BIM技術(shù)在大型室內(nèi)游樂場館給排水設(shè)計中的應(yīng)用

王儀

（廣州市設(shè)計院集團有限公司，廣東 廣州 510620）

0 引言

隨著“數(shù)字中國”和“中國建造”等概念的提出，建筑業(yè)對數(shù)字化發(fā)展也越來越重視。作為數(shù)據(jù)載體，BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用是我國建筑數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)，同時也是推動建筑產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐[1]。

BIM技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)歷多年的發(fā)展，隨著政策、標準的推廣與完善，BIM技術(shù)亦在不斷進步，逐漸深入的應(yīng)用實踐使其在建筑業(yè)中展現(xiàn)了全新的面貌。因其三維可視化、精細化及高效協(xié)同的技術(shù)特點，BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用到建筑工程的設(shè)計、建造和管理中，對提高工程設(shè)計質(zhì)量、提升各方溝通及問題解決效率、減少現(xiàn)場拆改返工、降低工程造價、提升項目品質(zhì)等方面具有重要影響。社會已經(jīng)邁進數(shù)字時代，建筑業(yè)也在從傳統(tǒng)的發(fā)展模式下快速向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型，BIM技術(shù)應(yīng)用的直觀價值得到社會的廣泛認可。

1 項目概況

某大型室內(nèi)游樂場館位于廣東省珠海市，總建筑面積約39.95萬m2，主體建筑地上部分約28.97萬m2，地下室8.2萬m2，建筑屋蓋最高點高度為59.9m，集展覽、科普、動物繁育、秀場表演、游樂、餐飲于一體，涉及的給排水設(shè)計包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、雨水回收利用系統(tǒng)、海綿設(shè)計、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動噴淋滅火系統(tǒng)、自動消防炮滅火系統(tǒng)、雨淋自動噴水滅火系統(tǒng)等。

2 項目難點

本項目定位為具有世界影響力的新型科普樂園，項目體量大，外形獨特，場館內(nèi)部空間復雜，且業(yè)態(tài)多樣，在設(shè)計及建造過程均有相當多的困難點，主要歸納為六個方面：

2.1 建筑空間、高度多樣性

本項目集海洋展覽館、游樂場等設(shè)施于一體，內(nèi)部空間極其復雜，首層主要為海洋參觀通道，可觀賞世界各地的海洋生物；二層分別為兒童樂園、博物館餐廳、大魚行為展示館及出口商業(yè)區(qū)，錯層眾多，建筑標高變化大。

2.2 造型、表皮非常規(guī)

項目為特殊的“太空船”造型，主體鋼結(jié)構(gòu)到幕墻外表皮空間約1m，依據(jù)建筑外表皮造型，屋蓋及其周邊結(jié)構(gòu)布置需要采取隨形布置的原則，屋面鋼結(jié)構(gòu)布置見圖1。

圖1 屋面鋼結(jié)構(gòu)布置

2.3 水池構(gòu)造復雜

項目配套了數(shù)量眾多且規(guī)模龐大的各類魚類養(yǎng)殖池，造型復雜，并且在施工上要求混凝土現(xiàn)澆一次成型，施工難度極高。

2.4 消防疏散設(shè)計超常規(guī)

項目的空間復雜且體量巨大，同時又是人流密集場所，本項目在消防設(shè)計上存在不少突破常規(guī)的做法，需要一系列消防性能化分析進行論證。

2.5 專業(yè)眾多、協(xié)調(diào)難度大

項目包含專業(yè)繁多，除傳統(tǒng)的建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備專業(yè)外，還包含魚類養(yǎng)殖、展覽布展、舞臺表演等專項設(shè)計，相關(guān)參與單位眾多，項目協(xié)調(diào)難度大。

2.6 生物維生系統(tǒng)復雜

除常規(guī)的水暖電設(shè)備管線設(shè)計外，還需要兼顧各個魚池等維生系統(tǒng)管線，設(shè)備管線復雜程度遠超一般項目。

3 BIM技術(shù)在項目給排水設(shè)計中的應(yīng)用

針對項目設(shè)計難度大、品質(zhì)要求高、工期緊張的特點，采用BIM全過程輔助設(shè)計的工作模式，利用BIM技術(shù)在三維可視化、精細化及高效協(xié)同的特點，協(xié)助設(shè)計人員運用三維手段快速高效比選設(shè)計方案，便捷直觀實現(xiàn)多方多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，提高溝通決策效率。

3.1 精細化建模

作為BIM技術(shù)實施應(yīng)用第一步，根據(jù)項目需求創(chuàng)建準確、精細度滿足要求的BIM模型具有十分重要的意義。由于項目的復雜性，本項目采用分專業(yè)、分系統(tǒng)建模，創(chuàng)建了包括建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、外立面模型、鋼結(jié)構(gòu)模型及機電模型等，其中給排水專業(yè)對常規(guī)給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、屋面虹吸雨水系統(tǒng)、維生系統(tǒng)分別建模。

3.2 三維可視化輔助設(shè)計

在建筑工程的給排水設(shè)計中，管道在建筑空間中的布置安裝位置選擇對項目整體形象影響很大[2]，而傳統(tǒng)二維圖紙在空間關(guān)系的表達上存在先天不足。即使是專業(yè)設(shè)計人員，也需要花費一定的時間才能通過二維圖紙了解整個項目的空間關(guān)系，而對于非專業(yè)人員，對復雜空間關(guān)系的理解則更困難。

