BIM 技術在高層建筑給排水設計中的應用

段婷婷

（太原市建筑設計研究院，山西太原 030002）

0 引言

給排水系統(tǒng)是保障建筑工程生活功能的重要設施，給排水系統(tǒng)與建筑工程土建施工存在一定交叉，進行傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)設計時，由于技術的限制，使設計方案存在協(xié)調性差、管線沖突、排布不合理等問題。BIM 技術的應用打破傳統(tǒng)設計技術的限制，加強建筑工程各設計環(huán)節(jié)的聯(lián)動能力，有效提高給排水系統(tǒng)的設計質量。

1 BIM 技術在高層建筑給排水設計中應用的優(yōu)勢和設計流程

BIM 技術由于本身具有可視化、協(xié)調性、模擬性、可出圖性等眾多優(yōu)勢，在建筑工程建造中的應用非常廣泛，將其應用在高層建筑工程給排水設計中，能讓工程施工人員直觀地了解設計人員的設計意圖，有助于施工人員更好地控制施工質量。設計人員可利用BIM 軟件平臺與施工人員共享BIM 模型數據和信息，并結合實際情況對模型進行持續(xù)性的優(yōu)化和修改，避免實際施工中反復查閱設計圖紙，影響工程的施工效率。

1.1 BIM 技術的應用優(yōu)勢

（1）BIM 軟件平臺支持多方專業(yè)人員共同使用。將其應用在高層建筑給排水的設計中，首先由建筑設計人員依托建筑工程的結構參數建立三維模型，然后由其他專業(yè)人員對建筑工程結構進行完善，如給排水設計、排風設計、強弱電設計等，通過整合多方資源，最終建立其完善的建筑模型，保證整個建筑工程各項子工程設計的科學性和合理性，使各部分子工程能在統(tǒng)一軸線、標高的基礎上進行建設，進而提高整個項目工程的整體質量。對高層建筑的給排水設計來說，設計人員可直接將給排水工程施工中所需全部信息整合到三維模型信息數據庫中，還能根據設計需要讀取跨專業(yè)信息，如水泵的尺寸、用電量等，以節(jié)省和跨部門人員的溝通成本，提高協(xié)同設計的效率。

（2）依托BIM 技術建立的三維模型，為設計人員提供更加直觀的建筑結構瀏覽視角，有助于提高給排水設計的整體性，避免傳統(tǒng)CAD 設計模式下各結構設計圖紙互相獨立、關聯(lián)性較差而造成的疏漏和錯誤，并且BIM 軟件能對給排水工程設計中各項設備應用的可行性進行檢查，如檢查模型中管徑的設計數值等，不需要以人工的方式進行檢驗，有效提高設計質量和設計效率。

（3）BIM 軟件平臺具有“碰撞檢查”功能，設計人員可依托這一功能對完成設計的本專業(yè)和建筑工程整體結構設計進行檢測，確保本專業(yè)中各項設備、管線、孔道、預留空間等不會對其他專業(yè)造成影響。一旦檢測到各專業(yè)之間出現(xiàn)矛盾，設計人員可依照檢測結果對矛盾部分進行及時的修正。BIM 技術的這一優(yōu)勢，有效提高了建筑工程設計的聯(lián)動性和整體性，具有良好的綜合性優(yōu)勢。

（4）建筑工程通常具有較為復雜的施工環(huán)境，依托BIM 軟件中的三維模型對結構設計進行深化，能有效提高建筑工程對特殊施工環(huán)境的適應能力，使其更好地滿足建筑工程的施工作業(yè)條件和施工標準，并以此為依據對實際施工進行有效指導。利用BIM 技術對設計圖紙和施工方案的可行性進行檢驗，能有效減少相關方案中的不足和漏洞，提高建筑工程施工的容錯率[1]。

1.2 操作流程

在高層建筑給排水設計中應用BIM 技術，主要是利用該技術進行管線綜合二維深化，對當前管線設計的可行性進行驗證，避免管線施工中與其他工序和專業(yè)產生交叉或影響，并依托三維模型對相關問題進行解決，提高管線工程的施工質量和施工效率。在具體操作中，需要先由專業(yè)BIM 工程師依據CAD 圖紙建立三維模型，建模過程中，BIM 工程師要與設計師進行充分溝通，就設計方案中存在的問題進行有效溝通和處理。完成建模后，進行綜合性的碰撞檢查，生成檢查報告，然后召集設計單位、建設單位、總包單位和專業(yè)分包單位代表人員開展各專業(yè)碰撞報告匯報會議。給排水工程設計師在管總調整原則的要求下對管道設計進行優(yōu)化和調整，確保管線安裝空間調整按從上到下、從大管到小管的順序依次進行，以降低后期調整避讓的難度。由BIM 工程師對給排水設計再次進行碰撞檢測，確認無誤后，出具各專業(yè)二維圖紙，并在圖紙中詳細備注管線的平面位置、標高、翻彎節(jié)點等信息，為施工人員做出詳細的指導。另外，還需出具機房出入口、走廊過道、車庫上方等結構復雜位置的剖面圖，以減少管道工程施工的誤差[2]。

