BIM技術(shù)在建筑給排水工程深化設(shè)計中的應(yīng)用

□ 楊舒雯

隨著國民經(jīng)濟的不斷增長，人們生活水平逐漸提高，對居住環(huán)境的要求也越來越高。建筑給排水系統(tǒng)作為建筑物的重要組成部分，對于后期居住環(huán)境的安全性和舒適性有著重要的影響。尤其是在如今的建筑業(yè)，人們不僅要求建筑給排水系統(tǒng)在功能性、安全性以及穩(wěn)定性上滿足要求，還要求其符合美觀、高效、經(jīng)濟以及節(jié)能環(huán)保等條件。同時，高層建筑、裝配式建筑、綠色建筑等新型建筑也被不斷提出與推廣，使得建筑給排水的設(shè)計更加復(fù)雜，以CAD為主的傳統(tǒng)設(shè)計方式已略顯疲態(tài)。

同時，近年來我國建筑業(yè)也在大力推廣發(fā)展BIM（建筑信息模型）技術(shù)，其應(yīng)用極大地提高了建筑工程的質(zhì)量、安全、進度三大目標管理的質(zhì)量與效率，為建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展指明了方向，也為建筑給排水的深化設(shè)計提供了新的解決方案。

1 建筑給排水設(shè)計現(xiàn)狀及存在問題

隨著日益增加的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和建筑功能需求，建筑管道也愈加復(fù)雜，同一個建筑物內(nèi)部常常會出現(xiàn)大量不同功能、類型材質(zhì)、直徑以及安裝要求等的管道。由于給排水管道的設(shè)置還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)、建筑以及暖通與電氣管道之間的關(guān)系[1]，其布置方法、設(shè)計要求以及造價規(guī)劃都會隨著建筑物功能要求的多樣化和建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化變得越來越煩瑣[2]。設(shè)計復(fù)雜程度提高的同時，建筑給排水設(shè)計的要求也在不斷提高，尤其對于一些高層、復(fù)雜的建筑，相較于以往的設(shè)計，由于其層數(shù)多、高度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能多元化的特點，設(shè)計時需考慮的因素、限制條件也越多，設(shè)計要求也相應(yīng)提高，如更大的靜水壓力、更重的消防任務(wù)、更高的可靠性要求及更強的防振防噪能力等。同時，綠色、環(huán)保要求也使得建筑給排水的節(jié)能設(shè)計要求越高[3]。除上述兩點外，產(chǎn)業(yè)鏈上游建筑材料的不斷發(fā)展也給予建筑給排水設(shè)計在材料與構(gòu)件選擇上更大的空間[2]。以往建筑給排水管道較為單一，主要包括銅管、鑄鐵管、鍍鋅鋼管等金屬管道，如今HDFE管、UPVC管等新型管道已在建筑給排水中大量應(yīng)用。但是，這在一定程度上增加了設(shè)計的難度，使得建筑給排水設(shè)計中水壓計算變得比較復(fù)雜，在滿足設(shè)計水壓要求的同時，還需綜合考慮安全性和經(jīng)濟性的需求。

目前，大部分建筑給排水工程的深化設(shè)計仍采用二維CAD模式，不足之處已日益凸顯，具體表現(xiàn)為：（1）傳統(tǒng)的CAD設(shè)計以二維圖紙為主要表現(xiàn)形式，在一些復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，無法準確、立體地反映出各系統(tǒng)間的空間關(guān)系，缺乏直觀感受，使得建筑給排水的深化設(shè)計需要花費更多的時間和精力進行思考與繪制[1]，同時其設(shè)計效率與呈現(xiàn)效果不佳。（2）以往的設(shè)計主要靠交流和圖紙審查來消除設(shè)計中錯、漏、碰等問題，如今復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)使得建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計更容易出現(xiàn)各種問題，僅靠傳統(tǒng)方式很難完善地處理這些問題。

