探讨BIM 在建筑给排水工程设计中的应用

马逢乐

（安庆供水集团公司，安徽 安庆 246004）

引言

建筑工程项目在设计方案确定的过程中，给排水设计是比较重要的。一般来说，建筑给排水设计具有非常重要的功能，是保证人们正常生活的关键。本文主要是利用BIM 技术来实现建筑给排水工程模型的建设，综合分析多种影响因素，从而可以实现设计的高效进行，能够达到整体性规划设计标准，更好地提升设计水平，全面提升建筑设计总体水平。同时，在设计时还使用了模糊综合评价方法来展现出给排水设计使用BIM 技术所产生的积极作用，能够进行设计与施工信息共享，能够进行仿真作业，达到人们的个性化使用要求。

一、BIM 简述

BIM 的英文全称是Building Information Model，即建筑信息模型。BIM 的概念是指把建筑工程人员在项目管理中的一个基本工具或者是基本元件做成一个基本元素，通过一定的数据特性和信息资料与基本元素组织起来，构成一个建筑过程的信息模型，即在建筑过程中产生的建筑信息数据库，这其实是一种项目管理方法和技术创新。需要说明的是，建筑信息管理数据库模型中的建筑数据包含的绝不仅仅是一个个分割的建筑信息，而是这些建筑信息之间已经建立了一种对应关系的模型，这些建筑信息模型是“活的”，是动态的。在大型建筑的信息管理过程中，整个大型建筑的相关信息都直接储存在建筑信息管理数据库模型中，各个建筑项目的设计参数和信息是相互联系的，我们可以轻松地实现建筑BIM 内的数据和建筑相关信息的实时共享和信息交流，十分便捷。在一个大型建筑工程的整体设计、施工、运营以及建筑信息管理的整个生命周期，BIM 数据库可以很好地满足不同阶段、不同管理人员的不同信息和数据收集需求以及交流活动，可以有效地帮助他们完成设计任务；与此同时，当设计任务完成时，系统会自动产生新的设计数据和信息反馈，这些数据和信息又会重新进入系统存储到建筑数据库中，如此往复。BIM 的应用极大地丰富了建筑信息管理数据库的设计数据和信息管理知识，轻松地实现了BIM 系统内数据的实时更新和信息数据库的自动化扩大。BIM 的信息化管理流程促进了建筑工程的顺利开展，缩短了施工工期，降低了建造成本，而且为建筑的安全和可持续发展提供了必备条件。

二、建筑给排水设计现状及存在问题

随着日益增加的结构复杂程度和建筑功能需求，建筑管道也愈加复杂，同一个建筑物内部常常会出现大量不同功能、类型材质、直径以及安装要求等的管道。由于给排水管道的设置还应考虑结构、建筑以及暖通与电气管道之间的关系其布置方法、设计要求以及造价规划都会随着建筑物功能要求的多样化和建筑结构的复杂化变得越来越烦琐。设计复杂程度提高的同时，建筑给排水设计的要求也在不断提高，尤其对于一些高层、复杂的建筑，相较于以往的设计，由于其层数多、高度大、结构复杂和功能多元化的特点，设计时需考虑的因素、限制条件也越多，设计要求也相应提高，如更大的静水压力、更重的消防任务、更高的可靠性要求及更强的防振防噪能力等。同时，绿色、环保要求也使得建筑给排水的节能设计要求越高。除上述两点外，产业链上游建筑材料的不断发展也给予建筑给排水设计在材料与构件选择上更大的空间。以往建筑给排水管道较为单一，主要包括铜管、铸铁管、镀锌钢管等金属管道，如今HDFE 管、UPVC 管等新型管道已在建筑给排水中大量应用。但是，这在一定程度上增加了设计的难度，使得建筑给排水设计中水压计算变得比较复杂，在满足设计水压要求的同时，还需综合考虑安全性和经济性的需求。

目前，大部分建筑给排水工程的深化设计仍采用二维CAD 模式，不足之处已日益凸显，具体表现为：（1）传统的CAD 设计以二维图纸为主要表现形式，在一些复杂建筑结构设计时，无法准确、立体地反映出各系统间的空间关系，缺乏直观感受，使得建筑给排水的深化设计需要花费更多的时间和精力进行思考与绘制，同时其设计效率与呈现效果不佳。（2）以往的设计主要靠交流和图纸审查来消除设计中错、漏、碰等问题，如今复杂的建筑结构使得建筑给排水系统设计更容易出现各种问题，仅靠传统方式很难完善地处理这些问题。

从上述分析可以看出，以CAD 为核心的传统建筑给排水设计方法在设计时愈显乏力，很有必要将BIM 技术应用于建筑给排水的设计中，至少在复杂结构的建筑给排水深化设计中十分必要。

三、BIM 技术在给排水工程中的应用

（一）协同设计

建筑工程给排水项目设计环节，利用BIM 技术创设三维模型，能够将给排水部分融入模型内。比如，模型中可以体现出水泵使用量、安装尺寸等多个方面的信息，不同专业人员能够按照自己使用需要调取使用。如果在设计中不得不进行模型数据调整，在其他相关联部位也会随之自动调整。建筑工程的各个专业都能够利用BIM 模型进行检查，提高工作效率和水平。如果建筑工程的任何单位人员修改建筑模型，设计人员都会立即发现，并且展开讨论和分析，就能够提高协调性，保证设计方案合格。

