探討BIM 在建筑給排水工程設計中的應用

馬逢樂

（安慶供水集團公司，安徽 安慶 246004）

引言

建筑工程項目在設計方案確定的過程中，給排水設計是比較重要的。一般來說，建筑給排水設計具有非常重要的功能，是保證人們正常生活的關鍵。本文主要是利用BIM 技術來實現建筑給排水工程模型的建設，綜合分析多種影響因素，從而可以實現設計的高效進行，能夠達到整體性規劃設計標準，更好地提升設計水平，全面提升建筑設計總體水平。同時，在設計時還使用了模糊綜合評價方法來展現出給排水設計使用BIM 技術所產生的積極作用，能夠進行設計與施工信息共享，能夠進行仿真作業，達到人們的個性化使用要求。

一、BIM 簡述

BIM 的英文全稱是Building Information Model，即建筑信息模型。BIM 的概念是指把建筑工程人員在項目管理中的一個基本工具或者是基本元件做成一個基本元素，通過一定的數據特性和信息資料與基本元素組織起來，構成一個建筑過程的信息模型，即在建筑過程中產生的建筑信息數據庫，這其實是一種項目管理方法和技術創新。需要說明的是，建筑信息管理數據庫模型中的建筑數據包含的絕不僅僅是一個個分割的建筑信息，而是這些建筑信息之間已經建立了一種對應關系的模型，這些建筑信息模型是“活的”，是動態的。在大型建筑的信息管理過程中，整個大型建筑的相關信息都直接儲存在建筑信息管理數據庫模型中，各個建筑項目的設計參數和信息是相互聯系的，我們可以輕松地實現建筑BIM 內的數據和建筑相關信息的實時共享和信息交流，十分便捷。在一個大型建筑工程的整體設計、施工、運營以及建筑信息管理的整個生命周期，BIM 數據庫可以很好地滿足不同階段、不同管理人員的不同信息和數據收集需求以及交流活動，可以有效地幫助他們完成設計任務；與此同時，當設計任務完成時，系統會自動產生新的設計數據和信息反饋，這些數據和信息又會重新進入系統存儲到建筑數據庫中，如此往復。BIM 的應用極大地豐富了建筑信息管理數據庫的設計數據和信息管理知識，輕松地實現了BIM 系統內數據的實時更新和信息數據庫的自動化擴大。BIM 的信息化管理流程促進了建筑工程的順利開展，縮短了施工工期，降低了建造成本，而且為建筑的安全和可持續發展提供了必備條件。

二、建筑給排水設計現狀及存在問題

隨著日益增加的結構復雜程度和建筑功能需求，建筑管道也愈加復雜，同一個建筑物內部常常會出現大量不同功能、類型材質、直徑以及安裝要求等的管道。由于給排水管道的設置還應考慮結構、建筑以及暖通與電氣管道之間的關系其布置方法、設計要求以及造價規劃都會隨著建筑物功能要求的多樣化和建筑結構的復雜化變得越來越煩瑣。設計復雜程度提高的同時，建筑給排水設計的要求也在不斷提高，尤其對于一些高層、復雜的建筑，相較于以往的設計，由于其層數多、高度大、結構復雜和功能多元化的特點，設計時需考慮的因素、限制條件也越多，設計要求也相應提高，如更大的靜水壓力、更重的消防任務、更高的可靠性要求及更強的防振防噪能力等。同時，綠色、環保要求也使得建筑給排水的節能設計要求越高。除上述兩點外，產業鏈上游建筑材料的不斷發展也給予建筑給排水設計在材料與構件選擇上更大的空間。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用。但是，這在一定程度上增加了設計的難度，使得建筑給排水設計中水壓計算變得比較復雜，在滿足設計水壓要求的同時，還需綜合考慮安全性和經濟性的需求。

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

從上述分析可以看出，以CAD 為核心的傳統建筑給排水設計方法在設計時愈顯乏力，很有必要將BIM 技術應用于建筑給排水的設計中，至少在復雜結構的建筑給排水深化設計中十分必要。

三、BIM 技術在給排水工程中的應用

（一）協同設計

建筑工程給排水項目設計環節，利用BIM 技術創設三維模型，能夠將給排水部分融入模型內。比如，模型中可以體現出水泵使用量、安裝尺寸等多個方面的信息，不同專業人員能夠按照自己使用需要調取使用。如果在設計中不得不進行模型數據調整，在其他相關聯部位也會隨之自動調整。建筑工程的各個專業都能夠利用BIM 模型進行檢查，提高工作效率和水平。如果建筑工程的任何單位人員修改建筑模型，設計人員都會立即發現，并且展開討論和分析，就能夠提高協調性，保證設計方案合格。

（二）實現可視化設計

建筑給排水工程設計過程中，若要充分發揮出CAD 技術的作用，設計人員要匯總建筑平面圖、立體結構圖等與建筑相關的信息，復原建筑圖形信息，結合分析與設計調整建筑結構組合當中的主體結構等方面的信息。在建筑給排水工程設計當中，運用此種技術手段，若是給排水工程設計周期較短，信息數據傳遞當中可能出現信息不準確的問題，嚴重威脅到總體建筑給排水工程施工工作展開。如今，BIM 技術開始廣泛運用到建筑給排水局部工程設計過程中，可以在建筑給排水設計當中直接構建起可以傳遞信息的模型，利用建筑信息模型，準確獲取與給排水工程有關的信息與數據，從而防止傳遞信息中所出現的失誤，真正提高建筑給排水工程信息數據的完整有效程度。建筑給排水局部工程設計模型不同于其他的土建工程項目的設計模型，通常以普通的土建工程項目設計模型作為前提條件，實際上的建筑給排水局部工程設計模型要適當展開調整，若是設計模型被修改，那么會對整個樓層的建筑平面設計帶來影響。所以，通常來講需要按照建筑樓層的設計來展開建筑給排水工程設計。

