BIM技術(shù)在建筑給排水管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊聰

摘 要：BIM技術(shù)的發(fā)展給建筑給排水管道設(shè)計(jì)行業(yè)帶來了技術(shù)上的革新，通過信息數(shù)據(jù)分析與可視化的工作原理，有效解決了大項(xiàng)目以及復(fù)雜項(xiàng)目的管線綜合設(shè)計(jì)問題，尤其對(duì)檢查管線的碰撞交叉、管材的信息量統(tǒng)計(jì)有著重要的作用。該文對(duì)BIM技術(shù)在建筑給排水管道設(shè)計(jì)中的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并以具體的實(shí)例來說明BIM技術(shù)如何有效運(yùn)用在建筑給排水管道設(shè)計(jì)中，供相關(guān)從業(yè)人員學(xué)習(xí)與參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) 建筑給排水 交叉碰撞 運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（b）-0085-02

建筑給排水管道設(shè)計(jì)中常因?yàn)槎鄬I(yè)配合等問題產(chǎn)生管道、管網(wǎng)的交叉碰撞，如果前期不解決這些問題就會(huì)影響后期的施工與使用。規(guī)模小、復(fù)雜程度低的項(xiàng)目尚可以通過人為或者傳統(tǒng)二維軟件得到解決；一旦項(xiàng)目大，處理管道碰撞交叉的問題就會(huì)非常棘手，而且常常因檢查不出而導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)與施工的難度加大，給工程設(shè)計(jì)帶來諸多不便。

建筑信息模型（BIM）技術(shù)可以有效解決管道設(shè)計(jì)的交叉碰撞問題，并可以在設(shè)計(jì)過程中對(duì)管線進(jìn)行綜合的、可視化的信息管理，被越來越多的工程設(shè)計(jì)單位采用并得到有效推廣。實(shí)踐證明，在建筑給排水設(shè)計(jì)前期以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用三維信息模型軟件可以有效消除給排水管線交叉所導(dǎo)致的工程隱患，對(duì)建筑管材的信息量統(tǒng)計(jì)可以有效節(jié)約成本，提高工程設(shè)計(jì)效率。

1 BIM技術(shù)及其在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展現(xiàn)狀

BIM的建模過程就是依托計(jì)算機(jī)對(duì)建筑模型進(jìn)行信息輸入，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和可視化模擬施工。在二維設(shè)計(jì)時(shí)期，建筑模型的信息量很小，甚至沒有信息量。而BIM設(shè)計(jì)對(duì)建筑模型的要求高、信息量大，利用BIM對(duì)建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、給排水設(shè)計(jì)進(jìn)行前期的信息化建模，很多二維設(shè)計(jì)呈現(xiàn)不出或者觀察不到的錯(cuò)誤可以很直觀地表現(xiàn)出來。

BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的運(yùn)用越來越頻繁，有時(shí)候需要配合建筑設(shè)計(jì)專業(yè)建模。在BIM三維信息軟件中，給排水設(shè)計(jì)師可以將建筑基本模型所使用管材的熱工參數(shù)、尺寸輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)就可以對(duì)一棟甚至一個(gè)區(qū)域內(nèi)的建筑管線布置情況以圖表示出來，也可以在很短時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)出所需要的管材用量，非常便利。

2 BIM三維信息軟件的選擇

和傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)軟件一樣，BIM技術(shù)同樣依托于軟件，只是軟件的信息化處理程度更高。在建筑給排水管道設(shè)計(jì)中常常用到的三維信息BIM軟件有很多，這里只介紹其中一種REVIT-MEP，REVIT-MEP軟件在處理建筑給排水管線設(shè)計(jì)中具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）模塊化的專業(yè)劃分。

工程設(shè)計(jì)涉及很多專業(yè)，給排水設(shè)計(jì)也需和其他專業(yè)配合，REVIT-MEP可將各專業(yè)常用的數(shù)據(jù)與配套的構(gòu)配件在軟件中模塊化，通過一體化和集中的模塊管理，使得給排水設(shè)計(jì)人員高效完成設(shè)計(jì)，而不需掌握其他專業(yè)設(shè)計(jì)軟件。

（2）設(shè)計(jì)自由化、集成化與個(gè)性化。

REVIT-MEP信息軟件中，給排水設(shè)計(jì)師完全可以建立自己的構(gòu)件庫、自己添加或者收藏自己的信息庫，而無需在用的時(shí)候再去收集。這給設(shè)計(jì)師很自由的設(shè)計(jì)空間，設(shè)計(jì)師還可以自己定制并分享給平臺(tái)上的其他設(shè)計(jì)人員。

（3）Navisworks解決方案。

軟件自帶的解決方案可以運(yùn)行項(xiàng)目參與方對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行參數(shù)的整合、數(shù)據(jù)共享以及評(píng)價(jià)。更重要的是Navisworks解決方案對(duì)管線的碰撞交叉進(jìn)行了優(yōu)化，并迅速查找出出錯(cuò)位置和出錯(cuò)點(diǎn)的信息，幫助設(shè)計(jì)師很快定位。

