BIM 技術(shù)在給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
——以河北保定白石山地質(zhì)博物館為案例

常州工學(xué)院，江蘇 常州 213032

1 BIM 概念

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是新型的建筑業(yè)理念，并且在近年來(lái)對(duì)中國(guó)的建筑行業(yè)有著非常深遠(yuǎn)的影響。它作為一種信息化水平高的科技工具，實(shí)行細(xì)化技術(shù)在建筑業(yè)的全新突破。BIM 技術(shù)能夠在建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等所有的建筑生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮功效，提高建筑過(guò)程的設(shè)計(jì)效率、節(jié)約施工階段成本、縮短施工工期［1］。

2 項(xiàng)目概況

白石山地質(zhì)博物館及旅客服務(wù)中心項(xiàng)目建筑地點(diǎn)為河北省保定市淶源縣，建筑單位為中景信旅游投資開(kāi)發(fā)公司，其中心位置位于白石山景區(qū)附近，下銀縣西側(cè)。本工程總規(guī)劃用地面積為60 畝，游客中心建筑面積6947m2，建筑高度14.15m。建筑層數(shù)為兩層，其中一層?xùn)|側(cè)主要為地質(zhì)博物館部分，其余部分為游客中心功能區(qū)、休息區(qū)等，2 層多為地質(zhì)博物館功能及部分辦公區(qū)。使用年限為50 年，建筑類(lèi)別為多層民用建筑?？拐鹪O(shè)防烈度為七度，耐火等級(jí)為二級(jí)，建筑結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。

該建筑設(shè)計(jì)復(fù)雜，雖建筑本身并不龐大，但總體建筑不規(guī)則，管線(xiàn)分布復(fù)雜。僅僅建筑給水排水系統(tǒng)就包括消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)等。各系統(tǒng)不但分布復(fù)雜，且設(shè)備數(shù)量眾多。使得合理規(guī)劃管路成為了給排水設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。如果使用傳統(tǒng)的cad 視圖，會(huì)因無(wú)法直觀(guān)的審視給排水管道的位置，頻繁的造成各個(gè)系統(tǒng)之間的管線(xiàn)碰撞，但是通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用改變了管線(xiàn)綜合以往的工作形態(tài)，從原本的2D 平面圖紙轉(zhuǎn)變成了3D 模型，從而能在可視化的模型中，直觀(guān)、精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的管線(xiàn)碰撞，從而大大提升了給排水專(zhuān)業(yè)在內(nèi)的管線(xiàn)綜合的工作效率。

3 BIM 技術(shù)在白石山博物館給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 創(chuàng)建模型

完成了初步設(shè)置后，便可以進(jìn)行建模。根據(jù)其原有的CAD圖紙進(jìn)行BIM 設(shè)計(jì)，但是在翻模過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)原有的CAD 圖紙無(wú)法詳細(xì)的表示出各管道的具體參數(shù)和空間位置，并且在一些系統(tǒng)原理圖中中存在管道屬性、空間布局空白的情況。

3.2 碰撞檢查

在完成所有管道模型的創(chuàng)建后，需要對(duì)其進(jìn)行碰撞檢查。首先，在完成建筑、結(jié)構(gòu)、給排水模型的創(chuàng)建后，團(tuán)隊(duì)通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)的方法，對(duì)管道進(jìn)行了初步的對(duì)比參照，從初期把明顯的碰撞點(diǎn)排除，減少后期碰撞檢查所消耗的時(shí)間。通過(guò)手動(dòng)查找，得到明顯的沖突點(diǎn)位置并進(jìn)行標(biāo)注，在這一階段，大部分的碰撞都能通過(guò)調(diào)整標(biāo)高和相應(yīng)的埋深，平移管道與管件的位置得到解決。之后根據(jù)Revit 軟件進(jìn)行系統(tǒng)的碰撞檢查，通過(guò)BIM軟件找出微小的碰撞點(diǎn)。并進(jìn)一步討論優(yōu)化方案。

