BIM 在建筑給排水工程設計中的應用

萬勇 常美霞

（徐輝設計股份有限公司，河南 鄭州 450000）

前言：因科學技術(shù)的提升，目前BIM 技術(shù)得到推廣和普及，無論是項目設計還是項目管理都開始運用BIM 技術(shù)，在本文中BIM 技術(shù)是用于對建筑給排水工程設計，其包括設計參數(shù)、管道設計、可視化設計和協(xié)同設計等內(nèi)容，這些功能可以提升建筑給排水應用效果，同時也提高了建筑物質(zhì)量，雖然目前因使用BIM 取得了顯著的成果，但是目前仍存在對新技術(shù)的普及慢、對于硬件設施的要求高以及開發(fā)商故步自封，使得BIM 技術(shù)功能未能在建筑設計領域充分發(fā)揮出來，基于此需要采取必要的技術(shù)手段保障BIM 技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新。

一、BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)作為一種新型的技術(shù)形式，可以通過錄入建筑物相關數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)建筑模型的搭建，是二維平面圖紙設計的升級，可以直觀的看到建筑物工程設計要求，這種多維化的設計方式滿足空間與時間的共維需求。BIM 技術(shù)的應用不僅是改變了現(xiàn)有工程設計的方式還可以創(chuàng)建更多設計內(nèi)容，尤其是通過信息化的手段通過對數(shù)據(jù)信息的改變來調(diào)節(jié)模型設計和操作，達到設計優(yōu)化的目的，同時對于建筑公司來說可以通過BIM 技術(shù)的運用降低施工風險和施工成本，通過彌補CAD 設計應用不足實現(xiàn)對建筑物給排水設計的改善。

二、BIM 技術(shù)在建筑給排水工程設計中的應用特點

（一）有利于提高設計階段決策精準性

建筑給排水設計尤其是概念階段是整個雛形形成的關鍵，為此需要設計人員結(jié)合已經(jīng)給出的建筑所在地形水文、氣候以及周圍生態(tài)環(huán)境等要素綜合考慮分析，最終提出正確的設計決策。但正是因為設計階段非常謹慎，需要考慮多種外界和內(nèi)部要素的影響，增加了判斷的干擾性很難直接做出決策，影響到了實際設計決策的時間，若是在該過程使用到BIM 技術(shù)可以有針對性將初步的思路進行方案設計，利用3D模擬效果，從不同的角度對方案進行對比、篩選，最終確定出可行性最高的方案即可，以此來縮短思考時間，同時又可以提高決策的科學性。

（二）有利于提高工程設計的可施工性

在給排水工程建設中，最容易出現(xiàn)施工設計圖未考慮現(xiàn)實施工可行性的問題，這樣會增加后續(xù)施工的難度，導致施工中斷或者是受阻，影響到施工進度，同樣也對工程質(zhì)量和造價造成嚴重影響，為此設計人員需要明確給排水工程設計中需要充分考慮后續(xù)施工的可行性，不能僅限于設計本身而忽略了操作的執(zhí)行程度。目前影響到這種可行性問題的根源包括因為負責單位的不同，設計單位和施工單位間有效溝通非常匱乏，使得施工人員不能完全掌握工程設計理念；其次多數(shù)設計人員僅限于紙上談兵，對于施工方式和施工內(nèi)容并不知曉，無法充分考慮施工需要和施工執(zhí)行難度，進而降低施工的可行性。

BIM 技術(shù)的應用可以為設計人員提供三維立體視角，通過立體角度可以直觀的看到各個施工環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，及時發(fā)現(xiàn)設計中存在的矛盾點，同時還可以模擬不同施工環(huán)節(jié)和施工工藝，進而模擬出現(xiàn)場施工中可能存在的問題，為此可以提前做好應急處理或者是對設計進行調(diào)整，以此來方便施工，確保施工的安全性和建筑物給排水設計的質(zhì)量。

（三）有利于環(huán)節(jié)各專業(yè)設計間的矛盾沖突

因建筑項目設計中會涉及到諸多學科內(nèi)容和各種不同專業(yè)領域，這就是在同一設計中從不同的專業(yè)角度思考會存在不同的設計問題，甚至有些設計點還存在矛盾，這樣不僅會增加設計難度，同時還會影響到整體給排水系統(tǒng)設計的合理性和可實施性，通常這類問題很難以平面圖紙的形式將其解決。在BIM 技術(shù)的應用于建筑給排水設計中可以發(fā)現(xiàn)設計全過程都可以借由BIM技術(shù)對其進行調(diào)節(jié)，這樣可以避免出現(xiàn)設計技術(shù)碰撞，最大限度規(guī)避同一個設計中諸多問題出現(xiàn)，同時BIM 技術(shù)可以涵蓋不同的專業(yè)，增加了設計的同步性，從而縮短了設計周期，提高設計的效率。

