基于BIM的建筑给排水设计

郑慧美+王晓红+屈红磊+杨春蕾

摘 要：近年来BIM技术逐渐应用于给排水设计领域，相比二维CAD图纸设计，将BIM技术应用于给排水设计体现出了巨大优势。结合实例对比CAD设计与基于BIM的给排水设计，分析BIM技术对于给排水设计的应用价值。

关键词：BIM；给排水工程设计；CAD；应用价值

中图分类号：TU96+1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0104-02

引言

近年来随着我国经济实力的逐渐增强，BIM技术已成为未来建筑行业发展的大趋势，BIM技术已经逐渐应用于给排水设计领域，BIM技术提高设计质量、节约投资、提高投资效益、减少返工等优点已经在行业中逐渐凸显。

1 传统给排水设计综合概述

传统给排水设计主要以CAD为主，CAD主要功能是电子绘图板，尽管其也具有三维建模功能，但在建筑行业的常规用途为二维图纸的绘制，过程中需要使用到专业知识将真实世界中的三维几何形体，用二维点、线、面方式表现出来，在实际工程设计中给排水专业是以建筑专业底图作为参照来进行设计，而相对于其他设备专业是独立完成的，这就造成了与其他专业管线进行管线综合时很容易发生碰撞，而二维图纸解决碰撞不够直观，需要设计人员丰富的空间想象力，管线碰撞问题在设计阶段无法完全解决，例如管道返弯问题，在二维图纸中无法形象表示，而这些问题如果到施工阶段才表现出来会给施工带来很大麻烦浪费时间影响工期。

传统给排水设计模式存在一些缺点：

（1）传统给排水设计模式包括平面图、系统图、大样图的绘制，而平面图、系统图、大样图的绘制是分开的，这样容易导致“一处修改，处处修改”的现象，这种现象浪费了设计人员大量时间，使设计人员的精力无法完全集中于构思设计。不同于土建专业按楼层划分的设计模式，给排水设计是基于各自独立的系统（例如给水系统、自动喷水灭火系统等），各系统的组成部分位于多个楼层，局部的修改（例如立管管位的调整）常常会影响到多个楼层平面[1]。而BIM技术的引入，使绘制过程从全局上把控，一处修改即可修改整个系统。

（2）在实际工程项目管理过程中，管线综合各个专业的设计工作是独立完成的，导致各专业的二维图纸所表现的内容在空间上很容易出现碰撞和矛盾，如果这些问题直到施工阶段才出现，势必会对工程项目进度产生影响[2]。对于管线综合的问题，在传统CAD设计模式下，有实力的设计院做，而大部分设计院不做管线综合，即使做了管线综合在二维图纸状态下仍然不够直观，施工过程中仍然会遇到诸多问题。

（3）在水力计算方面，基于CAD的传统给排水设计，在

CAD中无法直接进行水力计算，需要借助其他软件（如Excel等）额外手工计算，从而辅助设计。而BIM技术的引入可以直接在软件中读取设备、卫生器具信息，设定好卫生器具当量等水力特性参数后自动修改管径。

2 BIM在给排水设计中的应用

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是继CAD（计算机辅助设计）技术后出现的建设领域又一重要的计算机应用技术，它不仅支持设计人员提高设计质量与效率，而且支持工程设计数据的重复利用。目前国内设计软件有Bentley、Revit、Archicad等，现在应用较普遍的是Revit，传统的给排水设计软件通常是CAD，主要是点、线、面的组合平面图与系统图的绘制，平面图与系统图的绘制分开进行，在这过程中难免会出现平面图与系统图不统一的现象，而BIM的“所见即所得”的特点具有先天的直观性和统一性。另外BIM还具有协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，各专业之间协同设计，节省了CAD设计时各专业之间沟通的时间。

BIM技术应用于给排水设计优势如下：

（1）把BIM技术引入给排水设计，不再局限于二维设计，把给排水系统展示到三维空间，使给排水设计更直观，从全局上进行绘制，使设计人员更好的理解和把控系统，一处修改处处修改，节省了传统CAD绘制过程中的一处修改需要打开多个图纸的时间。