3.3 管線(xiàn)優(yōu)化

在碰撞檢查后，團(tuán)隊(duì)對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行了開(kāi)會(huì)討論，發(fā)現(xiàn)在該項(xiàng)目中。碰撞最嚴(yán)重的建筑空間為消防水箱間。如圖2 所示，由于該建筑空間為給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、消防系統(tǒng)的交匯處。所以消防水箱間內(nèi)的管線(xiàn)極其復(fù)雜，在進(jìn)行該建筑空間的管線(xiàn)優(yōu)化時(shí)，團(tuán)隊(duì)各專(zhuān)業(yè)的人員對(duì)此進(jìn)行了對(duì)此協(xié)調(diào)，花費(fèi)了大量時(shí)間進(jìn)行修改。例如在發(fā)現(xiàn)給水管道與通氣管發(fā)生碰撞后，經(jīng)過(guò)協(xié)商，決定把給水管道降低0.4m，其碰撞的那段管道向西偏移0.5m。

4 項(xiàng)目難點(diǎn)與解決方案

4.1 CAD 圖紙數(shù)據(jù)不清晰，識(shí)圖困難

CAD 圖紙中的給排水設(shè)計(jì)圖存在視圖困難，無(wú)法詳盡表明給排水管道的具體空間布置，管段分布，管道附件存在些許空白等問(wèn)題。并且二維圖紙中的一些管路無(wú)法明確的表達(dá)空間關(guān)系。所以在繪制設(shè)計(jì)圖是，難以完全根據(jù)現(xiàn)有圖紙進(jìn)行完整的翻模以及管道族的繪制。而且在初期審視圖紙時(shí)存在需要結(jié)合所有的CAD 圖紙才能明確管路大體走向的現(xiàn)象。

在完成了該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)后，團(tuán)隊(duì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得出，由于CAD圖紙的局限性，在審視圖紙的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)先明確管道系統(tǒng)的總體走向，在CAD 圖紙管道分布不明確的地方可以進(jìn)行適度的自行設(shè)計(jì)。

4.2 存在大量管線(xiàn)碰撞

由于該建筑為鋼結(jié)構(gòu)建筑，建筑復(fù)雜，特別是消防水箱間與消防水泵房的管線(xiàn)分布非常復(fù)雜，在約128 m2的空間里擁有多道管道系統(tǒng)（消火栓系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)）而作為原圖的cad 的2D 圖紙只能在平面上粗略地估計(jì)大體位置，無(wú)法精準(zhǔn)的表達(dá)出明確的3D 關(guān)系，所以會(huì)造成大量的管線(xiàn)碰撞，甚至后期的碰撞優(yōu)化的時(shí)間會(huì)大大超過(guò)前期建模時(shí)間。

在完成設(shè)計(jì)后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)主要的碰撞點(diǎn)都在消防水箱間，所以在此基礎(chǔ)上我們推測(cè)在進(jìn)行建筑給排水的BIM 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先對(duì)管線(xiàn)復(fù)雜的位置進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，捋順給排水核心區(qū)域的管道關(guān)系，而外部的管道要在此基礎(chǔ)上向外繪制。

4.3 BIM 設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范不明確

在對(duì)管件進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和后期的深化設(shè)計(jì)時(shí)，都需對(duì)管道的標(biāo)高進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。自此過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今并無(wú)明確的規(guī)范說(shuō)明管道與樓板的取值范圍。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，都采用的是CAD 圖紙的制圖規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)具體的項(xiàng)目設(shè)計(jì)造成很大困擾。

5 總結(jié)

本文就白石山地質(zhì)博物館的給排水設(shè)計(jì)為實(shí)例，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的BIM 設(shè)計(jì)，明確BIM 在給排水設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)步驟。探究了其存在的相關(guān)問(wèn)題，并且總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，整理并推測(cè)出對(duì)于BIM 設(shè)計(jì)在給排水設(shè)計(jì)階段的一些優(yōu)化方案。隨著B(niǎo)IM 技術(shù)在建筑行業(yè)越來(lái)越普及，相關(guān)的法規(guī)與條例正在不斷被完善。大量的建筑實(shí)例不斷的產(chǎn)生，BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)必將不斷被完善，也希望該文章能對(duì)BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供些許幫助。