BIM 技術在建筑給排水設計中的應用

王 胤

（中交房地產集團有限公司，北京 100037）

1 引言

因國民經濟的高速發展，人們的物質水平全面提升。在這樣的背景下，人們對衣食住行提出來更高的要求，尤其是居住環境。對于建筑排水系統而言，人們的要求也不再是滿足于用水穩定與安全的基礎功能要求，而是在基礎功能要求上更多地考慮美觀性、合理性。除此之外，在可持續發展大背景下，建筑排水設計還要滿足節能環保要求。但傳統的二維計算機輔助設計技術在后期專業協同、圖紙整合方面常常會出現管線碰撞問題，再加上其在后期無法聯動修改，導致整個過程繁瑣度較高。BIM 技術依托三維數字技術，將各種工程數據信息集成建筑模型，其具有諸多優勢，如協調性、可視性以及優化性等。BIM 技術在建筑給排水設計中應用不僅可將工程項目中的各類信息直觀、詳細地展現出來，同時還可以幫助設計人員及時發現不合理問題，優化建筑設計方案，進而保證建筑給排水設計的合理性與科學性。

2 BIM 技術及其應用特點

BIM 技術的英文全稱為Building Information Modeling，國內統一將其翻譯為建筑信息模型，其是將建筑項目有關信息集成的一類數據模型，其依托于三維數字技術。就工作模式而言，我國在設計方面之前多應用的是一維軟件與二維軟件，如CAD 軟件。在建筑設計過程中通常按照不同專業將其建筑條件圖拆分設計，若建筑平面條件圖需要進行修改，那么其他專業也要配合其進行調整，再加上信息傳遞不及時，導致各專業設計的圖紙出現不合理或矛盾的問題，嚴重影響建筑設計的質量與效率。而BIM 技術是一種全新的三維設計軟件，不僅可以實現信息共享與聯合設計，同時還可以在可視化界面尋找設計中的沖撞矛盾，促使建筑設計更加科學合理。

BIM 技術應用具有模擬性、優化性、協調性、可視化以及可出圖的特點。一是模擬性。BIM 技術不僅可模擬三維建筑形態，同時還可以對建筑工程中各種情況進行模擬，如緊急疏散模擬、風場模擬等。二是優化性。由于建筑設計方案往往屬于理想化狀態，因此無法與實際情況完全匹配，進而對后續順利施工造成影響。究其根本，設計人員在進行建筑工程設計時所使用的數據往往來源于紙面文件，這樣得到的建筑數據也就比較有限。而BIM 技術則可以構建建筑虛擬模型，而虛擬模型中包含建筑項目相關的詳盡信息，在計算機軟件輔助下分析建筑設計的可行性，對于不足之處進行優化，促使建筑設計方案更加科學合理。第三，協調性。協調性作為BIM 技術中最突出的特點，其可將所有參與建筑工程項目的單位、人員都集中在同一交流平臺，各參與方可將各自專業設計方面的信息在平臺上及時進行交流，在設計階段就可以提前解決可能出現的碰撞問題，進而減少施工階段變更情況。第四，可視化。傳統CAD 軟件設計出的方案是由點和線組成的二維圖紙，施工人員借助專業知識與圖紙中的線條想象建筑形態，根本無法將建筑內部構造或構件形體直觀展現出來。而BIM 技術則可以展現出建筑物內部具體的構造，不僅可以及時發現設計方案中的不足之處，同時也為后續開展施工作業奠定基礎。第五，可出圖。雖然CAD 與BIM 都具備可出圖性，但BIM 不僅可以出二維圖紙，還可以依據三維模型出圖。另外，三維模型的關聯性可以避免圖紙間出現錯漏問題。

3 BIM 技術在建筑給排水設計中的具體應用

3.1 前期準備

在建筑給排水設計開始前，做好前期準備工作非常有必要。前期準備工作主要是充分了解建筑工程項目所在地區的自然環境、人文特點以及地理情況等基礎信息，并在這些數據信息基礎上結合當地的水源情況，為后續順利開展設計工作奠定基礎。另外，設計人員還需深入了解當地歷年降水情況，這就要求設計人員與當地氣象部門的工作人員進行積極溝通。設計人員還要結合當地居民的居住情況以及施工現場的地形地貌，只有綜合考慮多方面因素，才能設計出符合建設需求的方案。

