水工程設(shè)計(jì)模型中進(jìn)行讀取，從而直觀、快速地找出不同管線間的沖突點(diǎn)位，并由此進(jìn)行針對(duì)性的修改策略。同時(shí)，受惠于BIM系統(tǒng)的共享屬性，所有建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的專業(yè)人員都可圍繞同一個(gè)BIM模型進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，使得給排水工程設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)、準(zhǔn)確地查看到消防、電氣、煤氣等專業(yè)人員的修改行為，真正意義上做到“協(xié)同”二字[2]。

3.4 在參數(shù)化設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

講到參數(shù)化設(shè)計(jì)，就不得不提到在復(fù)雜給排水建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中“大放異彩”的BIM技術(shù)配套軟件工具——Autodesk Revit。在這一軟件當(dāng)中，給排水設(shè)計(jì)所應(yīng)用到的三維模型、二維圖像、平面圖紙都可通過(guò)數(shù)據(jù)化的方式表現(xiàn)出來(lái)。據(jù)此，給排水工程設(shè)計(jì)相關(guān)人員可利用Revit軟件中的修改模塊，對(duì)BIM系統(tǒng)中的任意圖像模型進(jìn)行參數(shù)修改，并自動(dòng)生成一系列的參數(shù)變化，做到“一處修改，處處更新”。例如，在后期的設(shè)計(jì)調(diào)整階段，設(shè)計(jì)人員一旦實(shí)施某一細(xì)節(jié)修改行為，將會(huì)直接影響到細(xì)節(jié)涉及區(qū)域內(nèi)消防栓、消防水管等設(shè)備數(shù)量的變化。此時(shí)，應(yīng)用Revit軟件進(jìn)行參數(shù)修改，系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)提交出修改后區(qū)域內(nèi)所需消防材料的數(shù)量，并對(duì)模型進(jìn)行更新，進(jìn)而在很大程度上提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率和工作質(zhì)量。

4 總結(jié)

總而言之，將BIM系統(tǒng)應(yīng)用到建筑給排水工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化發(fā)展的必由之路。分析可知，BIM系統(tǒng)具有仿真化、動(dòng)態(tài)化、參數(shù)化等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，將這一軟件工具應(yīng)用到綜合管道設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)當(dāng)中，有效地避免了傳統(tǒng)純?nèi)斯ぴO(shè)計(jì)中因信息不對(duì)稱、立體結(jié)構(gòu)模糊等問(wèn)題造成的設(shè)計(jì)偏差，顯著提高了建筑給排水工程設(shè)計(jì)的前瞻性和協(xié)調(diào)性。

[1]白庶,張艷坤,韓鳳,張德海,李微.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析[J].建筑經(jīng)濟(jì),2015,36(11):106-109.

[2]郭亞南,段其魯,李永亮.建筑給排水工程設(shè)計(jì)中BIM的應(yīng)用探索[J].住宅與房地產(chǎn),2016(06):199.