给排水设计中BIM 技术的应用研究

2021-11-23王思尧蒋曼洁张凯

商品与质量 2021年4期

王思尧蒋曼洁张凯

1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430000

2.中冶华天南京工程技术有限公司江苏南京 210019

1 BIM 技术概述

BIM 技术基于三维数字技术，对有关数据通过建模的方式，利用三维模型做出动态可视化展示。所以，BIM 技术能够对设计涵盖的全部零部件与基础信息等做出全方位的表述，从而构建起同工程内部结构相符的可视化建筑模型。建筑模型能够对所涉及全部元素特征做出直观呈现，同样可对各元素之间所具有的关系做出准确显示[1]。

对于BIM 技术而言，所具有的特征具体涵盖：第一，信息集成。项目设计期间，关于结构设计方面，对结构采取建模属于行之有效的方法，BIM 技术依托信息集成功能，能够对全部结构设计信息做到有效集成，并对信息采取综合分析以及运行。同时，BIM 技术的应用，能够实现统一平台下多人共同进行设计工作，使设计目标可以实现综合统一。第二，协调设计，协调设计属于显著特征，BIM技术提供了可靠的设计平台，便于设计人员之间开展沟通交流，打破时间、空间方面的约束限制，使信息传递更为便捷高效。

2 市政给排水设计中BIM 技术应用的不足

在社会经济与科技稳定发展的背景下，为各个领域都带来了众多帮助，尤其是针对BIM 技术的应用，其在各个行业都能够发挥不可替代的作用，尤其是针对建筑工程设计方面，其可以发挥重要的作用，使得工程顺利进行。但是，BIM 技术的实际应用到市政给排水设计当中，由于技术应用过程中还存在众多问题，难以保证设计工作的效率，需要得到有关部门的重视，确保在开展各项工作的过程中能够做好相对较为全面的分析，并对BIM 技术应用存在的问题进行分析与优化。首先，BIM 技术设计标准不够统一，缺乏行业的共同认可的设计思路，在实际运用的过程中经常会出现设计上的问题，若对此环节问题不够重视，则无法保证BIM 技术的长远发展。其次，Revit 等配套BIM 技术设计软件与建筑行业连接不够密切，其中针对给排水设计工作来讲，一旦缺少常用管道及构架的模拟，这不仅为设计人员的工作带来一定的难题，而且若问题没有得到及时解决，则会限制各项工作的顺利进行，不利于保证工程的顺利进行，甚至误差没有得到解决会影响后期优化。再次，市政给排水工程设计方案需要涵盖的范围相对较广，而且各项工作开展的过程中都会受到较为严重的影响。再加上设计工作涉及到的内容相对较多，一旦某一环节工作没有得到落实，则会导致设备或某个管道存在问题，影响系统的正常运行，不利于保证市政工程质量。最后，市政给排水工程设计工作流程具备多样化特点，而且需要涉及到二维图纸，但是针对当前设计工作来讲，Revit 软件的二维构图能力较为薄弱，经常受多种因素影响，从而对市政工程给排水设计带来一定的影响，无法保证工程质量。

3 给排水设计中BIM 技术的应用

3.1 建立管网模型

市政给排水设计期间，管网工程模型建立时，需对系统做出系统分类，如利用软件对部分管线采取设计期间，应当建立相应的机械模板，模板建立后，则需对所涉及的管道类型做出仔细分析，基于类型开展设计工作。针对市政给排水项目，管网工程设计期间，设计的管网具体涵盖给水、污水、废水以及雨水等，因为管线所具有的用途各不相同，所以，设计期间，务必根据管道所对应的用途以及所用材料，对各管道采取系统区分，可基于各不相同颜色做出系统区分，如此，有利于工作人员快速做出辨别和统计。各环节工作结束后，便可建立模型，建立模型期间，应当对各阀门以及关键的具体结构做出综合考虑，具体问题具体分析，基于市政给排水设计特点与具体情况，对建立模型方法做出合理选择运用。同时，工作人员需基于系统提示，对各管道的具体参数信息做出详细准确标准，以此为建立模型提供可靠保障[2]。

3.2 管线设计出图

对于BIM 技术，具备出图功能，市政给排水设计期间，设计人员应根据管线具体运行情况，对应用BIM 技术完成的设计方案采取打印出图，基于管线具体运行标准参与和数据，直接输入至BIM 系统，对方案做出优化完善，使方案更具科学性与可行性。市政给排水管线设计期间，设计人员务必对BIM 技术所具有的优势特点加以充分了解，基于自身设计经验，对设计理念做出积极转变革新，确保设计方案科学可行。与此同时，附属构筑物设计期间，设计人员同样可对BIM 技术加以科学应用。因为附属构筑物多具有结构复杂的特点，若构筑物安全存在问题，则会对给排水整体设计与施工产生不利影响。所以，设计人员务必对BIM 技术加以科学应用，构建构筑物虚拟模型，使设计方案更具科学性与可行性的同时，为设计、施工质量提供可靠保障[3]。

