探析BIM技術在市政給排水管線設計中的應用

宋 奎

（南京市市政設計研究院有限責任公司 江蘇省南京市 210008）

引言

將BIM技術應用到市政給排水管線的設計工作中，可以有效的保障其管線設計的質(zhì)量。這是因為BIM技術具有絕對的應用優(yōu)勢，受到其自身可視化以及參數(shù)化的影響，其所展現(xiàn)出的優(yōu)勢極為明顯。該項技術更是受到極為熱烈的推崇，其技術的應用給企業(yè)爭得了更大的商業(yè)機遇，提升了該企業(yè)自身的競爭價值。但是該技術在實際的應用中仍舊存在一些無法處理的問題，這些問題的出現(xiàn)嚴重的影響了其技術效用的展現(xiàn)，降低了其模型構(gòu)建的精確程度，對此，我國應當加大對BIM技術的研究力度，讓其技術發(fā)展可以更加的成熟穩(wěn)定。

1 BIM技術在市政給排水管線設計應用的現(xiàn)狀

BIM建模工作的開展需要建筑模型數(shù)據(jù)信息的支持，其應當將建筑模型數(shù)據(jù)內(nèi)容全部輸入到計算機之中，然后在通過計算機開展三維的設計工作，模擬其施工流程。在我國傳統(tǒng)的市政給排水管線的設計工作中，其主要是二維的設計模型，其相關建筑模型的數(shù)據(jù)信息量比較少，有些甚至連基礎的信息量也沒有。在BIM技術的帶領下，開展市政給排水管線設計工作，其對于建筑模型的各類要求繁雜，其所需要的數(shù)據(jù)信息量也比較大。采用BIM技術來構(gòu)建前期的信息化模型，可以將原本二維設計中所存在的問題更為直觀的展現(xiàn)出來。現(xiàn)階段，BIM技術在市政給排水管線設計中的應用頻率越來越高，需要調(diào)動建筑設計專業(yè)來共同開展模型的構(gòu)建工作，利用三維信息軟件，把其工程施工所需要的數(shù)值參數(shù)信息全部輸入到其計算機當中，讓計算機可以自動的對某一范圍內(nèi)的建筑設施的給排水管線布置狀況進行總結(jié)，同時用圖表的形式更為直觀的展示在人們的面前，優(yōu)化了施工人員的工作流程，工作人員可以用較短的時間來整合其各類施工所需要用的數(shù)值信息，精準的推算出其管材的用量大小，給其后續(xù)工作的開展提供了一定的便利。

2 應用軟件以及缺陷

2.1 ABD

ABD軟件主要是針對建筑設計的三維信息模型進行探究，該模型的創(chuàng)建工具需要使用的程序極為復雜，不僅需要對圖紙的內(nèi)容進行輸出，還需要對各類材料進行統(tǒng)計和整理，實時的開展碰撞的檢測工作，高效的利用其數(shù)據(jù)內(nèi)容。通過ABD所構(gòu)建的設計平臺，可以讓其和設備模塊完整的連接在一起，開展較為特殊的井、泵站的檢測工作，實時的對其物體進行三維的設計，同時設計出二維施工圖紙，該軟件是我國某一公司和建筑系列相關的設計軟件，該軟件的三維設計功能發(fā)展已經(jīng)趨于完善，其圖紙細節(jié)問題仍舊是比較嚴重，且表達不夠精準，規(guī)范性低下。

2.2 SUE

SUE軟件主要針對的是地下公共設施模型，其作為一種模型的創(chuàng)建工具，其所包含的模塊內(nèi)容較多，通過該軟件的應用，可以綜合性的處理好雨水、污水等各類管線問題，開展其內(nèi)容的設計工作。同時其還具有一定的勘測效用，能精準的檢驗出其行業(yè)內(nèi)各類數(shù)據(jù)信息源，將SUE軟件應用市政給排水管線的設計中，可以對其進行給水、雨水等的三維設計處理，但是該軟件在應用時，缺少了管線二維平面及縱段出圖的性能，且其的本地化特性極為微小，同時其內(nèi)置的檢查井等各類構(gòu)件無法滿足我國圖集的基本標準。