從上述分析可以看出，以CAD為核心的傳統(tǒng)建筑給排水設(shè)計方法在設(shè)計時愈顯乏力，很有必要將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑給排水的設(shè)計中，至少在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑給排水深化設(shè)計中十分必要。

2 BIM技術(shù)在建筑給排水深化設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用流程

基于BIM技術(shù)的建筑給排水深化設(shè)計的基本流程，主要包括創(chuàng)建各專業(yè)模型、管線綜合、碰撞檢測、模型審核、工程量統(tǒng)計、出圖及審查7個環(huán)節(jié)（見圖1），主要需求資料為各專業(yè)設(shè)計文件，主要產(chǎn)出資料為碰撞檢測報告、深化設(shè)計模型、工程量清單及深化設(shè)計圖紙。下面將詳細介紹其核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)：碰撞檢測、工程量統(tǒng)計及BIM出圖，其余環(huán)節(jié)將結(jié)合實例進行展示。

圖1 基于BIM技術(shù)的建筑給排水深化設(shè)計

2.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.2.1 碰撞檢測

碰撞檢測是BIM技術(shù)在建筑給排水工程深化設(shè)計中最常見應(yīng)用點之一[4]，其主要作用是通過各專業(yè)管道與結(jié)構(gòu)本身之間的碰撞分析，提前發(fā)現(xiàn)各管道之間、管道與結(jié)構(gòu)之間存在的錯、漏、碰等問題并處理解決，提升管道工程施工的可行性、保證安裝的便捷高效[5]。根據(jù)設(shè)計圖紙建立各專業(yè)的BIM模型后，可依照管線布置相關(guān)原則進行碰撞檢測。碰撞檢測主要依靠Revit、Naviswork等軟件的自動碰撞檢測來實現(xiàn)，可全方面對整個建筑給排水系統(tǒng)存在的沖突、操作空間、檢修空間、凈高、保暖等進行硬檢測（物理沖突）與軟檢測（安裝、檢修及使用空間的校核），發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，并進行自動標注，在模型上用不同的顏色呈現(xiàn)。同時，基于BIM技術(shù)的建筑給排水碰撞檢測還會自動生成檢測報告，提高了設(shè)計人員進行修改與完善的效率，降低了建筑給排水設(shè)計時的出錯率，減少了后期施工不必要的返工與浪費。

2.2.2 工程量統(tǒng)計

傳統(tǒng)設(shè)計方式下建筑給排水工程量的統(tǒng)計與編制都需要結(jié)合CAD圖紙進行人為劃分與綜合測量，繼而再統(tǒng)計出材料使用量等數(shù)據(jù)，且為了避免出錯，還需進行多次復(fù)核。如果對設(shè)計進行修改，就要重新進行統(tǒng)計與編制，花費設(shè)計人員大量的精力與時間。而BIM技術(shù)信息化的特點，為其自動化分析統(tǒng)計工程量提供了極大的便利。在建立模型之前，對建筑給排水管道、構(gòu)件與設(shè)備的屬性、材質(zhì)及其他參數(shù)進行設(shè)定，在模型的建立過程中，材料表始終與模型內(nèi)容先關(guān)聯(lián)[6]。BIM模型完整保存了相關(guān)材料的信息，并依照材料屬性與材質(zhì)進行自動統(tǒng)計，高效生成工程量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這對于復(fù)雜、煩瑣的建筑給排水設(shè)計大有裨益。同時，若管道或設(shè)備等方面的設(shè)計發(fā)生修改，與之關(guān)聯(lián)的材料表也會實時進行更新，這大大降低了工程量統(tǒng)計的出錯率，提高了設(shè)計的效率。快捷簡單的工程量統(tǒng)計也為前期方案選擇、成本估算以及工程預(yù)決算提供了很好的依據(jù)。

