BIM 在建筑給排水工程設計中的應用分析

董家念

（六盤水市規劃設計研究院有限責任公司，貴州 六盤水 553000）

0 引言

隨著計算機、信息化、數字化等新興技術不斷迅速發展，建筑信息模型（BIM）技術也隨之誕生了。它主要能夠對建筑工程中多個環節進行模擬，如建筑設計、施工、造價、以及控制等，從而為建筑工程帶來極大的便利，由此受到建筑工程的青睞，被大量推廣應用。此外運用BIM 技術還能夠把建筑每個流程、步驟集成在一個平臺上，對于給排水設計，能夠使各個環節數據實現信息共享，由此促進了建筑給排水設計過程的整體質量提升，有效地降低了工程流程中存在的風險，從而推動了建筑業可持續發展。

1 BIM 技術概述

建筑信息模型（BIM）技術實質上是一系列三維數字建模軟件的集合，可以在計算機虛擬環境中對真實的建筑信息加以參數化、模型化。立足這一數字化虛擬模型平臺，工程師、施工人員、設計人員等多方均能夠實現建筑工程信息的共享，強化彼此之間的溝通交流，實現建筑工程項目生命周期內數據信息的傳輸、共享。在設計技術方面，BIM 技術是將三維模型作為核心，在這一模型中對數據進行集中存儲，項目圖紙僅是三維模型在二維形式上的表達方式；在展現設計成果方面，BIM 技術可以通過直觀、形象的三維方式對建筑形體進行呈現，這就方便了各方之間的溝通和交流；在具體設計流程方面，BIM 技術可以對整個設計流程的每個環節進行全面分析，讓各方都能夠參與到項目的各個階段，從而進一步完善設計方案的質量；在實現設計價值方面，BIM 技術憑借自身三維模型信息的全面性，不僅能提高設計人員的設計質量，還能夠對建筑可持續、節能環保等方面的功能進行有效完善。可見，BIM 技術能夠有效提升建筑的生產效率，強化工程建設各階段中各參與方之間的協同作業，避免發生爭端問題，從而確保整個建筑工程項目有序高效地開展。

2 建筑給排水設計中BIM 技術的應用

2.1 可視化設計

近年來，在移動終端便捷化、小型化發展趨勢中，BIM 輕量化模型設計中能有效展示良好的設計成效，對項目現場施工活動能有效指導。BIM 技術運用中能與VR 技術有效整合，讓更多設計人員在更為真實的情境中查看管線設計情況，便于對管線碰撞情況有效控制調整。給排水系統裝置三維模型如圖1 所示。例如，應用MEP 仿真軟件建立BIM 模型后，就能夠對給排水管道是否存在碰撞實現檢查操作，因為該軟件本身配置了管道碰撞檢測功能。對碰撞實現檢查操作，通常選擇專業用來對管道碰撞進行檢查的軟件——Navisworks 軟件。在使用Navisworks 軟件對管道碰撞或者交叉檢查過程中，倘若發現問題需要修改，就需要采用MEP 三維仿真軟件來對其進行修改。

圖1 給排水系統裝置三維模型

2.2 協同設計

當前在BIM 技術運用中，主要是基于工作集模式能有效優化諸多專業布設中不規范化的問題，擬定針對性設計反饋意見。此外，在建筑給排水專業中，要注重對建筑項目衛生器具、軸網、建筑標高等進行判定。此類高效化技術運用有助于提升建筑給排水設計成效，能對各類專業對接問題進行控制，降低諸多無法預知的錯誤。

2.3 參數化設計

在建筑給排水設計中運用BIM 技術，做好參數化設計就是將全部設計要素作為對應函數的變量。基于函數以及各類算法運用，通過有效輸入參數數據之后便能生成相應模型。現階段在參數化設計中能運用Dynamo，其屬于Revit 參數化建模插件。主要是選取節點可視化編程方式，通過對操作模型節點參數有效控制，能實現造型控制。例如，合理運用Dynamo，對管道穿梁以及墻體實施開洞，對開洞尺寸度進行控制，整合各項數據傳遞給施工部門。此外，在設計中還能全面運用Revit API 二次開發功能，對管網損失情況進行判定。規范化研究相應的插件，做好管徑合理布設，這樣較多管材能有效應用。

2.4 材料統計與模擬安裝

在現有的BIM 建筑給排水設計中，要注重對光滑各類構件屬性綜合性、關聯性進行判定，實現一次性統計。定期對設備以及相關管道實施更新，材料表能實現自動化統計計算，整體操作較為便捷、快速。

2.4.1 建立管材統計用量明細表

充分運用MEP 三維仿真軟件在BIM 模型用材統計方面的有利條件，建立管材用量明細表，具體步驟有：①定義明細表名稱；②選取管材或者附件屬性類別；③設置“管材耗量明細表”相關屬性；④通過本軟件自動生成功能形成“管材耗量明細表”。