3 設計方式

采用SUE開展市政給排水管網(wǎng)的模型設計工作，依照其實際的狀態(tài)來確定其模型設計方式。其主要分為三種設計方法，首先是數(shù)據(jù)導入法，該方式主要是將其高程以及井坐標等數(shù)據(jù)信息全部放置到表格當中，然后把設計數(shù)據(jù)信息輸入到SUE軟件系統(tǒng)當中，開展自定義的工作處理，讓其軟件中的ModelBuilder的功能可以完整的展現(xiàn)出來，利用其功能來提取相關的管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建出一個較為完整的管網(wǎng)模型；其次是逐一設計法，嚴苛的檢查井，并確定出井的類型，然后在按照一定的順序逐一的檢查井的高程設置狀況，進而選擇出適合其井管道的種類，確定出好管道的類型，再次進行管道的布置工作；最后是3D線轉(zhuǎn)化法，在縱斷面中設定出其節(jié)點的標高位置，然后確定出管道的模板結(jié)構(gòu)，在軟件中找出已經(jīng)自定義完畢的3D線，利用3D線生成三維管網(wǎng)。這三種建模方式的適用情形各不相同，且使用條件也存在著很大的差異性，數(shù)據(jù)導入法主要使用在管線的路徑比較長，且施工時間較為緊湊，標高需要時常進行更換的項目，逐一設計法主要適用于重力管線，針對其已經(jīng)獲取收集到的專業(yè)三維模型以及三角網(wǎng)地形的項目進行處理，3D線轉(zhuǎn)化法主要是針對壓力管線進行處理，將其應用到已經(jīng)設計完畢的3D線型結(jié)構(gòu)中，為其測圖提供三維線型的項目。

4 應用案例分析

4.1 工程概況

我國某一新修建的道路其道路設計的長度為4.5km左右，需要對其道路進行雨水以及污水等各類給排水管線的設計處理。現(xiàn)階段，其已經(jīng)完成了初始的設計工作。

4.2 BIM解決方案

利用BIM技術來開展管線的協(xié)同設計工作，分別對其模型的構(gòu)建以及模型的總裝等工作一一的進行檢測，必須要讓其達到初始設計時期的要求，完成其二維以及三維的設計任務。以全局的角度來衡量BIM解決方案，需要在BIM技術應用的基礎上，設置好三維協(xié)同設計的項目目標，其目標的內(nèi)容較為繁雜，需要完成各類給排水管線以及各類建筑設施三維模型的構(gòu)建工作，同時對一些單體的模型進行總裝的處理，還應當檢測其專業(yè)間的模型碰撞問題，分別對雨水、污水、中水以及給水這四類管線的模型數(shù)據(jù)信息進行整合，讓其自動生成一個二維的平面施工圖紙以及平面的剖面圖。利用動畫渲染的形式來展示三維可視化工程，按照其實際的設計需求，不斷的豐富其族庫。BIM三維協(xié)同設計工作的開展需要分別設計出地形、管線、特殊井、構(gòu)筑物以及設備的三維模型，待其設計工作完畢后，開展BIM單體模型的總裝工作，最后在二維出圖、對其碰撞現(xiàn)象進行更為眼見的檢測，統(tǒng)計其相關內(nèi)容，編制報表，渲染動畫，同時進行設計的校審工作，保障其設計流程的精準程度。

4.3 管線三維設計工作

管線模型的深度需要依照我國所編制的市政給排水工程BIM設計技術的應用標準來設定，分別對其已經(jīng)交付的信息模型進行名稱的設置，其所設定的文件名稱必須要符合其文件命名的基本規(guī)則：①要設置好其項目的序號，依照其序號進行分區(qū)系統(tǒng)的處理；②要填寫專業(yè)的代碼，對其單位名稱進行總裝；③描述該管線模型。我國傳統(tǒng)的二維管線設計工作主要是以其管線的顏色進行性能的劃分，分別就其閥門井以及各類節(jié)點進行精細化的管理和設計，實時的開展四類管線的總裝工作。

4.4 碰撞檢查

在對其四類管線進行內(nèi)部碰撞檢查時，必須要依照其實際的狀況來編制碰撞檢查報告，然后按照其碰撞檢查的結(jié)果來重新調(diào)整其模型，完善其施工圖紙，發(fā)揮出其技術的指導效用。在處理碰撞問題時，需要確定出雨水的高程位置，及時的調(diào)整給水以及再生水的高程，將重心放置到壓力管線和重力管線的檢查方面上，同時還應當觀察其壓力支線與重力管線的交互問題。

