基于BIM技術的建筑給排水設計與優化研究

陸偉

新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司 新疆 石河子 832000

在新時代的發展背景下，技術的發展是突飛猛進的。當下的社會中BIM技術已經成為社會發展的驅動技術。在建筑行業中Revit軟件能在建筑的設計中構建出信息模型（BIM），并且這一技術已經普遍的應用到建筑的設計工作中，對于建筑的給排水設計，BIM技術的應用能更好的進行整個建筑的管道分布規劃，提高給排水工程的質量，且因為BIM技術特有的優勢，能讓建筑施工前前期的設計工作更加精準和可靠，一定程度上能更好的控制成本。在整個的給排水設計中運用好BIM技術是能提升建筑工程的給排水施工質量的。

1 建筑給排水設計理念

建筑排水工程的設計是當前建筑的重要內容，因為給排水系統是建筑后期使用中重要的設施，關乎人們的日常生活，并且好的設計是可以延長使用的壽命的，這對于建筑的的交付也是一個較好的質量保證，想要保證整個建筑的給排水的運行通暢，一定要做好施工前的設計工作以及施工環節的質量把控。在設計前需要實地的考察當地的情況，比如地下水位，水管的排布，比如圖1所示就是對現場的了解信息，再進行給排水工程的設計。

圖1 現場水管布局情況

2 建筑給排水中BIM技術優勢點

BIM技術在建筑工程的使用中需要結合建筑的基礎信息才能運用計算機精準的構建出建筑的三維立體模型，在設計階段借助BIM技術可以實現各種設計的預演工作，進行施工前的預演能一定程度上降低設計的問題，還能保證建筑工程的給排水設計更加科學推進后期施工的質量保證，BIM技術主要的參與施工前的工作，其特點主要包含以下幾個方面。

2.1 可視化

所謂可視化就是在施工前能把設計的方案借助BIM技術構建出來，區別于傳統的二維展示，三維的呈現更加的直觀。然后在模型上形成交互式的可視化行為和效果，進行建筑的三維圖形的呈現。對于建筑設計人員來說提供了更直觀的建筑設計和項目指示[1]。由于受傳統給排水技術設計內容的影響，工作人員應在實踐中了解項目的項目環境，利用CAD平臺學習部分高度和截面。想要使得工程的交付時間能在規定期內，就需要保證各個部門的有效協作，加強溝通，減少施工出現問題，盡量不返工才能更好的保證工程的順利交付，還能一定程度上降低成本，相關人員可以利用BIM技術構建可視化3D模型。

2.2 模擬化

建筑的給排水設計不是簡單的對給排水進行設計的工作，它同時還要考慮到整個建筑的功能以及其他方面，這就給給排水的設計工作增添了難度，設計時不僅需要考慮給水管的有效分布，還要做好排行管的分布規劃，因為二者之間是不能出現沖突的，一旦出現沖突，就會影響整個建筑的給排水。借助BIM技術能對給排水的管道設計做一個虛擬空間，進行模擬，能更好的保證給水管道和排水管道的設計合理，這樣還能降低返工問題有效節約成本[2]。對于給排水的管道設計還需要考慮整個建筑的其他管道排布情況，風管、煙管、天然氣管道是整個建筑投入使用中必須要的設施，所以在進行給排水的設計時也要結合整個建筑的功能和管道分布，這更是增加了給排水設計的難度。但是在BIM技術的參與下，可以讓管道的設計和排布更加的精準，因為三維的模型構建能在設計階段就做好科學的規劃，還能讓整個設計更加的高效。

2.3 協同設計

正如前文提到的問題，建筑的投入使用會涉及風管、煙管、天然氣管道的安裝，這就需要對給排水的設計做一個統籌，避免出現管道之間的碰撞問題，利用好BIM技術能有效的實現不同管道之間的協同設計，因為這是BIM技術的一大優勢，它能很好的實現給排水工程的整體性，保證在給排水的設計中各個環節都能有效的銜接。另外一點則是BIM技術能實現不同環節的給排水設計工作的拆分，讓不同環節能同時進行，這樣的操作能提升設計的效率，還能最大化的利用好人力資源和物力資源。并且在信息化的背景下，BIM技術能強化設計人員之間的聯系，促進了員工的溝通，這樣的話設計的工作就能更加的精準和科學。