3.2 項目樣板設置

BIM 設計過程中項目樣板可以簡單地理解為設計人員建立一個標準模板，為后續多專業協同設計做準備。Revit 軟件中盡管有樣板文件，但這些樣板本件根本無法滿足實際設計需求。因此，在初期需提前預設主要視圖樣板，如工作視圖、管線綜合視圖以及出圖視圖等。除了圖視圖之外，其他的視圖都是用在建模與專業協調提資中，可在視圖中添加任意信息，不受出圖標準限制。但出圖視圖需要嚴格按照出圖標準制定，如管線粗線線寬、附件按圖例顯示等。另外，項目樣板設計只有同時滿足行業規范標準與二維繪圖標準時，才能保證圖紙設計的規范性，進而減少后續不必要的工作。與此同時，設計還必須保證多專業設計的整合性與通用性。下面以機電設計為例，其需將暖通、給排水及電氣三個專業的設計放在同一項目樣板。由此可見，項目樣板設計在全專業協調設計中占據著非常重要的地位。通常情況下，設計人員需在項目樣板中將所有的系統類型設計出來，然后將各類型管線設置成不同的顏色，以此增強區分度，促使模型更加立體直觀。

3.3 創建工作集

BIM 設計是多專業協同設計，這也是與傳統CAD 設計模式最大的區別。通常情況下，BIM 設計時所有專業的設計人員都在同一平臺進行設計。若某一專業設計被改動或誤刪，那么勢必會產生嚴重的后果。而工作集的創建則能有效規避這類問題，這時因為工作集一旦設計好，其他工作集的設計人員根本無權限修改、刪除該工作集中的內容。若想對此工作集進行修改，那么需要在公共設計平臺提出申請，只有申請通過后才能進行修改。通常情況下，BIM 設計中會根據專業設置工作集，每個工作集中也會根據實際需求設置子集，尤其是同一專業內部有眾多設計項目時。

3.4 BIM 建筑給排水的設計

通常情況下，每個設計人員都在同一平臺進行各自專業設計任務，最后各專業再將各自設計好的BIM模型同步到負責人的中心文件中，整合成初步設計模型，再借助Revit 的分析功能或其他軟件的分析功能，及時發現初步設計中的不足之處，然后針對具體問題進行相應的優化。首先，基本設置。設計人員對管道、管件以及設備進行加載、編輯，并將各類給排水管道配套設施加入構建族庫中。若需要修改屬性，可通過類型屬性對話框操作處理，修改的屬性信息一般包含型號、名稱以及材質等。基本設置是構建建筑給排水模型的基礎，其有助于BIM 模型記錄建筑給排水系統中構件的相關信息。其次，設備選型與管道鋪設。基本設置完成后，構建建筑給排水系統模型。對dwg文件進行鏈接處理，并在MEP 項目文件平面圖展現給排水平面圖，以此為基礎構建建筑給排水系統三維模型。這種方式操作簡便，有助于提升設計工作效率。設計人員從族庫中選擇合適的供水設備、衛生器具等，并根據建設要求確定各類設備的屬性與防治位置。常用選型中“管道”，可以用來繪制管道，從設置的管類型選擇所需的管徑與標高，并參考已掌握的數據進行管段繪制。設計人員必須在平面圖上標注標高值，為后續從二維向三維轉換奠定基礎。部分管道需要按照特定坡度敷設，那就要根據實際需求選擇“向下坡度”或“向上坡度”，并輸入相應的坡度值。另外，立管繪制需在立面視圖中開展，然后將其對應到平面視圖中，對立管的位置進行相應的調整即可。此外，建筑給排水設計時需將立面視圖、平面視圖以及三維視圖同步打開，這樣設計人員可以對圖紙進行更直觀的分析，以便更好地優化設計方案。

