BIM在建筑给排水工程设计中的应用研究

2021-04-03侯雨萱

建筑与装饰 2021年5期

侯雨萱

菏泽市规划建筑设计研究院有限公司山东菏泽 274000

1 建筑给排水合理设计概述

建筑工程中的给排水设计，是维护建筑使用中给排水正常需求的关键。在建筑给排水施工前，加强设计方案的全面性和准确性对提高建筑给排水系统的性能、延长给排水系统的使用寿命、方便给排水系统的维护有重要作用。建筑给排水设计人员要在设计工作落实前到建筑施工场地进行认真勘察，掌握建筑给排水系统实施空间的布局，如城市管网的走向情况、水源供给的水压情况等。随着现代城市中高层建筑的快速增加，对高层建筑的给排水系统设计来说，还要考虑高层建筑的给排水特点，高层用户要保证水压满足正常标准。在设计给排水系统时可以考虑建设蓄水池结构，还可以设计加压泵等设施。在给排水系统设计中，还要尽可能避免长期给排水造成的供水和排水管道渗水，甚至爆裂等问题，需科学合理地设计建筑给排水的分区布局等[1]。

2 建筑给排水设计中BIM技术应用

（1）可视化。由于受到传统给排水工程项目设计内容的影响，工程项目施工人员在施工实践时，必须要掌握工程项目的施工环境情况，尽可能利用CAD平台来获悉部分立面图和剖面图，为了整体缩减工程项目施工周期，减少各专业之间、各管道之间的相互碰撞，节约资源成本及避免不必要的返工，工作人员需要采用BIM技术来搭建可视化的三维模型才能实现。例如在日常施工过程中，为了提高项目施工整体效能，采用REVIT技术等构建专业性的消火栓系统三维模型，还能在建立三维模型的过程中，从源头中反映出消火栓箱、消防泵房、增压稳压设施、接消火栓等相关讯息，最终项目人员完成图纸进行观察时，发现消火栓系统管网设计问题非常明显，利用BIM技术完成整改，使其能够满足符合建筑工程项目给排水的施工条件。

（2）模拟化。建筑给排水工程设计过程中比较核心的目标就是使相关的施工人员更加高效地完成施工任务。但是建筑给排水的施工过程相对来说烦琐，不仅有给排水专业的各种管线，同时还需要考虑其他不同专业如结构专业的梁、暖通专业的风管烟管、电气专业的桥架以及二次机电装修的吊顶等净高要求。如果施工过程中无法对它完成科学的分配，不仅会给工期带来滞后的影响，还会造成资源的浪费、成本的增加及不必要的返工，费时又费力。利用BIM技术可以构成一个三维的时间刻度，并且能够根据其搭建四维的安装进程工作表，施工人员依照这一工作表逐步完成施工，不仅可以提高安装效率，还可以有效减少错误。

（3）协同设计。高层建筑给排水设计过程中，通过BIM技术可展现建筑的实体模型，而且还能展示给排水施工的多种信息，施工人员从模型中可以直接读取给排水各个项目的施工信息。如水泵的实际尺寸与工程中所需的材料及费用，设备信息与用电情况等。多个项目的施工人员可根据自己的施工项目查阅相关的施工信息，保障多个项目施工同时进行，缩短整体施工时间；能够进一步简化施工流程，使各项施工有条不紊地进行，减轻管理人员的工作压力，使每个施工项目关联起来，方便技术人员的技术交底工作。同时，BIM技术的应用使各个项目联合起来，也能够增进各个项目管理人员之间的联系，一旦任何环节出现问题，多个人员交流能够快速解决问题，避免对后续施工造成影响，能够有效降低工程造价，有利于提高建筑工程的总体效益[2]。

