基于BIM的建筑給排水設計

鄭慧美+王曉紅+屈紅磊+楊春蕾

摘 要：近年來BIM技術逐漸應用于給排水設計領域，相比二維CAD圖紙設計，將BIM技術應用于給排水設計體現出了巨大優勢。結合實例對比CAD設計與基于BIM的給排水設計，分析BIM技術對于給排水設計的應用價值。

關鍵詞：BIM；給排水工程設計；CAD；應用價值

中圖分類號：TU96+1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0104-02

引言

近年來隨著我國經濟實力的逐漸增強，BIM技術已成為未來建筑行業發展的大趨勢，BIM技術已經逐漸應用于給排水設計領域，BIM技術提高設計質量、節約投資、提高投資效益、減少返工等優點已經在行業中逐漸凸顯。

1 傳統給排水設計綜合概述

傳統給排水設計主要以CAD為主，CAD主要功能是電子繪圖板，盡管其也具有三維建模功能，但在建筑行業的常規用途為二維圖紙的繪制，過程中需要使用到專業知識將真實世界中的三維幾何形體，用二維點、線、面方式表現出來，在實際工程設計中給排水專業是以建筑專業底圖作為參照來進行設計，而相對于其他設備專業是獨立完成的，這就造成了與其他專業管線進行管線綜合時很容易發生碰撞，而二維圖紙解決碰撞不夠直觀，需要設計人員豐富的空間想象力，管線碰撞問題在設計階段無法完全解決，例如管道返彎問題，在二維圖紙中無法形象表示，而這些問題如果到施工階段才表現出來會給施工帶來很大麻煩浪費時間影響工期。

傳統給排水設計模式存在一些缺點：

（1）傳統給排水設計模式包括平面圖、系統圖、大樣圖的繪制，而平面圖、系統圖、大樣圖的繪制是分開的，這樣容易導致“一處修改，處處修改”的現象，這種現象浪費了設計人員大量時間，使設計人員的精力無法完全集中于構思設計。不同于土建專業按樓層劃分的設計模式，給排水設計是基于各自獨立的系統（例如給水系統、自動噴水滅火系統等），各系統的組成部分位于多個樓層，局部的修改（例如立管管位的調整）常常會影響到多個樓層平面[1]。而BIM技術的引入，使繪制過程從全局上把控，一處修改即可修改整個系統。

（2）在實際工程項目管理過程中，管線綜合各個專業的設計工作是獨立完成的，導致各專業的二維圖紙所表現的內容在空間上很容易出現碰撞和矛盾，如果這些問題直到施工階段才出現，勢必會對工程項目進度產生影響[2]。對于管線綜合的問題，在傳統CAD設計模式下，有實力的設計院做，而大部分設計院不做管線綜合，即使做了管線綜合在二維圖紙狀態下仍然不夠直觀，施工過程中仍然會遇到諸多問題。

（3）在水力計算方面，基于CAD的傳統給排水設計，在

CAD中無法直接進行水力計算，需要借助其他軟件（如Excel等）額外手工計算，從而輔助設計。而BIM技術的引入可以直接在軟件中讀取設備、衛生器具信息，設定好衛生器具當量等水力特性參數后自動修改管徑。

2 BIM在給排水設計中的應用

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是繼CAD（計算機輔助設計）技術后出現的建設領域又一重要的計算機應用技術，它不僅支持設計人員提高設計質量與效率，而且支持工程設計數據的重復利用。目前國內設計軟件有Bentley、Revit、Archicad等，現在應用較普遍的是Revit，傳統的給排水設計軟件通常是CAD，主要是點、線、面的組合平面圖與系統圖的繪制，平面圖與系統圖的繪制分開進行，在這過程中難免會出現平面圖與系統圖不統一的現象，而BIM的“所見即所得”的特點具有先天的直觀性和統一性。另外BIM還具有協調性、模擬性、優化性、可出圖性等特點，各專業之間協同設計，節省了CAD設計時各專業之間溝通的時間。

BIM技術應用于給排水設計優勢如下：

（1）把BIM技術引入給排水設計，不再局限于二維設計，把給排水系統展示到三維空間，使給排水設計更直觀，從全局上進行繪制，使設計人員更好的理解和把控系統，一處修改處處修改，節省了傳統CAD繪制過程中的一處修改需要打開多個圖紙的時間。

