BIM技術在建筑給排水工程設計中的應用

余海寧 貴州師范大學材料與建筑工程學院教授

給排水工程是保障建筑物實現功能的基礎，也是現代化城市發展中減少建筑物水媒傳染病流行和水污染等問題發生的重要環節。本文引入信息技術中的BIM 技術，結合BIM 技術的特點和優勢，探討了如何在建筑給排水工程中更好地發揮BIM 技術的價值，不斷提高給排水工程的建設質量。

1 BIM技術概述

1.1 BIM技術的含義

B I M（B u i l d i n g I n f o r m a t i o n Modeling）技術的全稱是建筑信息模型，該技術是以數字化虛擬模型展現，模型的設計元素是由建筑工程項目的構件組成，建筑構件的幾何數據、物理性能、材質數據等信息組合起來就形成了建筑綜合虛擬化的整體數據庫。BIM 技術出現以來，對該技術的定義，因其不斷發展而有眾多不同的解釋，雖然并沒有形成比較完整統一的理解，但是受到比較廣泛認可的定義是：BIM 技術作為軟件技術，不僅能構建建筑模式，而且能將過去比較粗放式的建筑管理經營模式轉變為更為細致、高效、精確、一致的管理工作模式。BIM 技術在建筑領域的廣泛應用，給建筑及其相關領域帶來了革命性的變化。

1.2 BIM技術的特點

BIM 技術讓建筑工程的工作環境更加透明、可持續，參與建筑工程全生命周期的多方能基于該技術進行工程建設信息的核查、復制、更新和使用，能保證各參與方實現信息的準確溝通、及時交流和共建共享，從而對建筑工程項目有更為科學的分析判斷和決策管理。相比傳統建筑設計管理，BIM 技術的特點主要體現在以下三方面：

一是能實現所見即所得的可視化設計。在有限的建筑范圍和空間內，眾多系統、管道、線路分布其中，并要滿足人們對空間相應的美觀功能要求。BIM 技術的可視化設計，便于設計師更加直觀地掌握空間所有部位的情況，從而能更加科學合理地開展設計，大大提高了設計效率和質量。

二是能實現建筑空間的碰撞檢查。建筑系統、結構的日趨復雜化，給建筑空間的使用效率提出了更高要求。如果不能在設計階段發現建筑內部各種結構在空間存在的碰撞問題，并進行合理修改調整，會直接影響后續的施工建設。BIM 技術能利用計算機的運算功能快速實現建筑項目的全面檢查，雖然不能完全避免空間碰撞問題，但是查找效率會大大提高[1]。

三是能實現多方的關聯修改。通俗來看，BIM 模式就是不同施工建設方共同建立的包含所有專業設計信息的數字化文件，設計過程中的所有信息都會匯總在這個數字模型平臺上。這樣不同專業的設計信息發生變化后對模型進行修改，能讓與其信息有關聯的數據同步進行修正。這就大大降低了圖紙修改的工作量，提高了信息使用的準確性和及時性。

2 BIM技術在我國建筑給排水設計中的應用現狀

給排水設計一般包括建筑內部的用水設計、污水廢水排出設計、雨水處理設計、排水節能設計、建筑內部水資源綜合利用等。BIM 技術應用于我國建筑給排水設計中的時間不是很長，雖然在彌補傳統設計方法不足上發揮了很好的作用，但是在推廣應用中也存在一些困難和問題，主要表現如下：

2.1 應用BIM技術需要大量經過專門培訓的技術人員

目前，我國實施BIM 技術應用的主要軟件是AutoCAD。該軟件過去是用來繪制二維圖紙和最終設計成果圖紙的設計軟件。該軟件的優勢是系統和功能比較成熟。但是，要基于AutoCAD 拓展實現BIM 的協同設計，需要對技術人員進行專業培訓，特別是要轉變設計人員的設計理念和設計思想，改變已成為思維慣性的設計方式是難度比較大的工作。BIM 技術的興起，要求設計人員必須對AutoCAD 軟件功能進行深入學習和掌握。該軟件的功能也在不斷開發和更新，這就要求要定期對專業設計人員進行技術更新培訓，才能適應BIM 技術的應用需要。

