简析BIM技术在建筑给排水工程设计中的应用

摘"要：为了进一步发挥BIM技术的应用价值，本文在简单阐述BIM技术应用优势的基础上，重点围绕建筑给排水工程设计措施及BIM技术在给排水设计中的实践应用展开探讨。希望通过本文分析可以为同行提供一定的借鉴。

关键词：BIM技术；建筑给排水；工程设计文章编号：2095-4085（2024）05-0096-03

0"引言

BIM技术是信息社会的产物，是先进信息技术的代表，该技术凭借着自身可视化、模拟性等优点逐渐在建筑行业广泛应用。在建筑给排水工程设计中合理应用BIM技术能够显著提高给排水工程设计水平。

1"BIM技术的优势

1.1"确保设计方案科学合理

首先，设计人员利用BIM技术能够实现三维建模，进而将设计意图通过模型表达，得到清晰直观的结果。这不仅可以帮助工程师更准确地掌握各工程构件及结构参数，而且可以有效避免传统设计图纸变更后不能快速精确修正的难题。由于三维模型可视化、数字化等优点，使建设工程项目各子系统及各种管道更加精确、全面，从而可方便后期的施工管理和维修。BIM技术的应用，使各个模块之间的信息交换与共享更加方便高效。其次，为确保整个建设项目的各项工作能够顺利进行，必须对整个建设项目实行精细化管理，从施工进度、材料采购到安全等各方面进行全面的保障。在后续发生设计变更时，设计师调整某一项参数后与之相关联的模块信息能够实现自动化更新，从而确保了数据的一致性，为后续准确、有效地开展给排水工程设计和施工提供了支持。可见，BIM技术的应用可以保证更加清晰、高效、快捷地完成方案设计，进而提高了给排水工程施工的整体效益与质量［1］。

1.2"有利于部门协同管理

在设计阶段，各专业人员必须密切配合，才能保证项目的顺利进行。相较于传统通信方式，BIM技术的融合带来了更高效的信息传递模式，打破了传统时空限制，为数据信息处理与规划开辟了新的思维路径，有效防止了工程设计阶段的延误现象。各工程部人员可依托统一的数据共享平台，对数据进行精准建模，实现高效沟通，以确保部门之间顺畅协作，从而显著提升设计数据的准确性。

1.3"便于设计方案评估

BIM技术在建筑给排水工程设计中的应用可以高效发挥各类软件和技术的应用优势。能够综合VR及大数据等现代技术，提高技术人员分析数据解决问题的能力，实现总体设计效率和科学性的提升，为后续工程施工提供精准的数据信息，进而提升建筑给排水设计的科学性。

2"BIM技术在建筑给排水设计中的应用

2.1"优化管线综合设计布局

在建筑工程给排水设计中，各种排水管道的规划、布置是设计工作中的重点。只有精心规划管道的布置，才能确保给排水工程在施工过程中满足各类需求，并最大程度地降低线路误差。而在给排水系统设计中，如何挑选合适的施工环境与场地，无疑是极具挑战性的难题。传统的二维平面图设计需要绘制大量的图面数据，且视图的连续叠合效果给工程人员带来了不便。而通过BIM技术的有效融合，工作人员能够通过三维仿真建模的方式采集给排水工程现场各类数据信息，分析处理相关问题，达到设计方案优化的目的。在管道安装施工阶段，设计人员凭借BIM技术，能够精准审核并计算给排水系统以及开挖渠道的布局空间与走向。确保所有根据设计方案确定的指标均符合相关规范要求，进而保障整个工程的安全稳定运行。根据三维建模得到的参数，工程技术人员可以进一步规划下一步施工活动，提前对后续可能出现的问题采取防控办法。设计人员利用该模型绘制出的工程图与实际情况相吻合，能精确地显示各部分之间的连接关系，使施工人员更好地把握整个管线系统。相关工作者可以借助先进软件技术的优势，以更直观、更全面的方式反映各项目管线的状态，规避特殊施工环境中的障碍物等问题，以满足建筑工程给排水用水需求［2］。

2.2"管道分区设计

由于高层建筑楼层高，居住空间多，对供水面积及水压要求也比较高。为解决此问题，建议在给排水管道安装时采取分段敷设的方法。在给排水分区设计中，为了保证设计方案的可行性，设计人员可以采用BIM模型，对可能出现的问题进行有效的预测，进而做出相应的调整。在此基础上，再对管线进行合理地划分，以达到节约资源的目的。