3.3 系统管线及撞击实验

基于Revit 平台，对给排水、供暖与通信和供电等模型添加到相同设计背景模块，以平面、三维设计之间的灵活转换，对碰撞点做到及时准确发现，并位于三维视图之中，对明显的管线碰撞以及管线同构筑物碰撞进行及时发现查找，对具有的碰撞做出及时发现解决。一般而言，存在碰撞的情况下，可对管线位置与设计标高等进行合理调整，以此对碰撞问题做出合理解决。Revit 平台具备“碰撞检测”功能，不过对硬件有着严格的标准，同时，工程整体规模相对较为庞大，仅利用Revit 难以实现对碰撞的全部有效检测，因此，可搭配Navisworks 平台进行冲撞检测，完成硬碰撞或是软碰撞的有效检测，Navisworks 平台并不要求非常高标准的计算机硬件条件，所有专业模型保持规整的情况下，可对模型采取快速浏览，使工作效率和质量得到充分保证。各专业将模型进行转换，获得nwc 文件模式，借助Navisworks 平台进行碰撞检验，从而获得碰撞报告。基于BIM 三维管道设施模型，对设计存在的问题和不足做出及时检查发现，并提交至设计人员，从而做出科学修改与合理调整[4]。

3.4 可视化相关设计

市政工程给排水设计期间，传统设计模型只是通过部分信息平台进行设计，所以，设计期间也涉及大量信息，如平面视图为主的图形模式，设计结束后，还需结合工程项目实际情况，对图形采取准确复原。给排水具体设计阶段，应基于工程具体情况做出仔细研究，并做出科学合理调整，优势在于工期可以得到充分保证，不过，同样具有相应的问题和不足，导致工程构造相对复杂繁琐，信息输送程序以及具体情况难以采取有效处理，从而造成相应的不利影响。给排水设计阶段，对BIM 技术加以科学有效应用，可以实现对工程信息的真实模拟，并构建相应的模型。基于工程资料模型，可快速获取信息数据，使信息传输效率和质量得到可靠保证[5]。

3.5 数值化设计

针对普通模型，全部信息均为图纸所涵盖的信息，如二维、三维视图等，通常基于相同模型数据库为主。比如，给排水设计期间，针对平面布局调整，势必会造成设计数量的调整和改变，所以，针对施工材料表，则应及时做出修正调整，这样才能够使设计效率和质量得到有效提高。对于数值化，首先为信息模型，表达策略高度存在相似性，其次可以对辅助计算有效导入至模型。例如，设计人员通常进行计算期间，以excel 表格与其他计算软件为主进行计算工作，利用公式进行数值报告的编辑以及制作，为给排水设计工作提供可靠基础依据。通过BIM 技术的科学有效应用，能够对信息模型做出全方位展示，对各不相同设施进行研究，并获取相关信息资料，从而实现对设施特性数值的科学设计。

3.6 施工安装模拟

针对给排水设计而言，最终目标是为施工提供科学正确指导，施工期间通常会涉及到部分管线错综复杂、分布较多的设备层，因为给排水设施所使用的专业管道具有差异性，且各专业管线之间也存在着交叉重叠或是冲撞等情况，致使施工难度极大。而通过对BIM 技术的科学应用，能够将时间程序置于三维空间设计程序，建立四维施工安装模型，对管线与重点区域采取可视化、动态化、具体化的4D 施工模拟，协同安装秩序的同时，使安装空间可以更加清晰合理，对安装进程做出合理规划，使施工效率与质量得到充分保证。再加上建模工作的开展可以对BIM 技术的应用进行优化，确保其效果最大化的同时，还可以在现有的基础上对管道系统的设计进行分析，并对管道的用量及种进行细致的问题，节省一定时间的同时，保证各项工作的顺利开展。除此之外，市政给排水施工涉及到的阀门结构和管道构件相对较多，一旦各项工作过没有得到落实，则影响后期的设计与安装工作。所以，针对建模工作来讲，其不仅能够发挥对工程模拟的作用，同时可以全面保证各个环节施工的准确性，通过BIM 技术的应用生产三维视图，并利用视图的整合，保证管道设计的效果，为之后工作提供强力保障。不仅如此，BIM 技术在工程量统计中仍然能够发挥自身的优势，对各项工程明细进行记录，掌握设计方案的数据信心，提高设计的效率，为后期安装提供更多帮助，最大化发挥施工模拟的效果，促进市政工程的稳定运行。