BIM技术在建筑给排水设计中的应用

刘 佳

(华北理工大学建筑工程学院,河北 唐山 063210)

近年来,随着国家和地方相关政策的引导,BIM技术在建设行业中得到迅速发展。BIM技术通过构建建筑信息模型,实现建筑设计、管线综合、造价出量、施工模拟、运行维护等建筑全生命周期活动。在建筑给排水设计中,科学合理的运用BIM技术,能发挥积极的作用,达到降本增效的作用。现结合工程案例,进行应用分析与问题探讨。

1 BIM技术在建筑给排水设计中的应用分析

以某社区卫生站的卫生间给排水水管道设计为例,总计2层,一层高为3.9m,二层3.6m,墙体厚度是240mm。给水管道使用的是PPR管,热熔链接。排水管道采用PVC管。给水管道和墙体的中心距离在200m左右 ；卫生器具为明装,按照《全国统一安装工程预算定额》中指定的标准图要求,进行给排水管道工程量计算时,计算到和卫生器具连接位置。此工程设计(如图1),应用BIM技术,现对此技术的具体应用,做如下论述。

图1

1.1 管道系统参数化设计

利用BIM 技术进行参数化设计,要以BIM 模型为出发点和数据源,建立信息化模型,完成从初步方案设计到最终施工图设计的全过程任务,通过平面剖切等视角的转化,可用于初步设计方案的假定。带有“流量”、“管径”等参数的模型可以进行水力分析,对方案进行敲定。再与卫生器具等进行关联,可形成施工模拟图。该模型还可以用于碰撞检查、算量、运行维护等,实现一模多用。

本设计模型中包含的管道系统有给水系统,排水系统等,每个系统中又包含有管道、管件、管道附件等,通过对原始数据及已有参数的分析,绘制生成管道排布方案。设计人员对多个方案进行分析再检查,不满意、不可行的设计方案,则可以利用相关功能,对项目修改调整。

1.2 模拟卫浴装置安装放置

采取BIM技术进行3D设计时,同传统CAD方法不同,设计方案和图纸绘制,跳过了线条及系统图,以“族”为要素,类似CAD中的“块”,开展图纸绘制。卫浴装置摆放必须要有附着元素,通常用楼板、墙体等。可以依据设计功能特点自行建造卫浴装置族,也可以通过其他项目或少数厂家的族进行载入,在3D空间内,摆放卫浴装置,本案例中有洗手池、蹲便器、小便器、地漏等,进行放置分析,能够优化卫浴装置摆放设计方案,合理规划室内空间与外观,为业主提供最优质的服务。

1.3 连接卫生器具与管道系统

卫生器具与管道系统的连接,既是物理连接,又是逻辑连接。在实际施工中,通常需要变径管件来器具与管件的物理连接,本工程中也需要提前载入相对应的异径管件族,来连接两者。而逻辑连接是卫生器具与管道系统属于同一种系统,如给水管道与水龙头同属于给水系统,地漏与排水管同属于污水排放系统。物理连接的好处是可以形成一个在软件中存在的统一体,可以同时移动调整,而不改变相对位置,逻辑连接是两者内在的联系,使得在复杂多样的信息化模型中,可以直接选择相同逻辑联系的系统,便于进行算量统计,自动编制表格文件,办公效率得以增加。

1.4 管道系统碰撞模拟分析

根据BIM技术可视化、协同作业的特点,开展建筑工程给排水设计,能够简化设计流程,直观地将管道情况呈现出来,比如净空高度、各个管道交叉情况、管道与结构碰撞情况,发现矛盾冲突,可以产出相应的碰撞报告表,供设计人员查找与分析问题,做好设计调整和优化,能够满足给排水系统设计工作需求。

1.5 工程量的统计

通过管理平台或一些相应的插件,BIM可以实现设备材料清单与工程量的统计,如整个给水系统管件阀门数量及相应参数,各管径管道的长度、材质等参数,排水系统中地漏数量、类型及相应参数等。BIM还可以实现单一统计、局部统计,自定义统计内容与范围,如某层楼的设备材料清单或相同设备的全工程统计(如图2出量报告部分截图)。乃至某些特殊功能用件的统计,通过上面逻辑联系的建立,均能生成信息完整的清单出量表。

图2

2 BIM技术在给排水设计中的问题

目前绝大多数工程项目的给排水BIM 应用属于逆向设计,即对设计好的CAD图纸进行“翻模”,此后的一系列操作均基于此模型。设计人员初步设计时绘制一遍模板图,水力计算时输入一遍计算模型,施工图设计时根据初设模板图进行深化,碰撞检查时重新建立三维精确模型。整个给排水设计过程重复建了 3次模型,虽然某阶段模型能重复使用,但总体工作效率较低。增加时间成本,占用计算机资源,造成负优化。

当前BIM技术在计算和出图方面有短板,在计算方面,由于涉及到复杂多样的参数,数据信息量庞大,牵涉设计、施工管理、材料出量、资金投入等诸多方面。数据处理过程中,复杂庞大的参数处理计算,会使得数据分析处理的方式过于复杂,使修改和优化设计方案难度加大；在出图方面能基本满足初步设计的图纸要求,但对于要求更高的设计施工图,不能满足我国的制图规范,需要回退到CAD图纸中再进行加工不能高效快速地产出与传统设计模式下等效的施工设计图,这就造成了增加设计步骤,使设计人员负担增重。

3 结语

通过本工程案例问题的发现与综合分析,运用BIM技术,在建筑给排水设计中会有更多高效准确的设计办法,在建筑设计、管线综合、造价出量、施工模拟、运行维护等建筑全生命周期活动中会有更加全面的发展。3D模型可以代替2D图纸进行设计信息的传递,3D模型设计图纸或将具有法律依据,推动整个建筑技术的发展,进而推动整个建筑行业的发展。