2.3"给排水消防栓设计中的应用

给排水消防栓是高层建筑给排水设计中非常重要的一环，关系到后续建筑物的安全使用。因此，设计师应综合考虑各楼层布局及各类管线形式，充分利用BIM技术对消防栓等相关设备进行监测与管理。消防栓系统必须根据当地实际情况进行精准设置，以确保消防系统能够充分发挥其灭火作用，实现高效安全的防护效果。消防栓的设计应严格按照消防标准及规范进行，合理选择各类消防器材的型号、参数及性能。

2.4"模拟现场施工

建筑给排水工程设计涉及各专业之间的协调、场地布置和施工组织等方面的问题。只有通过科学的方法与手段控制这些因素，才能有效提高整个建设项目规划设计的合理性。设计人员运用BIM技术实现了对实际施工环境的模拟，并可据此调整施工图纸。BIM技术还可以对施工现场进行模拟，使设计人员能够及时发现和解决存在的问题。在传统建筑给排水工程设计中，一旦涉及变更，往往需要重新进行设计，这无疑会对给排水工程的造价带来较大的影响。而BIM技术的应用可以对施工全过程进行仿真。通过BIM技术仿真施工，设计者可以及时发现并解决设计中存在的问题，降低工程变更发生的概率，节约成本。在建筑给排水工程设计中，由于很多设计方案不够全面，在实际施工中可能会出现各种各样的问题。而BIM技术的应用，则能及时发现并解决施工方案中存在的问题，使其更加有效的识别与解决［3］。

3"案例分析

3.1"工程概况

某项目为一栋商住混合型建筑，总建筑面积约为35 284.25m2。地上30层，1～5层为商业裙房，6～30层为住宅；地下2层，1层为商业用房，2层为车库。

在该工程中，设计人员采用BIM技术开展给排水专业设计。首先，设计人员借助该系统详细计算给排水系统各项参数内容，比如给排水方式、水压管道选材、布设位置等。该项目为商住混合建筑，给排水设计难度偏大，要同时达到住宅和商业给排水需求。此外，对建筑消防系统进行了详细的设计，包括消防栓水系统、自动洒水系统等。在传统的建筑设计中，经常要利用计算机辅助设计技术对建筑的各个相关内容进行绘制，例如，地下停车场、商业区域以及高层建筑的消防布置等。通过采用BIM技术，则可以将整个建筑的消防系统进行三维建模，从而使消防栓的给水系统及自动喷淋系统的布置和连接等细节都能更直观的看到。同时，该技术还能检测出管路与接头间可能发生的碰撞，从而对设计路线进行优化。

3.2"给排水系统设计

3.2.1"预留洞和预埋套管设置

预留洞、预埋套管的主要作用是为管道埋设提供基础环境，其既可对原有管道进行加固，又可方便后续新老管道的连接。由于该工程楼层偏高，而给排水系统又占有重要地位，因此排水管道预留洞的位置预设是比较困难的。排水孔的设计通常与建筑物内部结构及承压结构密切相关。在施工超高前，设计人员要对其受力进行精确标定，并预先确定预留洞的具体位置及管道材料。为防止管道压力过大引起爆破和沉降，管道预留洞一般设在承重墙内，且管线上方净高应大于超高建筑物沉降。

在确定了预留洞的准确位置后，设计人员需在建筑物地下室的外部结构中安装一个预埋套管，要垂直穿过建筑物的结构，并且应在管道的外侧加一个套管［4］。

3.2.2"BIM技术管道铺设及主管道设计

在设置好预留孔和埋设套管后，结合BIM技术，对建筑物给排水管道及主要管线进行了设计。设计人员利用BIM技术可视化的方法，对管线规划过程中的关键数据进行采集和分析，并利用BIM技术对管线进行定位，从而确定管线的具体位置。设计人员依据设计图确定各节点之间的相互关系，绘制三维模型图，然后利用造型软件将各管道连接为一体，从而实现管线施工的管理和控制。建筑物之间的给排水管线都是单向敷设的，而超高层建筑用水量大，因此需要对连接方式进行适当调整。

