BIM 在建筑给排水工程设计中的应用

2021-03-31丁恒

城市建筑空间 2021年1期

丁恒

（广州市弘基市政建筑设计院有限公司安徽分公司，安徽合肥 230601）

1 BIM 简述

BIM 的英文全称是Building Information Model，即建筑信息模型。BIM 的概念是指把建筑工程人员在项目管理中的一个基本工具或者是基本元件做成一个基本元素，通过一定的数据特性和信息资料与基本元素组织起来，构成一个建筑过程的信息模型，即在建筑过程中产生的建筑信息数据库，这其实是一种项目管理方法和技术创新。需要说明的是，建筑信息管理数据库模型中的建筑数据包含的绝不仅仅是一个个分割的建筑信息，而是这些建筑信息之间已经建立了一种对应关系的模型，这些建筑信息模型是“活的”，是动态的。在大型建筑的信息管理过程中，整个大型建筑的相关信息都直接储存在建筑信息管理数据库模型中，各个建筑项目的设计参数和信息是相互联系的，我们可以轻松地实现建筑BIM 内的数据和建筑相关信息的实时共享和信息交流，十分便捷。在一个大型建筑工程的整体设计、施工、运营以及建筑信息管理的整个生命周期，BIM 数据库可以很好地满足不同阶段、不同管理人员的不同信息和数据收集需求以及交流活动，可以有效地帮助他们完成设计任务；与此同时，当设计任务完成时，系统会自动产生新的设计数据和信息反馈，这些数据和信息又会重新进入系统存储到建筑数据库中，如此往复。BIM 的应用极大地丰富了建筑信息管理数据库的设计数据和信息管理知识，轻松地实现了BIM 系统内数据的实时更新和信息数据库的自动化扩大。BIM 的信息化管理流程促进了建筑工程的顺利开展，缩短了施工工期，降低了建造成本，而且为建筑的安全和可持续发展提供了必备条件。

2 BIM 在建筑给排水工程设计中的问题

相较一些传统的建筑给排水工程设计的方法，BIM 的技术方法具有很大的独特性和优势，并且受到越来越广泛的重视。但是，随着现代建筑BIM 技术应用的不断增多，给排水工程设计方法也出现了一些问题。

2.1 参数过多，难以修改

BIM 数据相当于建筑给排水工程项目建设过程中的数据和相关信息的数据存储器。BIM 有相当数量的数据和相关信息，不仅查询方便，而且这些信息可以帮助我们快速完成特定任务。然而，由于BIM 数据涉及的范围广泛，因此在项目实际操作过程中所产生的数据和信息量可能是非常大的，这些数据可能会对项目进行多级划分，最终结果可能导致过度精细化，信息系统出现难以维护的信息泄漏现象。

2.2 协同设计复杂

在大型建筑给排水工程设计中，BIM 的协同运行系统设计主要包括以下2 个方面的协同设计内容。首先要考虑链路运行工作组协同模式，其次是链接运行协同模式。这两点都具有各自的优点和缺点。从第一点来看，当排水管道处于一个工作组协同运行模式时，在正常操作过程中，整个协同工作中获取权限释放和访问协同权限的操作过程相对复杂。而在采用第二种链路运行协同模式时，难以及时做出全面的排水管道设计调整。此外，BIM 在其他地区也可能会发现不同的设计问题，有必要根据实际情况及时解决这些问题，灵活合理安排自己的设计方案。

3 BIM 在建筑给水排水工程设计上的应用

3.1 安装模拟设计

安装和模拟检测系统设计的可视化是基于BIM 系统设计中很重要的一部分。在给排水工程的前期施工图设计阶段，一般会出现很多的吊顶管道和排水线路，吊顶的区域会使设计变得更加复杂，容易导致资源浪费和安装设计不合理。这时，BIM 的可视化系统就可以充分发挥作用了，BIM 系统可以在三维设计角度下，编制和设计出较为科学、合理的系统施工进度表，从而对其施工流程进行合理有效的设计和规划。

3.2 实现可视化设计

建筑给排水工程在设计时，如果充分运用CAD，设计者便要将建筑的平面图、立体结构图以及剖面结构图等与建筑有关的信息汇集到一起，对建筑的图形信息进行复原，再不断根据分析和设计对建筑结构组合中的主体结构、梁高位置等信息进行调整。CAD 在环境工程设计中，如果建筑给排水工程的设计工期较短，信息数据传递过程中大多会出现失真的异常现象，将会严重影响整个给排水工程的施工。在目前的建筑给排水局部工程设计中应用广泛的BIM，可在建筑给排水设计工程中直接建立一个传递建筑给排水信息的模型，通过建筑信息模型准确地读取与给排水工程相关的信息及数据，有效避免信息数据传递过程中出现失真的异常情况，可使建筑给排水工程信息的完整性与有效性得到保证。建筑给排水局部工程设计模型和其他土建工程项目设计模型不同，建筑给排水工程项目设计模型一般建立于土建工程项目设计模型的基础，而建筑给排水局部工程设计的模型实际上需要适当地修改，如果建筑给排水局部工程设计的模型被修改，可能会直接影响一个楼层的建筑平面设计。因此，一般情况下是可以根据建筑楼层设计进行建筑给排水工程设计的，但实际上又会对系统内部件的联系造成一定影响。

3.3 材料表自动统计

以往对建筑给排水工程相关设计图纸进行测量与编制过程中，大部分采用的是根据CAD 设计自动给出的图纸进行测量与编制统计，这种图纸环境下的工作效率相对较低，而且较易出现图纸计算错误。若是出现计算错误或者需要重新修改图纸，就可能需要进行再次统计，计算工作会更加复杂和困难。应用BIM 技术后，可以充分结合BIM 自身设计数据库的功能和特点，及时准确地获取排水工程相关图纸设计材料的清单或者列表，有效地节省人力物力，提升工作效率。

3.4 管线综合设计

BIM 可以直接反映三维管道系统集成后的管道净空高度。在BIM 模型建立管道系统模型的每一个过程中，管道系统模型所呈现的三维管道系统模型展示的是建筑给排水管道的最真实运行状态。建筑给排水工程设计师在绘图中不仅能够实时观察到三维模型图中管道发生的各种碰撞冲突现象，而且还能够在三维绘图模型制作完毕后，采用碰撞检测的方法和功能，或者是利用其他检测软件对管道进行软碰撞、硬碰撞的综合检测。其中，硬碰撞指的是碰撞冲突发生在某种物理的意义上，软碰撞指的是设计师使用检测器对空间、安装以及检修的软件进行校核。通过三维模型可以实时检测BIM 三维给排水管道的碰撞冲突，并及时向其他建筑给排水管线设计师进行反馈，保证设计修改和综合设计调整的准确性、及时性，进一步完善建筑给排水管线的综合设计。

3.5 参数化设计

BIM 模型中所有的二维设计视图、三维视图、明细表、数据统计表以及图纸等设计内容，会根据相同类型的建筑工程，以信息的形式在数据库中进行存储和保存。所以，当对模型的设计参数进行修改时，其设计引擎可以在不同的位置上，如建筑的平面设计、剖面结构设计、图纸等；而且设计人员可以在不同的时间和条件下随时对参数进行修改和补充，而参数修改后的设计数据库中所有的设计数据信息都会随之立即发生改变和更新。在进行建筑以及给排水工程设计时，进行这种参数化的系统设计主要基于2 个方面的考虑：一是因为它能够对BIM 模型中引入的计算机起到一定的技术辅助和指导作用；二是这种参数化的概念可以在设计人员表达模型的内容和形式上得到体现。