BIM技術在建筑給排水管道設計中的應用

崔璟宜 畢思航 葉濤 王振亞

與傳統設計模式相比，BIM技術所形成的建筑全生命周期設計理念可將與施工相關的一切要素納入整體設計框架中，并同步將建筑元素與各類可能對建筑工程自身造成影響的其他要素進行整合，最終形成建筑工程信息模型。

1.BIM技術在建筑給排水設計過程中所擁有的優勢

1.1 設計過程可視化

與傳統設計模式相比，可視化是BIM技術最為直接的模式優勢，而這一優勢在建筑給排水管道設計過程尤為突出。與建筑工程其他設計工作不同，給排水系統設計過程中，不能按照樓層進行劃分，而是根據系統內部的不同功能進行拆解。如果設計過程使用CAD，一旦某些子區域出現變動，將會直接影響多個樓層，同時，設計人員也需要同步打開多個平面設計，綜合對照后才可進行后續工作，甚至需要將建筑本體設計進行改動。而在BIM軟件中，設計人員只需在一個建筑模型內進行對應的修改工作，整體把控效果更佳，實際設計效率與設計可靠性更高。建筑工程給排水管線設計通常會與建筑結構的梁柱結構相互對應，設計人員需要分別從平面、立體以及建筑剖面三視圖實現從平面向立體轉換，隨后再進行對應的設計工作，而這種設計方式不僅繁瑣晦澀，也極容易出現設計失誤[1]。而在BIM建筑信息模型中，設計人員可隨時看到建筑整體結構與各個區域的細節，不僅降低設計人員自身的理解難度，也讓管線設計得到全面把控。

1.2 設計過程協同化

傳統CAD軟件所形成的設計模式，每一個層面的設計圖紙均為獨立存在，不同系統之間的設計協同效果較差。設計過程中，建筑給排水管道設計人員需要將系統內所屬的各項數據，例如水泵的參數、穿梁尺寸等，均反映在平面圖紙上，之后將這些數據提供給其他專業人員，協助其完成相應的設計工作。這種模式下，不同系統相互獨立，一旦出現修改，均需要將對應的修改詳情發送至其他專業設計人員手中。同時，如果其他系統出現變動，給排水設計人員也需要在其他設計人員的支持下，完成對給排水管道的修改，但是，這種協同存在很大的滯后性，信息傳遞與整體修改效率較低。

2.BIM技術在建筑給排水管道中的設計應用

2.1 設計過程

2.1.1 前期準備過程

前期準備工作的重點在于模型的初創以及對應信息的錄入，同時，也要根據其他設計模型，完成對給排水管道設計模型的匹配對比，確保設計模型定位與各項數據信息的精準。設計人員需利用BIM軟件完成模型初始文件的創建，并融入各種工作集、導圖與定位，這些內容會在后續設計過程中被使用。隨后，設計人員需要利用MEP軟件，將與建筑給排水管道相關的各種參數與信息導入到初始模型中，信息與參數應盡可能全面，如建筑信息、管材信息、衛生器具以及不同管材之間的關系等等。最后，完成建筑給排水管道三維信息模型與建筑模型的軸線定位信息及標高信息的對比，確定給排水設計模型內信息的準確性[2]。

2.1.2 模型與軸線的創建

設計人員利用BIM軟件完成初始模型創建后，需要將自身的設計內容與其他專業的設計工作面保持對位，定位標高信息，亦可根據前期額定為設計所形成的基本參數，讓整個模型信息更為完善，同時，相關數據信息也要為后續的驗算流程做好初步的準備工作。驗算完成后，如果信息數據出現問題，需要針對問題點，將數據重新對照，找出問題根源，在確認二維設計模型沒有任何問題之后，可以直接將二維模型的軸線作為BIM三維模型的軸線，并根據具體的設計過程增加軸線標注，以提高三維模型的精準度與詳細性。

2.1.3 衛生器具與排水管道的安裝

建筑給排水管道工程在實施管線安裝流程時，各項工作并不是獨立進行，管線的實施需要整合排水橫管、支管與立管等各類不同數據信息，并確保這些數據信息的適應性與相互匹配，也要保證不同的管線所處位置的合理性。另外，不同類型的管道所需具備的參數需要在設計過程中精準把控，實際管道的參數數據亦可在后期進行調整與修改，但是，修改后的數據參數不能影響整體布局。排水立管安裝過程中，立管自身需保持對平面與縱面的友好度，并科學選擇合理的基點，保證基點的高精準度，避免基點位置差異所引起的整體管線布局失衡現象。

