BIM 技术在建筑给排水设计中的应用

李忠武,云增良

（1.山金设计咨询有限公司，山东 烟台 264000 2.烟台康云产业发展有限公司，山东 烟台 264000）

目前，建筑领域针对BIM 技术的应用研究大多停留在建筑整体设计规划层面，尚未实现将此项技术在建筑分项工程施工中广泛推广使用[1]。尽管相关BIM 技术的研究成果已相对较多，但真正能够实现将BIM 技术做到一次独立使用的成果却相对较少。为了提高建筑工程的协同化设计，为建筑行业的发展提供更优化的技术作为支撑，本文将基于此项技术的应用，对某建筑工程项目中的给排水设计展开详细研究。

1 BIM 技术在建筑给排水中的应用特点

BIM 技术是建筑领域内的一项新技术，阐述此项技术在建筑给排水设计应用中的特点，见图1。

图1 BIM 技术在建筑给排水中的应用特点

以上述特点中的可视化特点为例，进行详细分析，具体内容见下文：

在建筑给排水设计的全过程中，为了保证设计的成果满足实际应用需求，应建立一个针对建筑结构属性信息的模型，将此模型与建筑实体进行匹配，确保模型中含有整个项目中所有实体结构的详细信息，建筑施工人员或给排水设计人员可以通过对此部分信息的匹配，实现施工过程中进度的安排[2]。同时，也可在可视化处理项目时，辅助计算机决策技术，对设计成果的可行性进行分析。总之，可视化特点是BIM 技术的代表性特点，在进行管线综合布设规划时，可以借助信息模型中不同节点的信息进行建筑给排水系统的成图，优化管线设计流程，提高建筑给排水设计效率与水平[3]。

2 BIM 技术在建筑给排水设计

2.1 基于BIM 技术的给排水模型协同与创建

为实现对建筑给排水的设计，引入BIM技术，选择在Revit 软件当中，完成对多个给排水协同工作模块的运行，其模块分别为链接模块和工作集模块。首先，在链接模块当中，由于给排水设计项目文件的外部连接无法实现编辑，因此对于内部管线无法进行有效调整。在工作集模块当中，尽管对于权限的获得和释放操作繁琐，并且经常出现冲突问题，但对于一项建筑给排水项目设计而言，更加方便对其进行统一的管线调整。权衡上述两个模块的利弊，在相同的项目文件当中，完成对给排水、暖通、电气等工作的协同处理。

在确定建筑给排水模型的协同模式后，完成对模型的创建。在创建前，根据建筑给排水项目对管道、管件以及设备等，在Revit 软件当中完成加载和编辑。将所有给排水设计中需要的管件、附件以及设备等统一格式，并存储在构建库当中[4]。在Revit 软件的“类型属性”窗口当中，完成对给排水管线的属性调整，并对其类型名称进行设置。在创建过程中，尽可能避免同时打开CAD 软件和Revit 软件时查看设计图纸，降低二次操作过程中产生的失误，以此提高给排水管线设计的精细化程度。同时，在创建的过程中，还应当充分利用Revit软件库当中的各类创建资源，对给排水管线类型属性进行设置，并在对应位置上完成对设备的放置。

2.2 建筑给排水管线避让及碰撞优化

为实现对建筑给排水管线避让以及碰撞的优化，在上述构建的给排水模型当中完成优化设计前期分析。根据具体建筑内部空间的高度、使用功能等要求，结合建筑设计图纸当中的吊顶布置形式，对建筑室内的净空间高度进行确定，以此初步完成对配排水管线布置高度的设计。按照建筑物整体结构体系，完成对给排水管线、暖通管线、电气管线等是否穿越局部重要大梁结构的可能进行判断，并对其是否能够通过水平方向挪移的方式进行调整，从而避开大梁结构[5]。由于不同的专业给排水管线的重要性和功能性不同，因此在同一空间当中，必须制定针对不同管线的避让方案。同时，通过对排水管线的避让设计能够在极大程度上提升建筑内部空间的利用率，减少资源的浪费。由于各个专业的管线在设计时其二维图纸都是独立完成的，因此在BIM 模型当中各个管线的碰撞出现概率相对较高。针对这一问题，为实现对其碰撞的优化设计，在模型当中完成对各个专业管线的碰撞检测，其具体流程如图2 所示。

