實例探析BIM在建筑給排水工程設計中的應用

【摘要】隨著科學技術的發展，BIM技術在建筑給排水工程設計中得到了廣泛應用，在提升設計效率、設計水平方面發揮著重要作用。本文首先分析了BIM技術發展背景，其后詳細探討了BIM在建筑給排水工程設計中的應用特征，最后圍繞長沙旭輝國際廣場項目分析了BIM在建筑給排水工程設計中的應用情況，以期可供參考。

【關鍵詞】BIM技術;建筑;給排水;設計;應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、引言

近十年來，BIM技術在國家產業政策和全行業的努力下取得了長足的進步，深刻改變著工程建設行業。基于建筑給排水工程設計的復雜性、系統性特征，通過BIM技術的應用可構建可視化三維模型，直觀呈現給排水工程中各種結構特性、位置關系等，實現工程信息的共享、集成與整合，全面提升給排水工程設計水平，為施工作業的順利開展保駕護航。

2、BIM技術發展背景概述

近年來，建筑業緊跟時代步伐，逐漸與眾多先進信息技術集成應用并為建筑業在新時代背景下的發展注入新機能，其中建筑信息模型技術 BIM（Building Information Modeling）的應用已經逐漸成為工程建設各階段的主要信息支撐，并朝著實現建筑業現代化、信息化、集成化的方向融合演變，同時也為建筑業發展帶來新的機遇和挑戰。如下圖1所示，BIM技術在建筑各行業的應用情況。

BIM技術在中國發展的十幾年時間，總體來說是一個加速發展的過程。發展歷程大致可以劃分為以下四個階段：

（1）北京奧運時期，也稱作“被動應用”時期。這個時期屬于被動地應用BIM技術，是一個寶貴的學習與探索的過程，在客觀上推動了BIM技術在中國的初始發展，讓BIM技術在中國從研究階段真正進入到應用實踐。

（2）上海世博會時期，可稱作“主動應用”時期。當時國內處于引領地位的大型設計院和施工企業開始主動選擇應用BIM技術，完成了上海世博文化中心等一批示范性建筑。上海世博期間BIM技術應用取得的突破性成果，也為國家進一步制定與BIM技術相關的發展戰略規劃提供了現實依據。

（3）“十二五”期間，可稱作“實驗應用”期。在國家戰略規劃的指引下，BIM技術應用進入到快速發展階段，出現了大批實驗性項目，也是BIM技術應用的第一次高潮期。

（4）“十三五”期間，中國逐步進入到BIM技術“應用深化”的階段，到“十三五”中后期，迎來了BIM技術應用的第二次高潮。此時期大型復雜項目和重點項目在BIM技術的支持下從傳統建造進入到精確建造，譬如港珠澳大橋、貴州天眼等國家重點項目的建成，都有賴于BIM技術的深化應用。

2020年是從“十三五”過渡到“十四五”的關鍵的一年，以13部委聯合發布《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》）為標志，國家對建筑業以BIM技術為主的信息化技術進行了全面快速的推進，這對推動BIM技術的應用發展意義重大。

3、BIM在建筑給排水工程設計中的應用特征

當前，人們對于建筑的要求從遮風擋雨向著舒適、美觀方向發展，建筑行業進入轉型期，建筑給排水工程飛速發展。在這種背景下，傳統的建筑給排水設計方法已經很難滿足現代建筑行業發展的需要，而 BIM 技術的出現和應用，恰巧彌補了建筑給排水設計的不足，能夠科學解決排水管線的問題，促進建筑給排水設計水平的提高。

BIM技術運用于建筑給排水工程設計中，主要特征表現如下：

（1）可視化。建筑給排水工程設計時BIM技術的運用可構建三維模型，直觀展現給排水設備、管線、位置、高度等，且可從各個角度、方向查看給排水系統。基于此模型下，設計、施工人員可全面、深入掌握給排水系統各部分情況，防止出現管線碰撞的情況，提高工程水平。

（2）一體化。通過BIM技術的運用可實現給排水工程綜合性、協同性設計，多個專業開展一致性分析，達到共享設計標準，避免在施工中各專業沖突。基于此種設計方法下，可有效提高給排水工程設計水平，降低施工成本，獲得更好的綜合效益。

（3）參數化。基于參數化建模方法的運用，可將抽象的二維圖形、復雜數據轉變為三維模型，不同角度、方向反映建筑給排水工程設計情況;可實時修改相關設計參數，如：管徑、尺寸、高度等，并實現各個結構部分的模擬分析，減少設計錯誤。

（4）優化出圖。BIM技術在建筑給排水工程設計中的應用，可實現設計圖紙深化設計，全面展現邏輯關系，提高設計水平。

4、實例探析BIM在建筑給排水工程設計中的應用要點

4.1 工程概況

長沙旭輝國際廣場，位于長沙市勞動東路與萬家麗路交匯處，總建筑面積達32萬平方米。整個項目地上部分包括11棟洋房，3棟一類高層住宅，3棟一類高層綜合樓（其中有C1#棟為超100m的超高層）和一個大型商業mall。地下為兩層地下車庫，部分為人防工程。本項目做為綠建二星工程，給排水專業除設計了平時的建筑給排水及消防設計外，洋房和部分公建均設計了太陽能熱水系統，整個項目地塊室外設置了雨水收集工程。