（4）参数化设计。BIM技术具有可视化的特征，模型建设需要用到相关数据，表现了建筑结构的实体尺寸，有利于建设单位管理人员分析建筑材料与设备费用，提高工程造价质量，更好地进行成本控制。通过修改一些数据整个模型也会发生相应的变化，对于后续工程变更也有重要的指导意义，使模型稳定性更强，减少设计误差。给排水施工过程中，BIM技术的应用能够在短时间内搜索到与给排水施工相关的建筑结构，能够准确获取其空间结构信息，与给排水的相关设计数据进行对比，能够及时发现设计中存在的问题，提高设计质量。施工人员也能比较直观看到相应的模型，了解实体建设情况，减少后续施工中存在的问题。同时，该技术灵活性比较强，可根据后续设计变更进行修改，这就使模型信息更具有真实可靠性，反映实体建筑模型，且数据也不容易丢失。从给排水施工模型来看，其起模难度更大，特别是管线排布，如果应用平面设计图，在修改过程中要进行多处修改，对整个楼层参数也会造成一定影响，如设计人员未发现参数不当的部分，就会导致整体建筑稳定性变差，容易出现很多安全隐患。

3 BIM在建筑给排水工程设计中的应用

3.1 在给排水可视化设计中的应用

相较于以楼层为单位的普通土建工程设计而言，在对给排水系统进行设计时，设计人员需要将建筑工程中的给排水布置情况进行细致化划分，以此来保证给排水系统在布置过程中的独立性。通常情况下，给排水系统在设计时往往会影响到多个不同的楼层，如果在设计过程中对给排水工程的设计方案进行局部调整，就有可能同时对多个楼层造成影响，提升设计人员的设计及难度。若在给排水设计过程中采用的是传统CAD建模，其在修改设计方案时虽然可以完成对局部细节的修改，但是由于CAD模型结构特点，往往需要设计人员在多幅设计图纸中进行细节修正，这会导致工程难度以及工作量的大幅度提升，还有可能影响到给排水系统设计完成后的总体质量。而BIM技术则不同，在给排水设计过程中可以通过可视化的方式来表达出设计内容，通过三维建模能够让数据信息以及给排水工程效果更加直观地表现出来，而且在三维模型构建完毕之后，设计人员还可以通过互动的方式对设计方案的细节部位进行放大以及细微调整，调整过后的设计方案其造成的影响也会在三维模型中实时反映出来，从而提升设计人员的设计质量[3]。

3.2 在给排水管道设计中的应用

BIM技术在给排水设计中的应用范围非常广泛，设计人员可以通过三维模型来完成对给排水管道净空高度的观察，通过对管道综合设计的细节处理来提升给排水工程的设计质量。通常情况下，BIM技术在管道设计过程中，可以根据设计人员的监测、导入数据信息来完成对三维模型的构建，通过模型反映出观察时管道的实际情况，管道设计人员通过对模型的观察能够看到给排水管道中出现的碰撞现象。例如，某建筑工程开展过程中，通过将BIM技术作用于给排水管道的设计过程中，采用三维建模提前模拟了给排水工程的施工全流程，提前预测除了给排水管道中出现的各种问题，采用BIM技术不仅能够让给排水管道的施工变得更加简单，而且还能提升给排水管道的经济性。除此之外，还可以根据BIM技术中具有的仿真软件，来完成对给排水管道今后可能出现的各种碰撞情况进行碰撞事故的模拟分析，以此来找出给排水管道设计方案中存在的不足之处，并以此作为基础来进行对管道设计方案中的结构参数进行针对性整改，降低碰撞事故为管道带来的影响。在管道碰撞中，硬碰撞是指物理意义上的碰撞，而软碰撞则是空间、安装、检修的核对，无论是哪一类碰撞都可以通过BIM技术的三维建模来完成碰撞检测，经过碰撞检测的给排水管道设计，其管道质量将会显著提升。

3.3 在协同设计中的应用

给排水工程的协同设计指的是将排水管线、煤气管线等所有设计环节相互协调配合之后进行的设计，这种设计方式能够降低因设计人员沟通交流不顺、信息数据不对称等情况而出现的给排水设计缺陷，从而显著提升给排水工程的设计合理性。通常情况下，若采用CAD的方式进行协同设计，则会因为信息导入问题而导致设计任务难以完成。各个环节的设计人员同时围绕同一个BIM模型来完成设计操作，这也能更加直观地了解到其他项目设计人员的修改方案，保证协同设计质量[4]。