3.5 建筑給排水設計方案優化

首先，優化設計前期分析。具體而言，一是設計人員結合建筑物的功能、內部空間高度以及預估吊頂布置形式設計管線布置高度；二是結合建筑結構預判給排水、暖通以及電氣專業的管線是否需要穿越重要大梁，若存在穿越重要大梁的可能，那么設計人員就要進一步分析是否可通過水平或垂直方向的挪移避開大梁；三是設計人員對管中的重力管道走向進行重點觀察，同時結合管道整體布置情況以及管道碰撞情況預估建筑內部多系統管線空間需求。其次，管線避讓優化。因專業不同，管線的功能也會有所不同，在同一個空間內不同專業的管線可能會出現“打架”的情況。因此，管線避讓也是建筑給排水設計方案優化中的重要內容。做好管線避讓不僅僅可以使建筑空間的利用率進一步提升，避免不必要的資源浪費，同時還有助于提高后續施工質量與效率。當前，管線優化主要有兩種方式，一種是 Revit 軟件自帶的碰撞檢測功能，另一種是Navisworks 軟件碰撞檢測。Revit軟件自帶的碰撞檢測功能將管線間沖突識別出來，并根據識別結果進行優化、調整。若用Navisworks軟件進行管線碰撞檢查，需將Revit 模型先導入到Navisworks 軟件內，然后通過Navisworks 軟件監測管線碰撞。若存在管線碰撞，那就要在Revit 軟件中對碰撞軟件進行優化調整。

3.6 正向設計

BIM 正向設計是指從草圖設計到最終交付的成果均為信息模型工作模式。但由于多方面因素的影響，如成本問題、效率問題等，對正向設計的發展形成了阻礙。正向設計發展目標有三個，分別是先構建模型后出圖、工程項目所有專業整體化以及三維設計無死角。首先，先構建模型再出圖。正向設計可以將設計人員的思路直接展現出來，然后通過BIM 模型來滿足項目建設需求，同時還可以避免轉化過程中出現設計信息遺漏情況。其次，三維設計無死角。由于正向設計是以BIM 模型為中心，即通過BIM 模型對工程項目的全過程進行管理，在三維模型下指導全過程，這樣可以有效減少建筑給排水設計盲區，進而提升給排水設計方案的科學性與合理性。

4 建筑給排水設計應用BIM 技術的注意事項

雖然BIM 技術在建筑給排水設計中表現出明顯的優勢，可對設計方案進行切實優化，但同時也存在一些不足之處與注意事項，只有在未來不斷地優化與完善，才能在建筑給排水設計中充分發揮其優勢。建筑給排水設計應用BIM 技術時應注意以下幾點：第一，為了能夠將BIM 技術作用好的發揮出來，需將BIM 技術綜合運用到整個建筑工程項目中，盡量滲透到各個相關任務中，只有這樣才能呈現出更好的協同設計效果，避免因單獨應用在給排水設計中無法達到預期效果。第二，若想在建筑給排水設計中更好地應用BIM 技術，還需建立統一的標準。但國內目前尚未制定統一標準，這也是制約BIM 技術推廣應用的重要因素。因此，相關部門應結合實際情況制定統一的標準，為推動BIM 技術的應用與發展打下基礎。此外，建筑給排水設計應用BIM 技術時還應加強對出圖環節的關注。雖然BIM 技術具有自動出圖功能，但該功能的效率比較低，甚至很多項目的出圖率只有30%，不利于后續施工安裝環節的有序開展，根本無法發揮設計方案的指導作用，這是后續BIM 技術發展中應著眼解決與優化的部分。

5 總結

給排水系統作為建筑工程的重要組成部分，其設計方案質量的好壞直接影響建筑工程項目的整體質量與效果。因此，建筑工程建設單位必須認識到給排水設計工作的重要性。傳統設計軟件以二維圖紙為主，很難及時發現設計盲區，導致建筑給排水設計方案的合理性大打折扣。而BIM 技術具有可視化、優化性以及協調性等優勢，其在建筑給排水設計中應用，改善、彌補了傳統設計方案中的不足，促使三維設計水平進一步提升。因此，在建筑給排水設計中應加強BIM 技術應用，并在不斷實踐中促進BIM 技術發展，促使其不斷優化與改進，進而增強建筑給排水設計效果，推動建筑行業穩定、持續發展。