（2）BIM技术引入到给排水设计领域，使各专业更好的协同，传统CAD软件只是绘图工具，无法加载设备的参数信息，这就使各专业协同起来比较困难，比如水泵绘制过程中要像结构专业提设备基础的要求，消防报警阀中的延迟器延迟的时间需要向消防电专业提要求，而BIM技术应用到给排水设计领域之后，所有专业围绕一个模型，模型中含有各种设备的参数，解决了传统设计过程中各专业之间繁琐沟通的问题。

（3）BIM技术引入给排水设计领域，可以辅助完成水力计算，真正实现了画完等于算完的想法，传统给排水设计绘图与计算通常是分开的，用CAD绘图软件画完之后，还需要excel或者其他辅助软件做水力计算，这样一来CAD只是一个绘图工具。而给排水BIM设计软件中，绘图与管道水力计算是同步的，这样节省了时间，而且能保证参数准确无误。

3 项目实例

以绘制家用卫生间给排水管道来说明基于BIM的给排水设计过程，此实例主要说明排水立管流量计算的过程：

（1）跳过了以往点、线、面的常规画法直接放置卫浴装置，选择所放置的卫浴装置，点击创建系统，進而生成布局，点击完成布局按钮使连接转变为刚性管道。

（2）以创建管道明细表作为水力计算的解决方案，将过滤条件设置为系统分类等于“卫生设备”，见图1。

在明细表中添加一个设计值，设置公式根据排水当量计算排水流量，以下是水力计算的基本过程：

a.在卫浴装置上设置正确的排水当量。

b.创建管道明细表。添加卫浴装置当量参数，选择系统分类、卫浴装置当量作为字段。

c.点击“计算值”打开添加计算值对话框，在名称处输入“排水流量”选择使用“公式”，规程处设置为“管道”类型设置为流量，最后在公式处输入根据排水当量计算排水流量的公式。例如：0.12L/s*1.5*sqrt（卫浴装置当量）+1.5L/s，见图2：endprint

d.点击确定按钮，创建明细表，则得到了每根管道的排水流量，见图3。

e.如果用户希望软件提示不符合设计要求的管径，可以使用明细表中的条件格式。添加一个计算值“排水管径”根据规范要求设置管径和流量的关系。

小结：综上所述把BIM技术应用于给排水设计领域使设计更形象化，使设计与计算同时进行，撇开了传统的excel 或者其他工具水力计算统计问题，实现了真正意义上的所见即所得。

4 BIM在给排水设计中存在的问题

BIM在给排水设计中存在的问题主要包括客观与主观两个方面。

4.1 客观方面主要体现在设计单位对待BIM的态度

（1）BIM作为技术发展趋势，不得不重视，从纸质绘图到CAD是绘图工具的变革，CAD为设计带来了极大便利，快速得到了社会的认可与推行，而从CAD到BIM是设计方式的革命，对设计单位而言从CAD过渡到BIM难度太大。

（2）引用BIM技术导致工作量增加，但利益无法体现，应用BIM产生的额外费用过多。

（3）部分设计单位把BIM技术作为增强市场竞争力的核心技术。

4.2 主观方面主要体现在软件自身

（1）出图问题，BIM软件所出的二维图纸与传统CAD图纸相比没有体现出优势，出图困难。

（2）国内缺乏统一的BIM标准，BIM对于设计还只是起到辅助作用，无法完全取代CAD。

（3）对于revit提供的两种工作模式，链接模式和工作集模式都不太理想，链接模式独立性强，链接文件互导的时候信息容易缺失，修改过程不能同步。对于工作集模式修改方便但涉及到工作集权限问题，权限冲突问题导致工作效率低，反复形成中心文件的过程浪费了大量时间。

5 总结与展望

BIM无疑是当今建筑行业发展的潮流，但其在发展过程中遇到了诸多阻碍，设计单位对BIM持观望纠结的态度，即使一些设计院引用了BIM但是没有发挥BIM的最大优势，大部分设计单位还是先用CAD绘图，然后通过BIM进行翻模转换为三维实体的后BIM模式，这使得BIM的优势不能最大限度地发挥出来，但BIM的潜在价值必将引导设计行业，与此同时基于BIM设计中遇到的问题也会得到突破。

參考文献：

[1]梁超，濮文渊，王磊，等.BIM在建筑给排水工程设计中的应用[J].给水排水，2012（01）：142-144.

[2]赵彬，王友群，牛博生.基于BIM的4D虚拟建筑技术在工程项目进度管理中的应用[J].建筑经济，2011.endprint