3 BIM技術(shù)在建筑給排水管道設(shè)計(jì)中的運(yùn)用實(shí)踐

以某建筑實(shí)例為研究對(duì)象，通過對(duì)其給排水管道系統(tǒng)進(jìn)行三維信息化建模，來處理其管道碰撞與交叉問題和管材的數(shù)量統(tǒng)計(jì)問題。整個(gè)過程分為前期準(zhǔn)備、模型構(gòu)建、管線碰撞與檢查優(yōu)化、管線計(jì)量4個(gè)方面。

3.1 前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備階段包括建立信息模型初始文件、建立工作集、導(dǎo)圖和定位等工作。依托MEP軟件，將給排水設(shè)計(jì)的信息輸入到初始建立的模型中，這些信息包括建筑信息、管材尺寸、類型、敷設(shè)方式、衛(wèi)生器具與管材的關(guān)系等。接著將三維信息模型的標(biāo)高信息、軸線定位信息與建筑模型、結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行比對(duì)，核實(shí)匹配度。

3.2 模型與軸線的構(gòu)建

BIM初始模型搭建成功后，將給排水設(shè)計(jì)專業(yè)的工作面與其他專業(yè)的工作面對(duì)位，鎖定標(biāo)高信息，根據(jù)前期二維設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，完善模型信息，為后期的驗(yàn)算做好準(zhǔn)備。

確認(rèn)二維設(shè)計(jì)模型沒問題后，可以直接調(diào)取二維模型的軸線作為BIM三維模型的軸線。必要時(shí)要增加軸線，以保證三維模型的準(zhǔn)確性與詳細(xì)度。

3.3 安裝衛(wèi)生器具和排水管道

在該建筑實(shí)例的給排水設(shè)計(jì)中，有蹲便器、坐便器、洗面臺(tái)、浴缸等衛(wèi)生器具，不同類型的衛(wèi)生器具安裝方式與安裝的高度、角度等有差異。圖1為大便器和壁式小便器的安裝示意圖。

管線的安裝涉及排水橫管、立管和支管的位置、高程、坡度等信息，首先應(yīng)對(duì)這些不同類型的管道的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，也可以先選定一個(gè)在后期再調(diào)整與修改。排水立管對(duì)平面和立面都要考慮到，最主要的是基點(diǎn)位置要考慮清楚，否則會(huì)影響整個(gè)管線的布置。

3.4 管線碰撞交叉檢查

給排水管道的初始三維信息模型建立完成后，接著就能進(jìn)行管線碰撞檢查的任務(wù)了。REVIT-MEP軟件集成了自動(dòng)碰撞檢查的功能，信息輸入完整了，可利用Navisworks進(jìn)行檢查，當(dāng)然在此過程中也可以對(duì)發(fā)現(xiàn)的模型錯(cuò)誤問題進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，持續(xù)優(yōu)化。具體來說檢查的步驟包括：利用軟件將模型中的排水管道和結(jié)構(gòu)構(gòu)件文件導(dǎo)出來并添加到Navisworks組件中；在Navisworks參數(shù)面板中選定需要檢查碰撞的對(duì)象——如該例中的排水管道和框架柱、框架梁，在碰撞類型一欄選擇硬性碰撞，即接觸性碰撞，在對(duì)話窗口中設(shè)置好參數(shù)，點(diǎn)擊開始運(yùn)算便可在短時(shí)間內(nèi)得到所檢查區(qū)域（建筑或建筑群）內(nèi)的管線碰撞數(shù)量，當(dāng)然如果不能計(jì)算則是模型設(shè)置有問題，可以反過來調(diào)整模型；在分析和檢查后，軟件可以自動(dòng)生成檢查報(bào)告，還可以生成與碰撞對(duì)應(yīng)的圖像和信息點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)報(bào)告內(nèi)容對(duì)管線重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.5 管線計(jì)量

管線計(jì)量仍可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算。再接著上一步對(duì)建筑模型的碰撞問題修復(fù)完善后，可以統(tǒng)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的管線和給排水構(gòu)件的數(shù)量。

3.5.1 建立用量表

管線計(jì)量首先要建立數(shù)據(jù)庫——管線的用量表，在MEP中可以輸入每個(gè)房間、每個(gè)區(qū)域的管材類型、屬性，利用軟件自帶的“統(tǒng)計(jì)”功能則可以生成一份管材用量統(tǒng)計(jì)表。

3.5.2 信息化輸入

在管材用量明細(xì)表中包括幾部分內(nèi)容：字段、過濾器、排序、成組、格式、內(nèi)容和外觀。設(shè)計(jì)師可以設(shè)置字段范圍、單方向用材統(tǒng)計(jì)，還可以實(shí)時(shí)查看某一個(gè)區(qū)域或者空間中管材的屬性值。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)在工程給排水設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，尤其在處理和解決一些大型綜合樓、復(fù)雜的給排水設(shè)計(jì)中更容易使用。當(dāng)然，BIM技術(shù)在該案例中主要解決的問題是管線碰撞檢查和管材用量統(tǒng)計(jì)，在其他方面有著更廣泛、更深入的應(yīng)用。

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