图2 建筑给排水管线碰撞检测流程

按照图2 中的流程完成对建筑给排水管线碰撞检测，找出其中设计错误的位置，常见的给排水管线碰撞原因包括管径标注错误、管线布置本身不合理等。针对不同的管线碰撞问题，可采用不同的解决方案。例如，在给排水管线碰撞检测后，存在消火栓水平管道与暖通专业管道之间的碰撞，则可通过将消火栓管道水平方向位置向下调整，使其紧贴通风管道，并在其外部增加层防护镀层，以此解决其碰撞问题。再以给排水管线设计当中，消火栓水平管道与电气专业管线存在碰撞问题为例，为实现对其调整，可选择将这一区域内的消火栓管道水平位置向上平移，并使其紧贴天花板边缘，以此避免碰撞问题产生。通过上述内容完成对建筑给排水管线碰撞的检测，并针对具体的碰撞情况给出相应的解决策略，以此实现对其避让和碰撞的优化设计。

2.3 给排水设计出图

在完成上述优化后，需要完成对给排水管线设计图的生成。在出图时，应当结合建筑结构，对其各楼层平面图中的给排水管线进行分别标记，并按照生活给水管线体系、生活排水管线体系以及消防管线体系的类别进行划分。为了确保最终给排水设计出图时图面表达符合建筑工程设计的出图要求，选择在传统二维给排水设计出图的基础上，结合Revit 软件特点，制定一套操作性更强的出图流程，具体流程内容为：在Revit 软件当中完成对给排水管线设计BIM 模型的设计和创建；根据建筑设计要求，确定给排水设计出图的内容和深度要求；构建给排水管线管道标记库，并完成对图框的编制；针对设计图当中的图元显示进行设置；完成对各个给排水管道的标记以及文字注释；完成图框内信息的输入；完成CAD 设计出图，并导出相应格式的文件。

3 对比分析

为了检验BIM 技术是否能在使用中，做到对建筑给排水设计的优化，在完成上述设计后，下述将设计对比试验，进行本文方法与传统方法的使用性能检验。

此次试验选择建筑市场内某在建的商业楼项目作为测试项目，该项目位于地区市中心，属于多层建筑，涉及地上4 层与地下3 层，在地上建筑中，1 层与2 层为商业群建筑，3层与4 层为外租办公楼。此建筑的整体占地面积为4.0×104m2，建筑设计层高为24.1m。

在开发建筑时，基于安全层面考虑，在原有安全设备的基础上，增设了安全消防系统，此系统由三个功能区域构成，分别为主动灭火区域（根据火灾感应器进行火势的自动感应，当触发火灾预警时，自动喷水灭火）、消防栓区域、气体灭火区域。

此次试验所选的测试对象为建筑中的排水系统，分别使用本文设计的方法与传统的方法进行建筑给排水设计。下述将详细阐述使用本文方法进行建筑给排水设计的流程。

在创建此项工作前，需要对建筑正常使用所需的给排水管线、管道等进行分析。根据建立的建筑信息结构模型，与排水系统所需管道与管线的数量进行详细输出，使用构件族库中操作软件进行载入处理。在操作界面上的“管线属性类型”对话框中，进行管线属性信息的修改，按照此种操作方式，设计此建筑中给排水管道信息，包括管道型号（污水排放管道、建筑用水进水管道、消防管道等）、管道构成材料、管道连接类型、管道进货商/供货商等，完成对属性信息的填写后，生成一个针对此建筑的给排水管道信息模型。按照2.2 中的碰撞测试流程，对设计成果进行测试。当测试后证明了所有管线无碰撞后，即可按照预设的成果对建筑给排水进行施工设计。按照传统设计方法的标准化步骤，进行建筑给排水管线综合布设。将地上4 层与地下3 层中所有管线作为测试对象，使用两种设计方法对管线完成布设后，将建筑中每层管线碰撞点作为对比实验的检验指标。提取三维图示中两种设计方案的管线碰撞点个数，见图3。

图3 两种建筑给排水设计方案下的管线碰撞点个数

通过对两种建筑给排水设计方案下的管线碰撞点个数的对比可以发现，使用基于BIM技术设计的成果，实现了地上4 层与地下3 层所有管线的碰撞点个数为0，而使用传统的给排水设计方法进行设计，无法做到对管线碰撞的优化保障。证明了本文方法实现了对建筑给排水设计方案的优化，并且解决了传统设计方案的不足。

4 结语

本文引进BIM 技术，对建筑给排水设计展开设计研究，完成设计后，通过对比试验证明了基于此项技术的设计成果可以解决建筑管线布设时存在的碰撞问题，实现了工程建设施工全过程的可视化，做到了在施工过程中信息的对接与及时共享，保证了工程不出现二次返工的问题。此外，还应在后续的研究中，进行BIM 技术其他优势的深度挖掘，通过此种方式，实现对建筑设计成果的进一步优化，保证我国建筑行业与相关领域的发展呈规范化趋势。