BIM在建筑工程给排水设计中的应用分析

李超

对于传统的建筑给排水设计模式而言，设计阶段并没有建立统一的数据信息系统，因此一旦发生数据变更，则可能造成难以控制的资源浪费。同时传统的设计模式存在效率低下、效果不理想的弊端。在建筑给排水设计中应用BIM技术，可以很好地解决上述难题，显著提升设计的可靠性[1]。因此，对建筑给排水设计中BIM技术应用的现状及实例进行分析研究，成为重要的现实课题。

1.建筑给排水设计中BIM技术的应用

BIM技术在建筑给排水设计中的应用过程，就是首先将设计的各项要求及数据输入设计数据库，并生成完整的3D立体模型，且该模型数据可以为所有建筑项目相关部门所共享，一方面合力完成设计与建设，另一方面随时知悉工程进度[2]。具体而言，BIM技术一般在以下几个方面有所体现。

1.1 可视化设计

在对建筑进行给排水设计时，首先要完成对其平面图和立体图的检查，但按照传统的检查模式，很容易导致数据不准确和信息割裂的问题，最终影响设计方案的合理性。而BIM技术的优势就在于建筑的所有真实设计信息全部可视化，最大限度避免数据和信息失真都是问题，能够作为建筑给排水设计最为准确的依据。设计者可以根据建筑BIM建模，对其给排水系统进行设计和优化，并提高设计成功率。同时基于BIM技术的可视化设计与传统设计模式相比也更为便捷高效，因此在建筑给排水设计实践中具有较高的应用价值。

1.2 协同设计

传统的建筑给排水设计模式中，设计过程基本只能由一人主导完成。而BIM技术可以让多人加入协同设计，从而提高设计效率与设计合理性。设计团队基于BIM技术和CAD平台的支持，可以共同完成建筑模型分析和图纸绘制工作，并且能够更加充分细致地考虑到对结构载荷、用电载荷的相关处理问题，最终提高设计效率和设计水平。BIM技术可以模拟多个设计方案的水泵实际用电量，因此设计团队就可以根据方案对比结果做出选择和调整，令给排水设计方案更为专业化。而传统的建筑给排水设计模式中其设计质量对于设计者的技术和经验要求过高，也几乎不可能实现团队化设计。在应用BIM技术作为建筑给排水设计的支撑之后，能够切实提高设计的联动性与有效性，让各类设计难题能够得到合力解决，各个设计漏洞能够被及时地发现和完善，最终达到切实提高设计质量的目标[3]。

1.3 参数化设计

在进行建筑给排水设计时，可以以BIM设计平台作为支撑，并使用EXCEL的公式编辑和计算功能从而对各项水力数据进行准确计算，让设计工作更为精准。同时由于在真实设计过程中，各项设计参数信息需要多次改动，而如果在传统设计模式下，改动设计方案中的参数是非常麻烦的过程。但在使用BIM设计平台进行建筑给排水设计时，参数的调整变得前所未有地快捷。

1.4 应用管线综合

在建筑给排水设计过程中，对管道净空高度进行精准描述对于设计最终的精确度是极为重要的。而这个步骤也可以在BIM可视化3D设计平台上来完成。首先在BIM平台上，对整个建筑的给排水系统进行初步建模，并根据实际设计需求和计算结果来进行调整，最终确保应用管线综合设计方案的合理性，即保证最终的设计方案不存在任何应用管线的冲突之处。设计人员可以在BIM设计平台上进行模拟碰撞检测，从而发现管线设计存在的冲突矛盾。一旦发现冲突矛盾，还可以使用BIM设计平台进行快速调整，直至达到理想的无冲突设计效果，其设计效率也可以比传统设计模式提高十几倍之多。