2.1.4 管線碰撞交叉檢查

建筑工程給排水管道在設計過程中，管道難免存在交叉與碰撞的現象，因此，設計人員在完成給排水管道初始三維模型設計工作后，需要在模型內部對已經完成的設計線路進行全面檢查[3]。檢查過程中可利用REVIT-MEP軟件，在確保前期數據信息準確完整的前提下，軟件會自動顯示具體的檢查結果，如果發現所得出的結果存在一定的錯誤與問題，需要針對三維設計模型進行具體的修改與調整，優化并完善整個模型信息與結構。設計人員需要將BIM軟件所形成的建筑模型導出，然后添加到REVIT-MEP軟件的Navisworks組件之中，隨后需要選擇所可能發生的碰撞對象，如排水管道與框架柱以及框架梁，而碰撞類型會根據具體的標準進行選擇，通常為接觸性碰撞。另外，操作人員需要在對話框中添加好對應的參數數據，確保數據完整準確后，點擊開始運算即可完成指定區域的檢查工作。如果REVIT-MEP軟件沒有得到最終的檢查結果，則說明BIM軟件所形成的模型存在數據或模型結構的差錯。當得到檢查結果后，REVIT-MEP軟件會自動根據檢測結果進行更為準備的匯報過程，并最終形成檢查報告。檢查報告內部會將各類碰撞點的詳細坐標與圖像信息展示，最終方便設計師完成對管道設計模型的優化與調整。

2.1.5 管線計量過程

設計人員在完成建筑給排水管道設計模型后，BIM軟件會自動完成管線計量工作，完成對實際數據的分析與計算[4]。因此，設計人員在修復模型內所存在的碰撞問題，最終設計模型所蘊含的管線與給排水構件數量將自動完成統計，并以數據表格的形式完成匯報。

2.2 設計要點

2.2.1 管線綜合與碰撞檢測

REVIT-MEP軟件內可將建筑給排水管道模型、建筑電氣管道模型與暖通模型實施整體整合，并使其處于相同的設計環境中，軟件會自動完成對不同模型的平面視圖與三維視圖的有效檢查與切換，及時找到對應的碰撞點。另外，軟件分析前，設計人員也要通過對三維視圖的有效觀察，排查其中可能存在的漏洞，找到對應的碰撞發生區域。無論是硬碰撞抑或軟碰撞，REVIT-MEP軟件均可快速完成檢測，同時這一軟件對計算機硬件也沒有太高要求，模型整合后，亦可讓相關設計者更為便捷地看到對應的瀏覽模型，最終提高整體工作效率。

2.2.2 可視化設計檢查

傳統設計手段在實施建筑給排水管道設計工作中，設計人員需要獲取大量專業信息，例如建筑的平面圖與立體圖，并同時將這些數據信息在信息平臺進行處理，在完成設計后還要根據建筑工程的具體狀況對相應的管道設計圖形進行復原對照。通常情況下，給排水管道工程在設計過程中，會根據建筑工程自身的具體信息進行詳細分析，同時，也會根據具體設計需求，對建筑工程內部的結構進行調整，雖然這種方式會讓建筑工程整體進度明顯提升，但是，反復調整的過程會讓信息傳遞極為復雜，建筑工程內部結構也會在信息變動下不再是最優設計，后續施工隱患較為嚴重。現代建筑工程給排水設計過程所使用的BIM技術，這種可視化操作方式，可以讓建筑工程信息的具體模型得到直觀展現，設計人員在解讀建筑工程信息模型后，可實現對建筑數據的快速獲取與解讀，并以此為根本，實施更為優異的給排水管道設計，并有效減少信息傳遞所要消耗的時間，提高溝通效率，減少不同系統相互協同的阻礙。

2.2.3 參數設計

BIM建筑信息模型可將原本建立在圖紙上的數據信息存入模型數據庫，設計人員如果在管線設計過程中想要調整某一平面布局，模型數據庫的相關數據也會同樣跟隨變動。建筑給排水工程設計過程中，如果某一區域需要進行調整，很容易帶動各類工程材料的變化，因此，參數的錄入與設計過程需要保持數據庫的實時性，確保實際設計工作的效率與準確率。

3.結束語

綜上所述，隨著科學技術的快速發展，BIM技術正在與現代建筑工程不斷融合，使得設計效率與工程質量明顯提升，并大幅度降低設計人員的工作壓力。同時，BIM技術也讓現代建筑的設計理念與設計思想得到更為深入的發展與延伸，因此，探尋BIM技術在現代建筑給排水管道中的設計尤為重要。