2.2 BIM技術應用中存在各種設計風險

近年來，國家大力推進城市化建設，工程建設設計行業獲得了良好的發展空間，設計項目的數量持續增加。在此背景下，普遍存在工程設計時間緊張、施工周期時間短等問題。有很多設計單位為了眼前經濟利益，往往會大幅度壓縮建設項目的設計周期。導致在設計初期如果開始開展BIM技術的專業協同，在當時的技術條件下，很難確定構建BIM 模型需要的各類專業技術數據。協同設計中會存在參與設計的專業技術部門數據信息不準確、設計方案難以通過碰撞檢查等問題。此時，為追求企業市場份額，很多設計單位仍然采用傳統的圖紙設計模式，讓AutoCAD 軟件只是提高了二維圖紙的制作效率，但是未發揮出BIM 模型的整體效能[2]。

2.3 應用BIM技術的相關機制不完善

BIM 技術是建筑工程設計領域比較先進的技術，在我國大型設計公司得到了較為廣泛的應用。但是，目前國家并未出臺相應的推動BIM 技術在整個行業應用的標準、制度和政策。這導致在項目實施中項目的參與方對BIM 技術的需求和要求不一致。例如，建筑使用方主要還是關注項目的使用質量和效果，對是否采用BIM 技術進行全方位過程控制不在意。BIM 技術需要參與方都具有相關專業技術人員，因此，目前只有一些比較高端的建筑項目中建筑使用方對BIM 技術有比較全面的了解情況下，才會要求設計方必須利用BIM 技術實現協同設計，利用BIM 技術來提高設計效率和質量。

3 BIM技術在建筑給排水設計中的應用要點

3.1 優化管線綜合設計布置

在給排水設計中，對給排水的管道、線路進行規劃，讓管線滿足建筑項目的功能需要是設計的重要任務和目標。給排水系統的特殊環境和位置，導致給排水設計的難度較大，傳統圖紙設計中無法顯示不同管線的疊加層次效果等問題比較突出。利用BIM 技術進行設計時，要綜合考慮管道工程設計的影響因素，確保設計質量。先利用專業軟件進行設計，利用三維技術比較直觀、全面地在設計中反映出給排水管道的工作環境和狀態；要綜合考慮疊壓供水、變頻調速供水、市政供水壓力等情況，讓設計方案更加科學合理，能為后續水泵數量、碰撞檢查等設計提供技術支撐[3]。設計完成后，利用模型的對比分析技術，對工程項目數據進行全面的協調復核，以提高設計數據的準確性。

3.2 提升管線設計的可視化、直觀化水平

給排水工程建設項目比較隱蔽，設計要求比較嚴格，對設計結果需要進行不斷的審核檢查。設計中，要利用BIM 技術針對工程的平面圖、系統圖繪制比較詳細的樣圖。針對工程的關鍵部位，要建立專業的設計圖集，借鑒其他建筑項目給排水設計的先進經驗，結合實際項目建設需要進行設計。給排水設計是基于土建工程來進行的，因此要全面準確掌握土建工程圖紙，確保能按照土建工程的實際尺寸來進行給排水設計。而且要不斷豐富BIM 模型中包含的數據信息，如給排水管線的材料報表清單等，這樣方便設計人員在設計階段對工程成本進行有效估計和報價，也便于設計人員探索引入新型綠色給排水材料和設備，從而提高建筑項目的節能效果，提高建筑的水資源綜合利用效果[4]。

3.3 更為準確地掌握工程建設工作量

在過去的工程建設中，成本設計人員主要是利用CAD 圖紙來進行工程量的統計和測量。在給排水工程材料的編制中，這種方法不僅準確性不高，而且工作效率和質量較低。采用BIM 模型后，能實現給排水設計中所有涉及的材料清單全覆蓋，為工程預算提供了有力支持[5]。

3.4 通過模擬安裝減少安裝設計程序

設計工作是為實際施工提供指導。給排水工程施工往往由不同的施工建設單位分別進行，不同單位對施工進度、施工質量等方面的控制存在一些差異。引入BIM技術后，能利用四維安裝計劃，對給排水工程施工單位的進場時間、工程進度、安裝順序、專業協作等工作進行統籌科學安排，對不同施工單位進行有計劃、有步驟的安裝評估，大大改善了過去安裝流程比較復雜、管理比較混亂的局面。

4 結語

設計單位要加大BIM技術的應用力度，利用BIM 技術優化管線綜合設計布置、增強管線設計可視化和直觀化水平、準確掌握工程建設工作量、通過模擬安裝減少安裝設計程序等，從而不斷提高給排水工程的建設效率和質量。