2.2.3 BIM出圖

基于BIM技術(shù)的建筑給排水出圖，無論是平、立、剖面圖，還是錯綜復(fù)雜的節(jié)點大樣詳圖、渲染圖、甘特圖不僅準確精致，而且快速簡便。其主要步驟為：（1）建立、修改完善模型；（2）確定出圖標準與內(nèi)容；（3）調(diào)整視圖比例；（4）平面顯示設(shè)置；（5）確定出圖視圖；（6）添加管道標記及文字注釋；（7）添加圖框、圖例、圖名及其他內(nèi)容；（8）打印出圖[7]。在圖紙修改時，只需調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)即可對模型相關(guān)位置或部件進行修改，二維模型的圖紙也自動進行實時更新。這對于復(fù)雜、非標準層建筑給排水的設(shè)計而言，大大減少了設(shè)計修改的時間。同時，對于一些特定剖面圖，直接在特定的位置進行剖面即可完成繪制，無須像CAD制圖那樣重新繪制。可以看出，基于BIM技術(shù)的出圖雖然增加了前期建模的時間，但大大提高了后期修改與出圖的效率。

3 應(yīng)用實例

以某一安置房項目為例，其對BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的具體應(yīng)用流程和實際效果進行介紹展示。該項目總建筑面積19.9萬m2，包括住宅、商業(yè)、活動中心等，建筑最高層高為27層，項目具有體量大、工期緊，地下管線復(fù)雜的特點。

（1）該設(shè)計建筑給排水三維建模采用Autodesk Revit MEP軟件，以二維圖紙為基礎(chǔ)，確定好三維模型的標高與軸線的位置與信息，創(chuàng)建建筑給排水的BIM三維模型（常與暖通等模型一同創(chuàng)建），并對模型中各種管道及其他設(shè)備的相關(guān)信息與參數(shù)進行設(shè)置。

（2）將創(chuàng)建好的建筑給排水模型與建筑模型、結(jié)構(gòu)模型進行整合，對其進行簡單的視覺渲染，實現(xiàn)從不同角度對整個模型進行直觀且具有真實感的觀測，并進一步進行管線綜合與碰撞檢測。其中碰撞檢測所采用Autodesk Navisworks軟件，選擇相對應(yīng)的檢測對象，對檢測的類型與檢測報告的內(nèi)容進行設(shè)置，即可進行碰撞檢測找出本設(shè)計中的碰撞之處與生產(chǎn)檢測報告。再根據(jù)檢測報告在Autodesk Revit MEP對碰撞之處進行修改優(yōu)化，基于BIM技術(shù)的管線碰撞檢測優(yōu)化具體優(yōu)化效果見圖2。

圖2 基于BIM的管線優(yōu)化

（3）將模型存在的問題修改完善后，對模型再次審核，若無誤后，就可以對建筑給排水的管線及其附件的工程量進行統(tǒng)計。創(chuàng)建材料用量明細表并定義其名稱，選擇需要統(tǒng)計的各類管材及其他設(shè)備相對應(yīng)的屬性類型，然后對材料用量明細表的屬性進行設(shè)置，利用軟件的材料功能自動統(tǒng)計出各類管材及其他設(shè)備的用量[7]，并輸出相應(yīng)的材料用量明細表，統(tǒng)計出的明細表如圖3所示。此外，設(shè)計人員也可在模型創(chuàng)建過程中生成材料用量明細表，方便其在設(shè)計時實時掌握各種管材的用量，對設(shè)計成本進行初步的預(yù)算。

圖3 材料用量明細表

（4）根據(jù)2.2.3節(jié)給出的BIM出圖步驟，基于優(yōu)化完善好的建筑給排水三維模型，對出圖所要求的視圖、比例、標注、圖框及圖例等的參數(shù)與信息進行設(shè)置，打印輸出相關(guān)的圖紙。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善傳統(tǒng)二維CAD深化設(shè)計的不足之處，有助于提高建筑給排水深化設(shè)計的質(zhì)量與效果。基于BIM的技術(shù)深化設(shè)計必將成為建筑給排水深化設(shè)計的主流方向之一。