2.BIM技术建筑给排水设计中的应用实例分析

2.1 某地区BIM技术应用案例

以下为某地区的一个使用BIM技术进行建筑给排水设计的案例。其具体应用流程大致如下。

（1）使用BIM平台进行3D设计，从而初步确定卫浴用品的放置区域，无须进行常规线条绘制，即可直接生成3D模型。

（2）从多个项目备选方案中选择几种理论上可行的给水系统，从而作为各个卫生器具连接的逻辑基础。

（3）使用BIM设计平台自动管道布局方案生成的功能来快速生成多套备选方案，设计人员可以与客户就各种方案进行沟通，根据各个方案的优势与劣势进行最终的抉择。

（4）进行卫生器具的最终添加，具体采用以下两种方法。首先，绘制连接各个卫生器具的管道方案，并确保管件与卫生器具的连接部位规格完全匹配，以及处理好各处管道的弯折部位。其次，将给水系统与卫生器具进行连接，从而完成布局设计。

（5）对整个系统的给排水运行状况进行仿真，确保系统不存在任何不通畅之处。

2.2 采用模糊评价法分析BIM技术的优势

在BIM技术普遍应用之前，建筑给排水设计工程如果是多方参与其中，则其沟通协作始终都是极大的难题，且设计方案与最终施工效果出现偏差也是常见的事，设计人员还需要对施工过程进行全程跟进，对设计方案不断进行返工调整。施工过程中，工程技术人员也必须全程对施工过程保持监控，并将施工的进度、问题记录下来向设计人员进行反馈，其信息传递较为滞后和缺乏精准性，施工监控的成本也居高不下。而BIM技术在设计及施工阶段的应用就可以在很大程度上解决上述问题，实现施工数据的实时共享、设计方案的即时仿真等。BIM技术的实际应用效果一般可以用数据共享性、设计仿真性和工程师的评语来进行衡量。但这些指标很难进行定量测定和分析，因此，对BIM技术在建筑给排水设计中的运用实效评价，可以考虑使用模糊数学综合评价分析法来进行[4]。

（1）BIM应用于建筑给排水设计中评价因素集的确定：主要考虑数据共享性、工程师评语以及仿真设计3个主要因素，即U={数据共享性、仿真设计性、工程师评语}。

（2）确定上述因素的评价矩阵：根据上述评价因素，采用专家打分法对BIM技术的实际应用效果进行定量打分评价。

（3）确定评价集：评价等级设置为四个等级（优、良、中、差）。因此可以将BIM技术用于设计实践之前的评价矩阵表示为：

实施BIM之后的评价矩阵为：

（4）对各个评价因素之间的权重进行确定：根据上述评价矩阵，将权重方案确定如下。A={数据共享性、仿真设计性、工程师评语}={0.4，0.35，0.25}

（5）使用模糊数学综合评价法做出最终评价：由于B=AR，因此可以得出表1中的在建筑给排水设计中使用BIM技术之前以及之后的评价结果对比。

表1 给排水设计应用BIM前后的评价结果

根据以上专家评价结果的对比，在建筑给排水设计中应用BIM之后，其优良率达到了最高的74%。以上结果表明BIM技术对于建筑给排水设计水平的提升有着十分显著的作用。究其原因，在于BIM技术确实无论在理论上还是实践中都体现出与传统设计模式相比的显著优势，可以将项目规划、设备及材料管理、运行模拟仿真及施工监控等多项功能需求进行结合，确保建筑设计的合理性和施工的还原性，彻底解决了设计与施工过程中数据难以共享、沟通协作较为困难且成本过高的情况，降低了设计施工的风险水平。同时BIM技术还支持对给排水管道方案进行自动生成和柔性管理，并能够辅助设计者在设计阶段就将多种可能发生的设计风险进行识别和解决，提高设计团队的沟通协作效率。如今BIM技术在建筑给排水设计实践中已经有了越来越多成功实例[5]。

3.结语

BIM技术应用在建筑给排水施工设计中，可以优化传统的建筑给排水系统设计，提高建筑给排水设计的整体水平。但如今BIM技术在建筑给排水设计中的应用也并非完美，还有很多细节的技术问题等待优化改进。因此设计人员仍需在设计实践中不断积累经验、发现问题，促进BIM技术本身不断革新，从而在建筑给排水设计领域发挥更大的作用。