BIM技术在大型室内游乐场馆给排水设计中的应用

王仪

（广州市设计院集团有限公司，广东 广州 510620）

0 引言

随着“数字中国”和“中国建造”等概念的提出，建筑业对数字化发展也越来越重视。作为数据载体，BIM技术的推广应用是我国建筑数字化发展的基础，同时也是推动建筑产业数字化转型的重要支撑[1]。

BIM技术在国内已经历多年的发展，随着政策、标准的推广与完善，BIM技术亦在不断进步，逐渐深入的应用实践使其在建筑业中展现了全新的面貌。因其三维可视化、精细化及高效协同的技术特点，BIM技术被广泛应用到建筑工程的设计、建造和管理中，对提高工程设计质量、提升各方沟通及问题解决效率、减少现场拆改返工、降低工程造价、提升项目品质等方面具有重要影响。社会已经迈进数字时代，建筑业也在从传统的发展模式下快速向数字化方向转型，BIM技术应用的直观价值得到社会的广泛认可。

1 项目概况

某大型室内游乐场馆位于广东省珠海市，总建筑面积约39.95万m2，主体建筑地上部分约28.97万m2，地下室8.2万m2，建筑屋盖最高点高度为59.9m，集展览、科普、动物繁育、秀场表演、游乐、餐饮于一体，涉及的给排水设计包括给水系统、排水系统、雨水回收利用系统、海绵设计、室内外消火栓系统、自动喷淋灭火系统、自动消防炮灭火系统、雨淋自动喷水灭火系统等。

2 项目难点

本项目定位为具有世界影响力的新型科普乐园，项目体量大，外形独特，场馆内部空间复杂，且业态多样，在设计及建造过程均有相当多的困难点，主要归纳为六个方面：

2.1 建筑空间、高度多样性

本项目集海洋展览馆、游乐场等设施于一体，内部空间极其复杂，首层主要为海洋参观通道，可观赏世界各地的海洋生物；二层分别为儿童乐园、博物馆餐厅、大鱼行为展示馆及出口商业区，错层众多，建筑标高变化大。

2.2 造型、表皮非常规

项目为特殊的“太空船”造型，主体钢结构到幕墙外表皮空间约1m，依据建筑外表皮造型，屋盖及其周边结构布置需要采取随形布置的原则，屋面钢结构布置见图1。

图1 屋面钢结构布置

2.3 水池构造复杂

项目配套了数量众多且规模庞大的各类鱼类养殖池，造型复杂，并且在施工上要求混凝土现浇一次成型，施工难度极高。

2.4 消防疏散设计超常规

项目的空间复杂且体量巨大，同时又是人流密集场所，本项目在消防设计上存在不少突破常规的做法，需要一系列消防性能化分析进行论证。

2.5 专业众多、协调难度大

项目包含专业繁多，除传统的建筑、结构及设备专业外，还包含鱼类养殖、展览布展、舞台表演等专项设计，相关参与单位众多，项目协调难度大。

2.6 生物维生系统复杂

除常规的水暖电设备管线设计外，还需要兼顾各个鱼池等维生系统管线，设备管线复杂程度远超一般项目。

3 BIM技术在项目给排水设计中的应用

针对项目设计难度大、品质要求高、工期紧张的特点，采用BIM全过程辅助设计的工作模式，利用BIM技术在三维可视化、精细化及高效协同的特点，协助设计人员运用三维手段快速高效比选设计方案，便捷直观实现多方多专业协同设计，提高沟通决策效率。

3.1 精细化建模

作为BIM技术实施应用第一步，根据项目需求创建准确、精细度满足要求的BIM模型具有十分重要的意义。由于项目的复杂性，本项目采用分专业、分系统建模，创建了包括建筑模型、结构模型、外立面模型、钢结构模型及机电模型等，其中给排水专业对常规给排水系统、消防系统、屋面虹吸雨水系统、维生系统分别建模。