2.4.2 管材耗量明細表的屬性設定

管材耗量明細表設具體包含的內容如圖2 所示。管材耗量明細表中包含字段設定為管材明細表的表頭設定，也就是表格里務必增加內容，如類型、總計、屬性、種類等均為字段設置的范圍；過濾器指設計者依照其想法對所需要消耗材料數量實現統計，因為統計范圍存在差異，其設定耗材量也不一樣，其統計范圍一般是以層或者房間面積進行計算。管材耗量明細表既能夠使相關設計工作者對工程中管道材料所需要實際數量有一定把握，又能夠在設計時加強對材料用量與成本控制。

圖2 管材耗量清單表中主要內容

2.4.3 安裝模擬

在機電安裝施工中會涉及諸多專業同步施工，施工前期要注重對施工工序合理控制，規范化控制管線位置。對施工中各類常見的返工情況有效控制，有助于安裝施工活動有序進行。為保障項目施工活動穩定實施，要注重運用BIM 技術對給排水施工有效模擬安裝，有助于控制項目施工時間，加快施工進度。

3 實例分析

某大型辦公建筑的總面積為18 萬m2，項目中建筑層高有24 層、15 層和8 層等，均用于科研辦公，地下有2 層，為停車庫。該項目所用的水源是由市政管道提供，利用地下車庫泵房中設置的變頻供水設備加壓則可以為中高區供水。參照項目整體的布置方案和高度進行細化設計，豎向分為4 個生活給水區域，工程中1～4 層為市政直供水，5～11 層、12～18 層、19～24 層為變頻設備加壓供水。建筑室內的消火栓系統分割成兩個區域，自動噴水滅火系統劃分為兩個區域。

3.1 項目設計難點

該工程是區域地標性建筑，建筑自身結構復雜，功能多樣，涉及的管道線路復雜，布設空間也十分有限，給排水系統設計難度較大。若采用傳統CAD 設計方法效率較低，復雜區域中的管線設計也無法通過二維圖紙表現。為此，項目采用BIM 技術進行給排水設計，生成設計圖，流程如圖3 所示。

圖3 給排水系統圖出圖流程

3.2 準備工作

該工程設計人員采用Revit 軟件按照實際情況構建相應的三維模型，包括建筑整體模型、鋼結構模型和建筑屋面幕墻模型等。但是模型制作需做好前期準備工作，設計人員根據機電設備對應的專業創建工作集，工作集中涵蓋了管道類型、系統類型等信息，并集成給排水管道、構件參數創建數據庫。在完成信息采集工作后，分類標注顏色。

3.3 BIM 模型創建和給排水管線協調

3.3.1 模型創建和管線協調避讓原則

對于管線布設，需嚴格遵循小管徑避讓大管徑、壓力管道避讓重力管道、管線盡量上翻交叉、給排水管道避讓風管等原則。同時，對于管線的連接，支管需翻出，不影響上部主管線設計，還需翻出梁格間的支管。此外，走廊、通道等區域內的風管沿著梁底方向進行布設，強弱電橋也緊貼墻壁，而排水管道則布置于強弱電橋架下方，為閥門安裝預留充足的空間。

3.3.2 特殊復雜區域的管線設置

對于給排水管道分布較為密集的區域，如該工程中的人行過道，其吊頂的內部空間面積較小，但是布設的管線數量較多，類型復雜，且對于此類區域的裝修凈高有嚴格要求。疏散通道交匯的地方，各類管線集中，走向復雜，為建筑不同功能區域的交匯點。對此，該工程設計人員避免曲繞設置排水管道，在減少成本的同時也可降低施工難度。

3.4 應用效果

該工程設計人員充分利用BIM 技術Revit 軟件建模模塊，模擬建筑內部環境。該工程規模較大，內部布局復雜。其中某辦公樓三層的走道區域，因通道的寬度和凈高有限，其需布設給排水、電氣和暖通等主管道，需交叉布置，設計協調和施工難度較高。因此，此區域管線需縱向布置，并進行剖面布置優化，對于橫梁區域的管線進行優化布設。該項目設計人員采用三維模型進行給排水管線的設計調整。同時，該項目中有大型會議室，設計層高為4.5m，但是因為結構跨度較大，部分梁高設計值為1.0m，內有0.5m 高風管、0.2m 高橋架、DN150 管道的消防主管及頂部噴淋系統，通過二維設計后，會議室吊頂完成后凈高僅有2.4m，無法滿足使用要求。所以，設計人員使用Revit 軟件模型，對凈高和設備管線設計方案進行調整，經研究協調決定，需先優化會議室土建和設備管線、裝修方案，調整后會議室的凈高可達2.8m，滿足設計要求。

4 結語

綜上所述，隨著社會經濟的快速發展，人們對于生活工作環境的品質要求日益提高，因此建筑設計難度也有所加大。本文以建筑給排水設計為例進行分析，為提升設計效率，確保設計方案的適用性，可充分采用BIM 技術，彌補傳統設計模式的缺陷。建筑給排水作為建筑工程設計中非常關鍵的部位，所以要確保該環節設計具有相應的科學性和準確性，所以BIM 技術的有效使用，使得建筑工程給排水工作效率得到了大幅的提高，為建筑工程給排水設計提供了更為廣闊的發展前景。