生活泵房及消防泵房設于地下室內。本工程室外設有生活給水系統、綠化灑水系統和消火栓給水系統;室內設有生活給水系統、消火栓給水系統、自動（濕式）噴水滅火系統、污水排水系統和雨水排水系統等給排水系統。

4.2 BIM設計軟件選擇與人員配置

4.2.1軟件選擇

國內建筑行業常用BIM設計軟件包括Autodes Revit系列軟件、Graphisoft ArchiCAD系列軟件、Bentley 系列軟件等。本項目選用Revit +鴻業 BIMSpace2020開展建筑給排水工程設計工作，此軟件優勢如下：

（1）專業度高：Revit 為專用于建筑行業的建模軟件，在建筑設計領域實現了高度開發，且進行了本土化定制，充分考慮了中國設計師設計習慣;

（2）功能齊全：Revit 在建筑結構、機電專業均較為適用，在專業協調性、軟件兼容性、參數化功能、可出圖性以及渲染能力等方面表現較好;

（3）全過程設計：Revit 屬于全過程設計軟件，可用于方案設計、初步設計、施工圖設計以及管線綜合設計階段。

4.2.2人員配置

本項目在建筑結構模型基礎上開展機電專業正向協同設計，其中，給排水專業、電氣專業以及暖通專業各配置1名設計人員，以給排水專業設計為核心構建中心文件，中心文件與工作集結合完成設計工作。

4.3建筑給排水 BIM 設計要點

4.3.1協同設計

本項目構建機電項目協同工作站，采取文件夾共享方法，建立設計院的內網信息交通通道，文件夾中在建筑結構模型基礎上構建BIM機電協同設計中心文件。本項目由機電負責人落實給排水設計工作，根據項目體量創建給排水、自動噴水滅火系統等各子項工作集，設計師訪問中心文件，并創建本地文件、領取工作集。

協同設計工作流程如下圖2所示。在完成項目樣板創建、工作集內容分配等工作后，開始協同設計工作。協同設計前，各個專業設計師經討論確定各個部分設計內容制圖高度、位置范圍，減少協同設計中的碰撞;協同設計時，各專業定時將設計內容同步到中心文件中，以供其他專業的設計人員查看模型進度、設計內容。在協同設計中，一旦發現沖突及時溝通解決，提高設計效率。

4.3.2管線設計

（1）衛生間給水排水系統管線：利用“布置衛浴”、“定義潔具”功能，布置衛浴設備、定義潔具，選擇潔具的冷熱水給水點，為管道和潔具的連接做好準備;利用“繪制橫管”功能繪制給水、排水系統，設置管道相關信息，如：管徑、材質、標高、坡度等。完成上述設計工作后，利用給水、排水自動設計功能，連接潔具給、排水點與管道，連接過程中一旦發現問題，可采取手動連接方法，并利用三維視圖、剖面圖調整管線。完成連接后，通過“一鍵布置閥門組件功能”設置水管閥件、組合閥件、清掃口，完成衛生間給排水系統繪制工作。

（2）室內消火栓給水系統管線：本項目消防用水量標準及一次滅火用水量如下表1所示，利用“布置消火栓”功能設置消火栓，同時提供顯示范圍檢查線功能，支持其他消火栓族識別和使用;利用“繪制橫管、創建立管”功能，設計消火栓管線，根據系統流量確定室內消火栓給水管的管徑，完成管線繪制后設置閥門。

（3）自動噴水滅火系統管線：利用鴻業 BIMspace2020“繪制輔助線”功能，繪制噴頭定位線，可一鍵刪除，方便快捷。完成噴頭定位線的繪制工作后，布置噴頭、繪制自動噴水滅火系統管線，設計中無需考慮管徑，繪制管線走向即可;利用“連接噴頭”功能，連接噴頭和自動噴水滅火系統管道，并利用“定管徑”功能確定管徑。

4.3.3碰撞檢測

本項目采用BIM正向協同設計方法，與翻模設計方法相比減少了大量的碰撞，但是依舊存在部分專業碰撞情況，需開展碰撞檢測與調整工作。本項目采用 Revit 自身碰撞檢測功能，實現目標定位。具體操作流程如下圖3所示。

上圖中，方案優化調整主要是在碰撞檢測前，粗略調整管線，修改明顯的、成片的碰撞，如：電梯前室走廊上方、地下室車道上方等區域，通過整體提升、平移管線等方法減少管線碰撞。

結語：

綜上所述，建筑給排水系統設計專業內容多、復雜性高，基于現代信息技術的發展，合理引進BIM技術可有效提高給排水設計效率與質量。在建筑給排水工程設計中，需合理選擇BIM軟件、落實人員配置工作，根據項目實際情況落實協同設計、管線優化與碰撞檢測等工作，切實保證給排水系統順利完成施工作業。

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作者簡介：

盛靖宇（1987-），男，湖南益陽，工程師，本科，工作方向：給排水工程。