三、BIM 技術(shù)在建筑給排水工程設計中的應用

（一）建筑給排水設計特點

1.管道數(shù)量多，布置復雜

在民用建筑項目中多數(shù)成本費用在土建工程，給排水部分占項目整體10%左右，但給排水工程是建筑項目中不可獲取的一部分，給排水設計可以決定民用建筑舒適、便捷和安全。近些年隨著我國的經(jīng)濟實力增加，居民住戶對于給排水的需求量越來越大，目前市售給排水管道的材質(zhì)、功能和安裝要求有所不同，為此需要根據(jù)住戶建筑物需求選擇合適的管道類型，其次由于給排水管道的自身特點在設計中常將其敷設于結(jié)構(gòu)板樓中，隱藏無形，以此來滿足管道設計的美觀和實用性。

2.計算復雜度較高

目前給水排水工程中管道使用材料比較豐富，早期僅有金屬管，目前光塑料材質(zhì)的管道僅有數(shù)十種，不同材質(zhì)的管道其水阻差異較大，水利計算公式也存在差別，在項目設計中需要保證住戶用水安全的同時也要滿足節(jié)能和經(jīng)濟，為此使用BIM 技術(shù)可以直接模擬輸出計算需求，以此來保證設計項目的安全性和合理性。

（二）BIM 技術(shù)在建筑給排水工程中的應用

1.有關安裝模擬的設計

模擬安裝過程主要是為設計人員提供最好的指導，在給排水施工中，有存在多種管道和復雜的吊頂，這一現(xiàn)象會影響到資源浪費或者是額外增加設計時間，若是將時間維度融入到BIM 技術(shù)中，就能創(chuàng)造出三維的設計環(huán)境，并借助BIM 技術(shù)設計出最適合的安裝方案，后通過施工方式實現(xiàn)預期方案設計效果。

2.有關材料表統(tǒng)計的設計

若是材料表使用到了編織形式，專業(yè)人員需要對建筑物所涉及到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和測量，一般在這樣的狀況下會使用到CAD 文件，但是若是想要達到需求程度就要耗費大量的精力和時間，必要時還會出現(xiàn)各種問題，為此可以通過使用BIM 技術(shù)中的數(shù)據(jù)庫將這些信息進行展示，這樣既可以滿足材料表快速的編輯又能高效的計算出設計中所需要的預算與方案。

3.有關參數(shù)化的設計

就Revit R 模型而言，會根據(jù)明細表通過3維和2維圖示方式展現(xiàn)出相同建筑模型的信息，對Revit R 來說可以通過參數(shù)化的方式對其進行修改，如協(xié)調(diào)不同區(qū)域內(nèi)引擎，具體包括平面、剖面甚至是圖紙等，同時也可以在不同的時間點或者是地點對參數(shù)進行修改，若是將其中某一處調(diào)整后，其他信息也都會隨之進行改動，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新。如對設計圖中消防設備或者是消防噴頭所在位置進行調(diào)整，對應的材料表信息也會發(fā)生改變并對整個數(shù)據(jù)庫進行更新，這樣更新方式可以保證最終的設計質(zhì)量是科學的，符合設計要求的。

4.有關管道綜合的設計

使用Revit 軟件對建筑物給排水系統(tǒng)進行設計實則是一個“堆積木”的過程，若是想要搭建完整的給水排水系統(tǒng)就需要考慮所需要的“積木”類型和數(shù)量，設計人員可以根據(jù)軟件自帶的給定數(shù)量給排水專用族，以為3D 模型圖的形式進行真實仿真設計，若無無法滿足設計需求可以對著寫族進行改造，這樣在平面圖中表現(xiàn)出符合我國標準要求的制圖內(nèi)容。