（2）BIM技術引入到給排水設計領域，使各專業更好的協同，傳統CAD軟件只是繪圖工具，無法加載設備的參數信息，這就使各專業協同起來比較困難，比如水泵繪制過程中要像結構專業提設備基礎的要求，消防報警閥中的延遲器延遲的時間需要向消防電專業提要求，而BIM技術應用到給排水設計領域之后，所有專業圍繞一個模型，模型中含有各種設備的參數，解決了傳統設計過程中各專業之間繁瑣溝通的問題。

（3）BIM技術引入給排水設計領域，可以輔助完成水力計算，真正實現了畫完等于算完的想法，傳統給排水設計繪圖與計算通常是分開的，用CAD繪圖軟件畫完之后，還需要excel或者其他輔助軟件做水力計算，這樣一來CAD只是一個繪圖工具。而給排水BIM設計軟件中，繪圖與管道水力計算是同步的，這樣節省了時間，而且能保證參數準確無誤。

3 項目實例

以繪制家用衛生間給排水管道來說明基于BIM的給排水設計過程，此實例主要說明排水立管流量計算的過程：

（1）跳過了以往點、線、面的常規畫法直接放置衛浴裝置，選擇所放置的衛浴裝置，點擊創建系統，進而生成布局，點擊完成布局按鈕使連接轉變為剛性管道。

（2）以創建管道明細表作為水力計算的解決方案，將過濾條件設置為系統分類等于“衛生設備”，見圖1。

在明細表中添加一個設計值，設置公式根據排水當量計算排水流量，以下是水力計算的基本過程：

a.在衛浴裝置上設置正確的排水當量。

b.創建管道明細表。添加衛浴裝置當量參數，選擇系統分類、衛浴裝置當量作為字段。

c.點擊“計算值”打開添加計算值對話框，在名稱處輸入“排水流量”選擇使用“公式”，規程處設置為“管道”類型設置為流量，最后在公式處輸入根據排水當量計算排水流量的公式。例如：0.12L/s*1.5*sqrt（衛浴裝置當量）+1.5L/s，見圖2：endprint

d.點擊確定按鈕，創建明細表，則得到了每根管道的排水流量，見圖3。

e.如果用戶希望軟件提示不符合設計要求的管徑，可以使用明細表中的條件格式。添加一個計算值“排水管徑”根據規范要求設置管徑和流量的關系。

小結：綜上所述把BIM技術應用于給排水設計領域使設計更形象化，使設計與計算同時進行，撇開了傳統的excel 或者其他工具水力計算統計問題，實現了真正意義上的所見即所得。

4 BIM在給排水設計中存在的問題

BIM在給排水設計中存在的問題主要包括客觀與主觀兩個方面。

4.1 客觀方面主要體現在設計單位對待BIM的態度

（1）BIM作為技術發展趨勢，不得不重視，從紙質繪圖到CAD是繪圖工具的變革，CAD為設計帶來了極大便利，快速得到了社會的認可與推行，而從CAD到BIM是設計方式的革命，對設計單位而言從CAD過渡到BIM難度太大。

（2）引用BIM技術導致工作量增加，但利益無法體現，應用BIM產生的額外費用過多。

（3）部分設計單位把BIM技術作為增強市場競爭力的核心技術。

4.2 主觀方面主要體現在軟件自身

（1）出圖問題，BIM軟件所出的二維圖紙與傳統CAD圖紙相比沒有體現出優勢，出圖困難。

（2）國內缺乏統一的BIM標準，BIM對于設計還只是起到輔助作用，無法完全取代CAD。

（3）對于revit提供的兩種工作模式，鏈接模式和工作集模式都不太理想，鏈接模式獨立性強，鏈接文件互導的時候信息容易缺失，修改過程不能同步。對于工作集模式修改方便但涉及到工作集權限問題，權限沖突問題導致工作效率低，反復形成中心文件的過程浪費了大量時間。

5 總結與展望

BIM無疑是當今建筑行業發展的潮流，但其在發展過程中遇到了諸多阻礙，設計單位對BIM持觀望糾結的態度，即使一些設計院引用了BIM但是沒有發揮BIM的最大優勢，大部分設計單位還是先用CAD繪圖，然后通過BIM進行翻模轉換為三維實體的后BIM模式，這使得BIM的優勢不能最大限度地發揮出來，但BIM的潛在價值必將引導設計行業，與此同時基于BIM設計中遇到的問題也會得到突破。

參考文獻：

[1]梁超，濮文淵，王磊，等.BIM在建筑給排水工程設計中的應用[J].給水排水，2012（01）：142-144.

[2]趙彬，王友群，牛博生.基于BIM的4D虛擬建筑技術在工程項目進度管理中的應用[J].建筑經濟，2011.endprint