3.2 三维可视化辅助设计

在建筑工程的给排水设计中，管道在建筑空间中的布置安装位置选择对项目整体形象影响很大[2]，而传统二维图纸在空间关系的表达上存在先天不足。即使是专业设计人员，也需要花费一定的时间才能通过二维图纸了解整个项目的空间关系，而对于非专业人员，对复杂空间关系的理解则更困难。

借助精细化建模的三维BIM模型，可以直观、真实地向各方展示项目空间关系，有助于业主、设计师及各相关参与方沟通协调，合理、高效进行设计优化及方案比选，把控项目设计效果，为决策提供可靠信息依据，提高设计品质。

3.3 多专业协同设计

本项目造型独特，对给排水的设计与施工挑战极大。

项目通过创建全专业设计模型，直观反映建筑形体、构件、设备管线的空间关系，展示项目整体效果，为多专业协同设计提供基础。

以屋面虹吸雨水系统设计为例，由于项目造型复杂，常规二维图纸难以表达屋盖复杂的空间构造，这对虹吸雨水系统的设计提出了巨大的挑战。借助BIM技术，设计人员结合建筑模型、钢结构模型直观了解项目的空间构造，推敲虹吸雨水系统管线布置形式（管线布置方案见图2），为最终设计方案的确定提供必不可少的条件。

图2 屋面虹吸雨水系统布置

3.4 管线综合设计

针对项目空间构造复杂、涉及专业众多的特点，利用BIM技术对各类特殊空间进行复核分析，可以确保项目满足实际使用要求。基于各专业模型进行三维管线综合设计优化，尽可能减少碰撞，避免空间冲突，优化管线排布，可以增强项目整体的交付效果。同时，利用BIM模型进行设计校核及碰撞检查[3]，便于设计师及时发现设计错漏，对比分析调整方案，有效提高设计质量。

3.5 鱼池及维生系统设计

鱼池及维生系统的设计是项目的重点和难点，也是本项目的亮点。

馆内共有67个跟鱼类相关的养殖池、展示池。由于各水池大小、造型、功能各异，施工要求极高[4]，通过BIM技术对水池准确建模，土建专业直接以三维BIM模型提资，大大提高了沟通效率与设计质量，为维生系统深化设计提供基础。

3.6 预留预埋设计

鱼池特殊的施工要求对结构预留预埋、管线安装定位准确性要求非常高，而维生系统管线尺寸大，数量多，安装要求高，设计工作难度极大。通过BIM技术，将相关专业信息集成到三维模型中，便于各方及时发现设计问题。

各专业基于模型完成管综优化设计后，根据鱼池和维生系统模型可以直接导出各鱼池的预留孔洞图，协助设计人员完成预留预埋设计，避免二维图纸提资信息不完善造成的反复修改，提高设计出图效率。

4 结语

在本项目的给排水设计中，借助BIM技术进行全过程设计配合，有效解决以往大型复杂项目的给排水设计难题，尤其是项目通过BIM在设计全过程及配合深化设计阶段的有效应用，在多个方面取得应用效果，对今后同类工程给排水设计具有重要参考价值。

本项目的BIM技术应用也得到了国内BIM行业的广泛认可，在BIM专项奖评选中获得了不俗的成绩：如第八届“龙图杯”全国BIM大赛设计组一等奖，第十届“创新杯”全国建筑信息模型（BIM）应用大赛文化体育类BIM应用第二名等。

通过应用BIM技术，提高了项目参与各方的沟通效率，运用三维模型对设计全专业进行实时检查并反馈问题，有效减少设计疏漏，避免了大量反复修改工作，提高设计效率，也保证了设计质量，并且能有效减少现场拆改返工，取得良好的经济效益。由此可见，BIM技术应用在未来工程领域的发展趋势不可阻挡，其产生的经济效益与社会价值无可估量。

因此，在未来建筑给排水设计中，设计人员需加强对BIM技术应用的研究，充分重视BIM技术对建筑业发展的重要性，不断拓宽BIM技术应用的场景，借助BIM技术不断优化设计质量，提高设计效率，进一步促进我国建筑给排水行业的发展，让BIM技术真正助力工程建设行业的产业升级和技术进步。