借助精細化建模的三維BIM模型，可以直觀、真實地向各方展示項目空間關(guān)系，有助于業(yè)主、設(shè)計師及各相關(guān)參與方溝通協(xié)調(diào)，合理、高效進行設(shè)計優(yōu)化及方案比選，把控項目設(shè)計效果，為決策提供可靠信息依據(jù)，提高設(shè)計品質(zhì)。

3.3 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計

本項目造型獨特，對給排水的設(shè)計與施工挑戰(zhàn)極大。

項目通過創(chuàng)建全專業(yè)設(shè)計模型，直觀反映建筑形體、構(gòu)件、設(shè)備管線的空間關(guān)系，展示項目整體效果，為多專業(yè)協(xié)同設(shè)計提供基礎(chǔ)。

以屋面虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計為例，由于項目造型復雜，常規(guī)二維圖紙難以表達屋蓋復雜的空間構(gòu)造，這對虹吸雨水系統(tǒng)的設(shè)計提出了巨大的挑戰(zhàn)。借助BIM技術(shù)，設(shè)計人員結(jié)合建筑模型、鋼結(jié)構(gòu)模型直觀了解項目的空間構(gòu)造，推敲虹吸雨水系統(tǒng)管線布置形式（管線布置方案見圖2），為最終設(shè)計方案的確定提供必不可少的條件。

圖2 屋面虹吸雨水系統(tǒng)布置

3.4 管線綜合設(shè)計

針對項目空間構(gòu)造復雜、涉及專業(yè)眾多的特點，利用BIM技術(shù)對各類特殊空間進行復核分析，可以確保項目滿足實際使用要求?；诟鲗I(yè)模型進行三維管線綜合設(shè)計優(yōu)化，盡可能減少碰撞，避免空間沖突，優(yōu)化管線排布，可以增強項目整體的交付效果。同時，利用BIM模型進行設(shè)計校核及碰撞檢查[3]，便于設(shè)計師及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯漏，對比分析調(diào)整方案，有效提高設(shè)計質(zhì)量。

3.5 魚池及維生系統(tǒng)設(shè)計

魚池及維生系統(tǒng)的設(shè)計是項目的重點和難點，也是本項目的亮點。

館內(nèi)共有67個跟魚類相關(guān)的養(yǎng)殖池、展示池。由于各水池大小、造型、功能各異，施工要求極高[4]，通過BIM技術(shù)對水池準確建模，土建專業(yè)直接以三維BIM模型提資，大大提高了溝通效率與設(shè)計質(zhì)量，為維生系統(tǒng)深化設(shè)計提供基礎(chǔ)。

3.6 預留預埋設(shè)計

魚池特殊的施工要求對結(jié)構(gòu)預留預埋、管線安裝定位準確性要求非常高，而維生系統(tǒng)管線尺寸大，數(shù)量多，安裝要求高，設(shè)計工作難度極大。通過BIM技術(shù)，將相關(guān)專業(yè)信息集成到三維模型中，便于各方及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題。

各專業(yè)基于模型完成管綜優(yōu)化設(shè)計后，根據(jù)魚池和維生系統(tǒng)模型可以直接導出各魚池的預留孔洞圖，協(xié)助設(shè)計人員完成預留預埋設(shè)計，避免二維圖紙?zhí)豳Y信息不完善造成的反復修改，提高設(shè)計出圖效率。

4 結(jié)語

在本項目的給排水設(shè)計中，借助BIM技術(shù)進行全過程設(shè)計配合，有效解決以往大型復雜項目的給排水設(shè)計難題，尤其是項目通過BIM在設(shè)計全過程及配合深化設(shè)計階段的有效應(yīng)用，在多個方面取得應(yīng)用效果，對今后同類工程給排水設(shè)計具有重要參考價值。

本項目的BIM技術(shù)應(yīng)用也得到了國內(nèi)BIM行業(yè)的廣泛認可，在BIM專項獎評選中獲得了不俗的成績：如第八屆“龍圖杯”全國BIM大賽設(shè)計組一等獎，第十屆“創(chuàng)新杯”全國建筑信息模型（BIM）應(yīng)用大賽文化體育類BIM應(yīng)用第二名等。

通過應(yīng)用BIM技術(shù)，提高了項目參與各方的溝通效率，運用三維模型對設(shè)計全專業(yè)進行實時檢查并反饋問題，有效減少設(shè)計疏漏，避免了大量反復修改工作，提高設(shè)計效率，也保證了設(shè)計質(zhì)量，并且能有效減少現(xiàn)場拆改返工，取得良好的經(jīng)濟效益。由此可見，BIM技術(shù)應(yīng)用在未來工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢不可阻擋，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益與社會價值無可估量。

因此，在未來建筑給排水設(shè)計中，設(shè)計人員需加強對BIM技術(shù)應(yīng)用的研究，充分重視BIM技術(shù)對建筑業(yè)發(fā)展的重要性，不斷拓寬BIM技術(shù)應(yīng)用的場景，借助BIM技術(shù)不斷優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量，提高設(shè)計效率，進一步促進我國建筑給排水行業(yè)的發(fā)展，讓BIM技術(shù)真正助力工程建設(shè)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)進步。