2 BIM 技術的應用措施

某商住兩用建筑共有5 個單元，總建筑面積約20000m2，該建筑地上共17 層，每層層高2.9m，地下車庫1 層，層高3.9m，機房層高4.6m。該高層建筑給排水設計內容包含整體給排水系統(tǒng)設計和消防系統(tǒng)的設計。依托BIM 技術進行給排水設計，具體設計要點包含以下幾個方面。

2.1 在管道預埋設計中的應用

建筑工程給排水系統(tǒng)施工與土建施工存在交叉工程，應用BIM 技術對管道預埋進行設計，能有效規(guī)避后期施工中可能出現(xiàn)的設計變更問題，提高建筑工程的整體施工效率[3]。利用BIM 技術構建建筑工程三維模型，依托模型設計給排水系統(tǒng)管道的預埋位置，當施工出現(xiàn)變化時，設計人員需要同步更新三維模型的相關數據，并根據最新的模型信息對管道的預埋位置進行調整，提高管道施工的協(xié)同性，以及給排水工程的施工效率。

2.2 在管線密集區(qū)域設計中的應用

高層建筑工程中不僅含有給排水管道，還包含燃氣管道、供電電線等，各類管線排布地密集程度較高，為避免給排水管道與其他管線產生交叉，保證各項管線作業(yè)間形成良好的配合，工程設計人員利用BIM 技術對各項專業(yè)進行碰撞檢查，并對與其他管線工程存在交叉的節(jié)點進行修正，保證建筑工程各項子工程的施工質量，避免在實際施工中對子工程進行返修或更改。另外，設計人員依托BIM 技術對管道工程施工中可能出現(xiàn)影響因素進行充分預測，并制定相應的風險預防方案，在保證設計方案具有高度科學性和合理性的基礎上，選擇合適材質的管道[4]。

2.3 在管道分區(qū)設計中的應用

由于高層建筑地上層數較多，對給水系統(tǒng)的供水壓力要求更高，根據層數的變化對給水系統(tǒng)進行分區(qū)設計，能提高給水系統(tǒng)運行的質量[5]。工程設計人員在設計過程中應用BIM 技術進行給水系統(tǒng)分區(qū)模擬設計，以保證管道分區(qū)設計方案的可行性，同時對方案實施過程中可能存在的問題進行預測和處理，規(guī)避施工問題。

2.4 在消火栓設計中的應用

消火栓是建筑工程給水系統(tǒng)中的重要構成部分，消火栓設計的合理性會直接影響建筑工程的消防水平，對保障居民的生命財產安全具有重要作用[6]。在進行消火栓的設計時，需要全面考慮建筑工程的層數、高度、平面設計等因素，利用BIM 技術的監(jiān)控管理功能，在三維模型中對不同消火栓設備和相關設備的安裝和使用進行模擬，以確保高層建筑在發(fā)生突發(fā)災情時，消火栓設備能有效發(fā)揮作用。同時，設計人員需嚴格遵守建筑工程消防設施設置的要求和規(guī)范，嚴格遵守相關設施的設計步驟，確保消火栓設計的科學性。

2.5 管線碰撞檢查中的應用

BIM 技術中主要應用REVIT MEP 程度對所有管線布局進行碰撞檢查。BIM 軟件程度的應用難度較小，設計人員可在相應模塊中輸入給排水管線的相關參數，程序會在參數錄入完成后自動開始碰撞檢查，指出當前設計方案中存在管線較差的節(jié)點，使設計人員能依托碰撞檢查結果對給排水管線布設位置進行針對性修正的，為工程正式施工提供指導。

3 BIM 技術應用發(fā)展建議

雖然BIM 在實際應用中已經表現(xiàn)出多種實用優(yōu)勢，但是也存在一定局限性，如執(zhí)行標準不統(tǒng)一、協(xié)同管理水平差、行業(yè)體制存在不足等[7]。為推動該技術在國內建筑行業(yè)的應用和發(fā)展，政府部門和建筑行業(yè)內應認識到BIM 技術的應用優(yōu)勢，在行業(yè)發(fā)展中積推動BIM 技術的應用，利用BIM 技術提高建筑工程施工中各個部門的協(xié)同作業(yè)能力，同時加大對BIM 技術的研發(fā)力度，豐富BIM 軟件的功能，提高BIM 軟件的兼容性，以及BIM 技術的服務水平。

4 結語

綜上所述，BIM 技術具有多項良好的應用優(yōu)勢，在高層建筑給排水設計中科學應用BIM 技術，能有效打破傳統(tǒng)工程設計的局限性，彌補傳統(tǒng)工程設計中存在的缺陷，提高建筑工程各項子工程設計的協(xié)調性，為后續(xù)實際施工提供可靠設計指導，為提高建筑工程的施工質量、保障建筑工程的施工進度、控制工程的成本支出做保障，推動建筑行業(yè)不斷進步。