主管道是连接整栋建筑的核心水管，在设计阶段应根据施工和给排水要求，合理搭接施工。

首先，以5～5.5t的标准范围为基准设定水量限值标准。但该标准调节能力不强，且可能对单根排水管道造成较大压力。因此，在管线敷设与接驳过程中，可适当优化与调整限制用水量标准，适当扩大其覆盖面，可保证覆盖范围在3～4.5t之间。其次，通过合理调整排水口与建筑物之间的距离，可以有效调控水压，进而实现降低水压差的目标。由于建筑中有大量的排水管，如果直接采用单向排水方式，不仅会导致管网堵塞，而且还会影响建筑的整体功能与美感。通过实测发现，现行管网排水循环转换率仅为3.2，已不能满足管网对大量建筑排水的要求，需进行相应的调整与扩建。经过深入的计算与分析，成功确定了最优管径及最小流量，并在实际应用中取得了显著成效。在管道布置过程中，设计人员充分考虑了实际要求与规范，将初始限值设定为2.03，并力求将其控制在1.7以下。在此基础上，设计人员利用BIM技术精准定位超高建筑物的主管线，并对主管线的敷设与布置进行了全面分析。同时，在管线上布置了多个传感器，借助信号传输模块实现了信息的实时共享，确保了各监测点数据采集的一致性。此外，还在主配管两侧增设了阀门，以便更有效地隔离故障点，确保主管线稳定运行。

3.2.3"管道支吊架安装及室内支管多层级搭接

管线吊架的主要作用是加强主要管线的稳定性，应置于管线的核心处。对于不同长度、直径的管线，其安装间距是不一样的，可采用“分段”的方法进行处理。设计中，各层均需配一条主排水管道，并保证各分区的主管道和支管道连通，形成一个完整的给排水集合点。应加强阀门安装，提高单点故障隔离效果，以保证既满足检修、维修的方向性规范，又能满足日常用水需要［5］。

3.2.4"BIM管线断面及附件设置

在实际工程中，往往是将管道布置成一面或几面，这样才能保证各个部位的衔接与协调，使整个体系更美观、更实用。一般而言，在设计过程中，管线排布应遵循从上至下的原则进行布局，依次为热水回水管、热水供水管、给水管、热力供水管以及热力回水管等。DN25自动排放阀安装在管线的某些高点，DN50排放阀安装在开始和结束的最低位置。通过BIM技术的综合运用，可以看到管道中的水源具有自动回流的功能。另外，当管线经过结构变形缝时，也需在管线上加装不锈钢管。为了防止管道变形破坏，一般要求将压力控制在1.0MPa以上。

为进一步提升超高层建筑给水排水系统的稳定性，本项目将BIM技术应用于城市给水排水系统的可视化设计中。在管线易损部位增设附加附件，以避免管线因膨胀或剪切而损坏周边管线，从而创造更安全、更稳定的给排水环境。

3.3"碰撞检查

应通过分析工程图纸和对比三维扫描数据，确定该管道是否需要更换。通过BIM技术的可视化建模，设计团队及时发现了问题所在（见图1）左侧。随后采用了其它的加固方式，并按照右侧所示方案进行安装，保证了管与梁间的间隙为100mm，与墙的间隙为70mm，从而有效解决了管道转接的难题。设计人员利用可视化建模能够处理整体管线，使各管线在BIM模型中的具体状态一目了然，可及时发现和纠正线路交叠问题。

4"结语

BIM技术已在高层建筑给排水设计中发挥了重要作用，极大地提高了给排水设计的质量和效益。今后，需要不断加强BIM技术的普及与应用，并不断优化与创新BIM技术，才能更高效地提高高层建筑给排水设计的质量，促进建筑行业的长期发展。

参考文献：

［1］贾静利.BIM技术在建筑室内给排水设计中的应用探讨［J］.工程与建设，2022，36（5）：1321-1322，1498.

［2］王雅.BIM技术在建筑给排水设计中的应用［J］.工程技术研究，2022，7（11）：191-193.

［3］张丽朵.分析BIM技术在给排水设计中的应用［J］.中国建筑装饰装修，2022（7）：53-55.

［4］史永强.高层建筑给排水设计技术与完善措施探析［J］.中国建筑装饰装修，2022（4）：92-93.

［5］张琳.BIM技术在建筑给排水设计中的应用分析［J］.工程与建设，2022，36（1）：82-83，86.