在使用BIM 技術(shù)中可以很直觀的觀察到綜合管道內(nèi)凈空高度，通過對建筑物進行3D 模擬，可以展現(xiàn)出管道逼近真實的狀態(tài)，這樣設計人員可以通過模擬的方式來觀察可存在的碰撞現(xiàn)象，并通過數(shù)理分析或者是實驗分析法對碰撞進行檢測，確定其是軟碰撞還是硬碰撞。

三、BIM 技術(shù)在建筑給排水工程應用中存在的問題

（一）參數(shù)過多，修改難度較大

BIM 從本質(zhì)上來看可以將其理解為一個建筑項目的數(shù)據(jù)庫，信息數(shù)據(jù)庫中不僅包含排水系統(tǒng)所需屬數(shù)據(jù)還有其他建筑相關信息，相對來說可供設計者參考的內(nèi)容較多，同時信息查詢過程非常便捷，這樣可以減少二維圖紙、原始數(shù)據(jù)等多種文件資料翻閱查找?guī)淼牟蛔?，同時在BIM 數(shù)據(jù)庫需要不斷地更新數(shù)據(jù)信息，以建筑物給排水設計包括設計、施工和運營管理等過程，這些過程中必然會有數(shù)據(jù)產(chǎn)生，為此需要不斷地擴充BIM 數(shù)據(jù)庫中所涵蓋的信息，為了便于查詢，需要對這些數(shù)據(jù)信息進行分類，細化，同時由于囊括信息內(nèi)容太多，一旦BIM 數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題，其修復難度較大。

（二）協(xié)同設計復雜度較高

在Revit 軟件應用中多種協(xié)同設計的方式共有兩種，即參照方式和工作集方式，前者與CAD 中XREF 相類似，但是對于權(quán)限要求較高，參照的BIM模型只能看并不能對其進行同步更新，影響到項目設計的效率，其實際效果無法達到AutoCAD 參照鏈接功能；后者主要是通過對建筑圖元進行集合，在一定的時間內(nèi)對工作集進行編輯即可，但模型同步更新效果較慢，需要設計組內(nèi)成員縝密溝通，不然很容易導致系統(tǒng)的崩潰。

除了上述明顯的技術(shù)缺陷外，在給排水工程應用中也會出現(xiàn)各類問題，這些問題就需要設計人員具有很好的處理能力和應變能力，不然無法順利的解決這種突發(fā)事件，此外，隨著BIM 技術(shù)應用領域擴大，實踐機會增加，未來必然會隨著發(fā)展不斷完善并走向成熟，并在建筑物給排水工程中發(fā)揮出更大的作用。

（三）BIM 應用技術(shù)有待提升

BIM 技術(shù)應用于建筑設計是一種創(chuàng)新，與傳統(tǒng)的CAD 設計相比，它的優(yōu)勢更加明顯，BIM 技術(shù)的應用仍存在有待解決的問題，這與我國使用BIM 技術(shù)相對較晚，與國外發(fā)達國家相比仍存在明顯的差距，因為國內(nèi)外、國內(nèi)各地區(qū)之間的所選擇的建筑物結(jié)構(gòu)類型存在差異，為此給排水設計需要根據(jù)具體項目進行，BIM 技術(shù)的運用也應當趨向于本土化，這樣才可以更好滿足國內(nèi)設計需求。在技術(shù)推廣、普及期間，會遇到使用習慣差異較大的現(xiàn)實問題，因BIM 技術(shù)與二維繪圖方式存在功能和使用差異，多數(shù)人若是習慣于一種方式很難對其進行糾正或者是灌輸，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，財政投入的加大，基于現(xiàn)實工作需要，越來越多的高效會培養(yǎng)BIM 應用技術(shù)人才，以此來推進BIM 技術(shù)發(fā)展。

結(jié)束語：隨著社會發(fā)展現(xiàn)階段所應用的技術(shù)方式都具有可行性，不然不會將其在行業(yè)內(nèi)推廣，BIM 技術(shù)同樣如此，這是因為其在建筑領域中表現(xiàn)出良好的應用優(yōu)勢，可以解決設計中存在的諸多問題，這是源于BIM 技術(shù)自帶有可視化和參數(shù)化等優(yōu)勢，因而推進建筑設計領域變革，同時也簡化了建筑給排水設計，滿足綠色建筑要求，為我國建筑排水系統(tǒng)設計升級做出巨大的貢獻，同時技術(shù)的應用開拓了設計者的設計思維，豐富設計者的想象力，確保最終的設計更具有科學性，這已經(jīng)超越了軟件自身的功能。