BIM 在建筑给排水工程设计中的应用分析

董家念

（六盘水市规划设计研究院有限责任公司，贵州 六盘水 553000）

0 引言

随着计算机、信息化、数字化等新兴技术不断迅速发展，建筑信息模型（BIM）技术也随之诞生了。它主要能够对建筑工程中多个环节进行模拟，如建筑设计、施工、造价、以及控制等，从而为建筑工程带来极大的便利，由此受到建筑工程的青睐，被大量推广应用。此外运用BIM 技术还能够把建筑每个流程、步骤集成在一个平台上，对于给排水设计，能够使各个环节数据实现信息共享，由此促进了建筑给排水设计过程的整体质量提升，有效地降低了工程流程中存在的风险，从而推动了建筑业可持续发展。

1 BIM 技术概述

建筑信息模型（BIM）技术实质上是一系列三维数字建模软件的集合，可以在计算机虚拟环境中对真实的建筑信息加以参数化、模型化。立足这一数字化虚拟模型平台，工程师、施工人员、设计人员等多方均能够实现建筑工程信息的共享，强化彼此之间的沟通交流，实现建筑工程项目生命周期内数据信息的传输、共享。在设计技术方面，BIM 技术是将三维模型作为核心，在这一模型中对数据进行集中存储，项目图纸仅是三维模型在二维形式上的表达方式；在展现设计成果方面，BIM 技术可以通过直观、形象的三维方式对建筑形体进行呈现，这就方便了各方之间的沟通和交流；在具体设计流程方面，BIM 技术可以对整个设计流程的每个环节进行全面分析，让各方都能够参与到项目的各个阶段，从而进一步完善设计方案的质量；在实现设计价值方面，BIM 技术凭借自身三维模型信息的全面性，不仅能提高设计人员的设计质量，还能够对建筑可持续、节能环保等方面的功能进行有效完善。可见，BIM 技术能够有效提升建筑的生产效率，强化工程建设各阶段中各参与方之间的协同作业，避免发生争端问题，从而确保整个建筑工程项目有序高效地开展。

2 建筑给排水设计中BIM 技术的应用

2.1 可视化设计

近年来，在移动终端便捷化、小型化发展趋势中，BIM 轻量化模型设计中能有效展示良好的设计成效，对项目现场施工活动能有效指导。BIM 技术运用中能与VR 技术有效整合，让更多设计人员在更为真实的情境中查看管线设计情况，便于对管线碰撞情况有效控制调整。给排水系统装置三维模型如图1 所示。例如，应用MEP 仿真软件建立BIM 模型后，就能够对给排水管道是否存在碰撞实现检查操作，因为该软件本身配置了管道碰撞检测功能。对碰撞实现检查操作，通常选择专业用来对管道碰撞进行检查的软件——Navisworks 软件。在使用Navisworks 软件对管道碰撞或者交叉检查过程中，倘若发现问题需要修改，就需要采用MEP 三维仿真软件来对其进行修改。

图1 给排水系统装置三维模型

2.2 协同设计

当前在BIM 技术运用中，主要是基于工作集模式能有效优化诸多专业布设中不规范化的问题，拟定针对性设计反馈意见。此外，在建筑给排水专业中，要注重对建筑项目卫生器具、轴网、建筑标高等进行判定。此类高效化技术运用有助于提升建筑给排水设计成效，能对各类专业对接问题进行控制，降低诸多无法预知的错误。

2.3 参数化设计

在建筑给排水设计中运用BIM 技术，做好参数化设计就是将全部设计要素作为对应函数的变量。基于函数以及各类算法运用，通过有效输入参数数据之后便能生成相应模型。现阶段在参数化设计中能运用Dynamo，其属于Revit 参数化建模插件。主要是选取节点可视化编程方式，通过对操作模型节点参数有效控制，能实现造型控制。例如，合理运用Dynamo，对管道穿梁以及墙体实施开洞，对开洞尺寸度进行控制，整合各项数据传递给施工部门。此外，在设计中还能全面运用Revit API 二次开发功能，对管网损失情况进行判定。规范化研究相应的插件，做好管径合理布设，这样较多管材能有效应用。

2.4 材料统计与模拟安装

在现有的BIM 建筑给排水设计中，要注重对光滑各类构件属性综合性、关联性进行判定，实现一次性统计。定期对设备以及相关管道实施更新，材料表能实现自动化统计计算，整体操作较为便捷、快速。

2.4.1 建立管材统计用量明细表

充分运用MEP 三维仿真软件在BIM 模型用材统计方面的有利条件，建立管材用量明细表，具体步骤有：①定义明细表名称；②选取管材或者附件属性类别；③设置“管材耗量明细表”相关属性；④通过本软件自动生成功能形成“管材耗量明细表”。