（三）模擬安裝的設計

BIM 設計理念運用到建筑給排水工程設計過程中，最大的優點就是能夠實現對給排水工程的模擬安裝設計。給排水工程施工當中，排布管線屬于較為復雜且重要的工作，其中更為復雜的是吊頂區的管線排布工作，很難精準展開，如果不能處理到位會導致資源浪費，并且還會在很大程度上導致設計時間延長。通過引入BIM 技術，能夠更好地解決這些問題，BIM 技術利用三維手段為基礎，模擬施工環境，模擬一系列的施工過程，達到預期的效果后接著展開后續的施工。BIM 技術的應用具備可視化的處理方法，能夠對安裝和設計的流程進行簡化，并且科學合理實施安裝，在很大程度上提高施工的有效性，減少設計變更。

（四）管線綜合設計

BIM 可以直接反映三維管道系統集成后的管道凈空高度。在BIM 模型建立管道系統模型的每一個過程中，管道系統模型所呈現的三維管道系統模型展示的是建筑給排水管道的最真實運行狀態。建筑給排水工程設計師在繪圖中不僅能夠實時觀察到三維模型圖中管道發生的各種碰撞沖突現象，而且還能夠在三維繪圖模型制作完畢后，采用碰撞檢測的方法和功能，或者是利用其他檢測軟件對管道進行軟碰撞、硬碰撞的綜合檢測。其中，硬碰撞指的是碰撞沖突發生在某種物理的意義上，軟碰撞指的是設計師使用檢測器對空間、安裝以及檢修的軟件進行校核。通過三維模型可以實時檢測BIM 三維給排水管道的碰撞沖突，并及時向其他建筑給排水管線設計師進行反饋，保證設計修改和綜合設計調整的準確性、及時性，進一步完善建筑給排水管線的綜合設計。

（五）參數化設計

BIM 模型中所有的二維設計視圖、三維視圖、明細表、數據統計表以及圖紙等設計內容，會根據相同類型的建筑工程，以信息的形式在數據庫中進行存儲和保存。所以，當對模型的設計參數進行修改時，其設計引擎可以在不同的位置上，如建筑的平面設計、剖面結構設計、圖紙等；而且設計人員可以在不同的時間和條件下隨時對參數進行修改和補充，而參數修改后的設計數據庫中所有的設計數據信息都會隨之立即發生改變和更新。在進行建筑以及給排水工程設計時，進行這種參數化的系統設計主要基于兩個方面的考慮：一是因為它能夠對BIM 模型中引入的計算機起到一定的技術輔助和指導作用；二是這種參數化的概念可以在設計人員表達模型的內容和形式上得到體現。

（六）仿真設計的應用

建筑工程給排水工程仿真設計的優點是能對施工起到技術指導作用。在給排水工程施工中，由于施工空間狹窄，管道復雜且數量多，從而對管道的安裝會產生一些影響。管道施工前，利用BIM 技術建立三維模型，在保證施工質量的前提下合理規劃施工和科學安排施工時間，保證管道施工安全穩定運行，加快施工進度，減少建設資金投入。在給排水工程設計中，要明確施工預算目標與所需的基本材料，相應的編制材料清單，制定合理的安裝方案。并且在工程設計中，應充分考慮和合理規避各種風險，尤其是管道穿叉處應合理布置，防止因為工期進度問題倉促解決問題。應用BIM 技術進行仿真設計，可以模擬施工過程，及時調整不合適的部分，檢驗施工過程的科學合理性，避免施工中無效因素的影響。

（七）排水管道方面的設計的應用

管道的安放位置在整個房屋的建設過程中對整個建筑的整體形象影響很大，因此管道需要安放在合理的位置，從而更好地保證建筑的功能。在管道設計過程中，相關人員可以通過BIM 技術更好地了解管道在整個建筑中的位置，更直觀地認識管道的實際高度和管道的真實空間狀態。在管道布置過程中，碰撞問題得到了很大程度的解決。相關人員可以通過BIM 技術識別管道可能發生的碰撞風險，并進行相應的調整。同時，相應的檢測可以檢測出BIM 模式下設計中的沖突，并通過信息技術反映給相關人員。充分認識到這一點后，相關人員可以根據實際情況修改設計，對提高整個建筑給排水系統的管道設計效率有重大影響。此外，BIM 技術還能幫助有關人員對排水管道設計中的其他問題進行了解，有利于有關人員及時糾正問題，提高整體工作效率。

結束語

隨著互聯網技術的快速發展及移動網絡時代的到來，BIM 技術越來越廣泛地運用于建筑給排水工程設計領域。此技術的廣泛應用，彌補了以往建筑給排水工程設計中的不足，提升了建筑給排水工程設計的質量和效率。因此，對建筑給排水工程設計中BIM 技術的實際應用進行研究具有重要的意義。