（二）实现可视化设计

建筑给排水工程设计过程中，若要充分发挥出CAD 技术的作用，设计人员要汇总建筑平面图、立体结构图等与建筑相关的信息，复原建筑图形信息，结合分析与设计调整建筑结构组合当中的主体结构等方面的信息。在建筑给排水工程设计当中，运用此种技术手段，若是给排水工程设计周期较短，信息数据传递当中可能出现信息不准确的问题，严重威胁到总体建筑给排水工程施工工作展开。如今，BIM 技术开始广泛运用到建筑给排水局部工程设计过程中，可以在建筑给排水设计当中直接构建起可以传递信息的模型，利用建筑信息模型，准确获取与给排水工程有关的信息与数据，从而防止传递信息中所出现的失误，真正提高建筑给排水工程信息数据的完整有效程度。建筑给排水局部工程设计模型不同于其他的土建工程项目的设计模型，通常以普通的土建工程项目设计模型作为前提条件，实际上的建筑给排水局部工程设计模型要适当展开调整，若是设计模型被修改，那么会对整个楼层的建筑平面设计带来影响。所以，通常来讲需要按照建筑楼层的设计来展开建筑给排水工程设计。

（三）模拟安装的设计

BIM 设计理念运用到建筑给排水工程设计过程中，最大的优点就是能够实现对给排水工程的模拟安装设计。给排水工程施工当中，排布管线属于较为复杂且重要的工作，其中更为复杂的是吊顶区的管线排布工作，很难精准展开，如果不能处理到位会导致资源浪费，并且还会在很大程度上导致设计时间延长。通过引入BIM 技术，能够更好地解决这些问题，BIM 技术利用三维手段为基础，模拟施工环境，模拟一系列的施工过程，达到预期的效果后接着展开后续的施工。BIM 技术的应用具备可视化的处理方法，能够对安装和设计的流程进行简化，并且科学合理实施安装，在很大程度上提高施工的有效性，减少设计变更。

（四）管线综合设计

BIM 可以直接反映三维管道系统集成后的管道净空高度。在BIM 模型建立管道系统模型的每一个过程中，管道系统模型所呈现的三维管道系统模型展示的是建筑给排水管道的最真实运行状态。建筑给排水工程设计师在绘图中不仅能够实时观察到三维模型图中管道发生的各种碰撞冲突现象，而且还能够在三维绘图模型制作完毕后，采用碰撞检测的方法和功能，或者是利用其他检测软件对管道进行软碰撞、硬碰撞的综合检测。其中，硬碰撞指的是碰撞冲突发生在某种物理的意义上，软碰撞指的是设计师使用检测器对空间、安装以及检修的软件进行校核。通过三维模型可以实时检测BIM 三维给排水管道的碰撞冲突，并及时向其他建筑给排水管线设计师进行反馈，保证设计修改和综合设计调整的准确性、及时性，进一步完善建筑给排水管线的综合设计。

（五）参数化设计

BIM 模型中所有的二维设计视图、三维视图、明细表、数据统计表以及图纸等设计内容，会根据相同类型的建筑工程，以信息的形式在数据库中进行存储和保存。所以，当对模型的设计参数进行修改时，其设计引擎可以在不同的位置上，如建筑的平面设计、剖面结构设计、图纸等；而且设计人员可以在不同的时间和条件下随时对参数进行修改和补充，而参数修改后的设计数据库中所有的设计数据信息都会随之立即发生改变和更新。在进行建筑以及给排水工程设计时，进行这种参数化的系统设计主要基于两个方面的考虑：一是因为它能够对BIM 模型中引入的计算机起到一定的技术辅助和指导作用；二是这种参数化的概念可以在设计人员表达模型的内容和形式上得到体现。

（六）仿真设计的应用

建筑工程给排水工程仿真设计的优点是能对施工起到技术指导作用。在给排水工程施工中，由于施工空间狭窄，管道复杂且数量多，从而对管道的安装会产生一些影响。管道施工前，利用BIM 技术建立三维模型，在保证施工质量的前提下合理规划施工和科学安排施工时间，保证管道施工安全稳定运行，加快施工进度，减少建设资金投入。在给排水工程设计中，要明确施工预算目标与所需的基本材料，相应的编制材料清单，制定合理的安装方案。并且在工程设计中，应充分考虑和合理规避各种风险，尤其是管道穿叉处应合理布置，防止因为工期进度问题仓促解决问题。应用BIM 技术进行仿真设计，可以模拟施工过程，及时调整不合适的部分，检验施工过程的科学合理性，避免施工中无效因素的影响。

（七）排水管道方面的设计的应用

管道的安放位置在整个房屋的建设过程中对整个建筑的整体形象影响很大，因此管道需要安放在合理的位置，从而更好地保证建筑的功能。在管道设计过程中，相关人员可以通过BIM 技术更好地了解管道在整个建筑中的位置，更直观地认识管道的实际高度和管道的真实空间状态。在管道布置过程中，碰撞问题得到了很大程度的解决。相关人员可以通过BIM 技术识别管道可能发生的碰撞风险，并进行相应的调整。同时，相应的检测可以检测出BIM 模式下设计中的冲突，并通过信息技术反映给相关人员。充分认识到这一点后，相关人员可以根据实际情况修改设计，对提高整个建筑给排水系统的管道设计效率有重大影响。此外，BIM 技术还能帮助有关人员对排水管道设计中的其他问题进行了解，有利于有关人员及时纠正问题，提高整体工作效率。

结束语

随着互联网技术的快速发展及移动网络时代的到来，BIM 技术越来越广泛地运用于建筑给排水工程设计领域。此技术的广泛应用，弥补了以往建筑给排水工程设计中的不足，提升了建筑给排水工程设计的质量和效率。因此，对建筑给排水工程设计中BIM 技术的实际应用进行研究具有重要的意义。