2.4 參數化設計

利用BIM技術對建筑的給排水進行設計能讓整個建筑的信息更加的參數化，因為在設計的環節能把所有的信息都導入其中，讓模型的構建也能更加的貼合實際的情況。我們知道BIM技術的可視化特點，其實就是能等比例的構建真實的模型，既然能按照實際的情況進行模型的搭建，在確定好給排水的模型設計時，就能精準的計算出施工時的各種數據，在實際的施工環節就可以減少誤差，保證購買的材料尺寸和數量都是符合設計的要求，避免不必要的浪費情況。因為BIM技術對于數據的調整是隨時隨地的，對于實際的情況如果出現誤差只需要在模型上做出調整就能很快的得到精準的數據。

2.5 效率性

在以往的給排水設計中會用到CAD繪圖，這樣的設計環節需要從CAD的平面、立面、剖面圖還原立體模型，不僅對于設計人員有較高的專業要求，同時還更加的耗時。另外就是在進行傳統的CAD繪圖時不同地方的設計人員不能做到及時有效的溝通工作，當一部分模型進行改動時，其他設計人員沒有獲得更改的數據，就會使得設計的環節出現問題，嚴重的會導致給排水的設計失真，一定程度上影響了整個建筑給排水工程的進度。利用好BIM技術就能使得給排水的設計工作快速的建立起三維模型，同時能更好的協調不同部門之間的溝通，避免出現設計的碰撞問題。

3 BIM在建筑給水排水工程設計與優化的應用

3.1 安裝模擬設計

對于建筑的給排水設計，安裝模擬也是很重要的一環，做好安裝設計對于后期的工程質量作用很大。在對工程進行安裝的時候要結合圖紙進行施工，這時候想要保證施工的質量，就需要結合BIM技術的安裝模擬設計系統讓安裝的模擬設計更加的精準。給排水的管道設計是比較復雜的，管道排布出現一點的偏差都可能產生問題，間接的導致施工的成本增加，而借助BIM技術做好施工前的安裝模擬讓管道的分布更加精確，不僅能提升施工的效率還能節省成本。

3.2 實現可視化設計

當CAD在建筑工程給排水技術設計中得到充分利用時，設計人員可以獲得與建筑工程相關的信息，如建筑物的平面圖、三維結構和截面結構等。然后根據分析設計調整建筑結構主體結構、梁高位置等安裝信息。利用CAD存在的弊端是，如果建筑的給排水設計周期較短，在進行數據的傳輸時容易出現數據的丟失或者是傳輸出現問題，這對于給排水系統和設計都會造成影響，嚴重的甚至會拖慢整個工程的進度。對于信息技術的發展使得上述的問題得到完善，BIM技術已經彌補了CAD的缺點，所以進行給排水的設計時利用好BIM技術能更加的清晰的掌握整個建筑的精準數據，并且避免CAD數據傳輸時容易出現的問題[3]。進行數據的獲取中能進行可視化的設計，所以，隨著社會的發展進行建筑隊額設計和給排水的設計時建筑行業已經多數使用BIM技術了。可視化平面圖如圖2所示。

圖2 可視化平面圖

3.3 材料表自動統計

傳統的對于建筑給排水工程設計圖紙的修改和測量的過程中，CAD設計均是采用自動的圖紙數據來進行的測量和匯總。采取這樣的的技術進行建筑給排水設計工作時工作效率比較低，容易出現繪制和計算的錯誤。當存在問題時多數情況下需要推翻全來，這樣的工作方式對于設計人員來說無疑是增加了大量的工作和加大了設計難度。在這種情況下如果使用BIM技術，利用BIM技術設計的數據庫功能和特點，可以及時準確無誤的獲取建筑給排水工程相關的圖紙、清單、設計資料，以用來幫助設計人員進行全面的整合，對于工作的效率來說是一個較高的提升，同時還能解放一定的人力。

3.4 管線綜合設計

有效的運用BIM技術，可以在模擬過程完成設計協調工作，從而強化建筑給排水管線設計的綜合化程度。建筑給排水的設計人員可以根據數據在3D模型中的實時管道模擬，發現管道模型中的現存沖突和問題，設計人員可以根據模擬情況在設計方案中進行數據修改，對于管道中的平滑碰撞和硬碰撞進行全面的模擬和檢查。在3D模型中設計人員可以實時接收基于BIM3D模型對于給排水的碰撞情況的全面檢測數據，保證了變更的必要支持和變更的及時性。