2.4.2 管材耗量明细表的属性设定

管材耗量明细表设具体包含的内容如图2 所示。管材耗量明细表中包含字段设定为管材明细表的表头设定，也就是表格里务必增加内容，如类型、总计、属性、种类等均为字段设置的范围；过滤器指设计者依照其想法对所需要消耗材料数量实现统计，因为统计范围存在差异，其设定耗材量也不一样，其统计范围一般是以层或者房间面积进行计算。管材耗量明细表既能够使相关设计工作者对工程中管道材料所需要实际数量有一定把握，又能够在设计时加强对材料用量与成本控制。

图2 管材耗量清单表中主要内容

2.4.3 安装模拟

在机电安装施工中会涉及诸多专业同步施工，施工前期要注重对施工工序合理控制，规范化控制管线位置。对施工中各类常见的返工情况有效控制，有助于安装施工活动有序进行。为保障项目施工活动稳定实施，要注重运用BIM 技术对给排水施工有效模拟安装，有助于控制项目施工时间，加快施工进度。

3 实例分析

某大型办公建筑的总面积为18 万m2，项目中建筑层高有24 层、15 层和8 层等，均用于科研办公，地下有2 层，为停车库。该项目所用的水源是由市政管道提供，利用地下车库泵房中设置的变频供水设备加压则可以为中高区供水。参照项目整体的布置方案和高度进行细化设计，竖向分为4 个生活给水区域，工程中1～4 层为市政直供水，5～11 层、12～18 层、19～24 层为变频设备加压供水。建筑室内的消火栓系统分割成两个区域，自动喷水灭火系统划分为两个区域。

3.1 项目设计难点

该工程是区域地标性建筑，建筑自身结构复杂，功能多样，涉及的管道线路复杂，布设空间也十分有限，给排水系统设计难度较大。若采用传统CAD 设计方法效率较低，复杂区域中的管线设计也无法通过二维图纸表现。为此，项目采用BIM 技术进行给排水设计，生成设计图，流程如图3 所示。

图3 给排水系统图出图流程

3.2 准备工作

该工程设计人员采用Revit 软件按照实际情况构建相应的三维模型，包括建筑整体模型、钢结构模型和建筑屋面幕墙模型等。但是模型制作需做好前期准备工作，设计人员根据机电设备对应的专业创建工作集，工作集中涵盖了管道类型、系统类型等信息，并集成给排水管道、构件参数创建数据库。在完成信息采集工作后，分类标注颜色。

3.3 BIM 模型创建和给排水管线协调

3.3.1 模型创建和管线协调避让原则

对于管线布设，需严格遵循小管径避让大管径、压力管道避让重力管道、管线尽量上翻交叉、给排水管道避让风管等原则。同时，对于管线的连接，支管需翻出，不影响上部主管线设计，还需翻出梁格间的支管。此外，走廊、通道等区域内的风管沿着梁底方向进行布设，强弱电桥也紧贴墙壁，而排水管道则布置于强弱电桥架下方，为阀门安装预留充足的空间。

3.3.2 特殊复杂区域的管线设置

对于给排水管道分布较为密集的区域，如该工程中的人行过道，其吊顶的内部空间面积较小，但是布设的管线数量较多，类型复杂，且对于此类区域的装修净高有严格要求。疏散通道交汇的地方，各类管线集中，走向复杂，为建筑不同功能区域的交汇点。对此，该工程设计人员避免曲绕设置排水管道，在减少成本的同时也可降低施工难度。

3.4 应用效果

该工程设计人员充分利用BIM 技术Revit 软件建模模块，模拟建筑内部环境。该工程规模较大，内部布局复杂。其中某办公楼三层的走道区域，因通道的宽度和净高有限，其需布设给排水、电气和暖通等主管道，需交叉布置，设计协调和施工难度较高。因此，此区域管线需纵向布置，并进行剖面布置优化，对于横梁区域的管线进行优化布设。该项目设计人员采用三维模型进行给排水管线的设计调整。同时，该项目中有大型会议室，设计层高为4.5m，但是因为结构跨度较大，部分梁高设计值为1.0m，内有0.5m 高风管、0.2m 高桥架、DN150 管道的消防主管及顶部喷淋系统，通过二维设计后，会议室吊顶完成后净高仅有2.4m，无法满足使用要求。所以，设计人员使用Revit 软件模型，对净高和设备管线设计方案进行调整，经研究协调决定，需先优化会议室土建和设备管线、装修方案，调整后会议室的净高可达2.8m，满足设计要求。

4 结语

综上所述，随着社会经济的快速发展，人们对于生活工作环境的品质要求日益提高，因此建筑设计难度也有所加大。本文以建筑给排水设计为例进行分析，为提升设计效率，确保设计方案的适用性，可充分采用BIM 技术，弥补传统设计模式的缺陷。建筑给排水作为建筑工程设计中非常关键的部位，所以要确保该环节设计具有相应的科学性和准确性，所以BIM 技术的有效使用，使得建筑工程给排水工作效率得到了大幅的提高，为建筑工程给排水设计提供了更为广阔的发展前景。