3.5 參數化設計

在數據庫中保存著很多設計相關重要信息，其中就包括BIM模型圖、進度數據表、3D設計視圖等等信息內容。當設計者需要對原有數據信息進行調整設置時，設計的數據庫中所有的設計數據信息均會立刻做出更新和更改，當然，數據設計引擎需要放置在圖紙設計、建筑平面設計、建筑剖面設計等不同的地方，這樣當模型設計參數發生變化，可以對應變化。在建筑設計給排水設計中，重點需要把控兩方面內容：一是BIM技術的使用，這是建筑設計給排水的技術基礎和理論指導。二是BIM技術的操作水平，水平不足會發生不可估量的致命損失。

3.6 提升建筑給排水建設工程計算的精準度

（1）對于管道的分類問題，可以結合工程表中的各項排水數據，設計人員可以依據數據進行精準計算，依據工程量的差別，進行管道分類[4]。

（2）技術設計人員對于預防舉措的預案設計可以從模擬設計、模擬進程的實驗中發現各種情況下的相關問題中進行改進，利用BIM技術，在原有相關管線數據的基礎之上建立模擬模型，可以達到這一目的。

（3）管道設計人員可以更好地利用管道運行等相關數據控制不同管道之間的碰撞，結合相關問題有效調整不同管道的運行參數，提高管道運行效率。

3.7 做好碰撞檢查

碰撞檢查技術是在施工之前對圖紙進行審查，找出設計中不合理之處進行更正。基于二維平面設計時，容易出現平、立、剖圖紙不一致的現象，造成構件在空間上相碰撞，導致返工、工期延誤、材料浪費。BIM技術能夠建立三維模型并進行碰撞檢查，按專業劃分時碰撞檢查分為多專業碰撞檢查和單專業碰撞檢查。單專業碰撞檢查是在建筑、結構、機電中的某一專業進行檢查，找出碰撞點，這種碰撞較為簡單，比較適合本專業設計人員建立模型后自行進行檢查。單專業檢查十分重要，他可以減少后期多專業碰撞檢查時碰撞點較多的問題。多專業碰撞檢查是在建筑、結構、機電中的兩個或多個專業中進行碰撞檢查，這種檢查發現的碰撞點較多也較為復雜，需要設計師對結果進行篩查，解決時要遵循一定的規律和原則。基于Revit的碰撞檢查，考慮到給排水系統包含多種系統，各種系統共存于BIM模型中，管線排布空間有限，管線類型較多，難免出現管道與主體結構或管道之間發生碰撞，因此有必要對本項目進行碰撞檢查。在Revit中建立模型后，可以用Revit自帶的碰撞檢查功能進行檢查，出現碰撞點時可直接掌握構件的具體位置并在模型中進行修改，操作簡單[5]。運用Revit進行碰撞檢查時，點擊“協作”下的“碰撞檢查”。在對話框中選擇需要碰撞的類別，類別可以是當前項目中的也可以是鏈接模型中的。運行后，Revit將碰撞點列在沖突列表中，點擊列表中的碰撞點，會自動定位到碰撞點所在位置并將碰撞點高亮顯示，便于設計人員進行修改。產生的碰撞點可以導出HTML版本的報告，對于已經修改的碰撞點，刷新后便不會再顯示，不斷對模型進行修改直到運行碰撞檢查時提示“未檢測到沖突”即可。經過運用Revit軟件對給排水系統進行碰撞檢查得出如下結論：（1）運行時對電腦硬件要求較高，會導致投資方在硬件上的投資較多；（2）耗時較長，影響工作進度和效率；（3）只能進行當前項目與鏈接模型或當前項目與當前項目的碰撞檢查，鏈接模型和鏈接模型之間無法檢查。

4 結語

當前，互聯網技術和信息技術發展迅猛，已經充分應用到社會和人們日常生活的方方面面。BIM技術可以說事信息化時代的一個產物，它的使用領域比較廣泛，經過實踐的證實，利用好BIM技術對于項目工程是很有幫助的，信息化時代不僅可以提高設計工作的效率，更重要的是能節省一部分人力，對于企業來說也能節省一定的人力成本。所以，在信息化時代想要使得建筑行業有個長遠良好的發展前景，在進行給排水的設計中需要跟隨時代發展的腳步，積極的使用新技術，幫助提升建筑的質量。