4.5 工程量統(tǒng)計

利用SUE軟件來編制排水管道的相關報表，依據(jù)其報表的內(nèi)容轉(zhuǎn)換其格式，其報表中需要涵蓋各個給排水管道各個階段的規(guī)格以及長度等數(shù)值信息。這樣可以為其統(tǒng)計工程量的工作提供更為科學的決策依據(jù)。避免了傳統(tǒng)二維人工統(tǒng)計的繁瑣與不精確，而且可以統(tǒng)計每個檢查井標高，從而可以精確計算管道平均覆土，解決了傳統(tǒng)二維設計對管道平均覆土進行估算而不夠精確的問題。

4.6 族庫積累

由于SUE中無排泥井構(gòu)件，根據(jù)設計需求，創(chuàng)建了排泥井構(gòu)件并形成排泥井族庫，井筒及井室可實現(xiàn)參數(shù)化調(diào)整。族庫對象的半徑、高及直徑等基本尺寸可參數(shù)調(diào)整，提高族庫利用效率，便于控制不同標高下特殊井的高度變化。

4.7 二維出圖

二維出圖技術在以往的給排水設計中較為常用，當前的節(jié)點出圖設計技術與二維出圖設計基礎的結(jié)合，實現(xiàn)了二維出圖的深化改革，促進了節(jié)點出圖與二維出圖技術的標準化，實現(xiàn)了二者出圖技術的融合，這種設計技術更加符合市政給排水管線的實際情況，二維出圖運用SUE提取管線設計中需要的數(shù)據(jù)，并將提取的數(shù)據(jù)進行橫縱向的數(shù)據(jù)圖形繪制，提高了管線出圖設計的科學合理性。節(jié)點出圖與二維出圖方式的融合，實現(xiàn)了設計圖紙與設計模型額聯(lián)動，即在市政給排水管線設計模型改動的情況下，設計圖紙也會自動變更，有效保障了圖紙設計質(zhì)量以及給排水管線設計的效率，具有重要的意義。

4.8 管線碰撞交叉檢查

設計模型構(gòu)建結(jié)束之后，相關的設計人員需要進行管線設計碰撞檢查工作，在該過程中模型碰撞檢查人員需要利用REVIT-MEP軟件、Navisworks進行自動檢索，檢查人員可以對發(fā)現(xiàn)的問題進行優(yōu)化與調(diào)節(jié)，減少管線設計錯誤出現(xiàn)的幾率。BIM技術具有的自動碰撞檢查功能減少了人工檢查的眾多繁瑣過程，提高了市政給排水管線設計的科學準確性。管線碰撞檢查的具體方法為：運用REVIT-MEP將需要碰撞檢查的數(shù)據(jù)限定在參數(shù)面板中，分析模型數(shù)據(jù)中的各項數(shù)據(jù)是否存在碰撞情況，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，在對話窗口中設置好參數(shù)，點擊開始運算便可在短時間內(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，當然如果不能計算則是模型設置有問題，可以反過來調(diào)整模型；BIM技術具有自動數(shù)據(jù)分析集成的功能，可以在模型碰撞分析后自動生成需要的數(shù)據(jù)報告與圖像、信息點坐標，相關的設計人員可以根據(jù)管線模型分析得到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行設計方案的優(yōu)化。建立用量表，管線計量首先要建立數(shù)據(jù)庫——管線的用量表，在MEP中可以輸入每個房間、每個區(qū)域的管材類型、屬性，利用軟件自帶的“統(tǒng)計”功能則可以生成一份管材用量統(tǒng)計表。在管材用量明細表中包括幾部分內(nèi)容：字段、過濾器、排序、成組、格式、內(nèi)容和外觀。

5 結(jié)語

近些年來，BIM技術在市政給排水管線設計中的應用益處愈發(fā)的顯著，其技術可以有效的處理一些大規(guī)模綜合樓體中給排水管線復雜等的問題，針對其所產(chǎn)生的管線碰撞檢查問題以及給排水設計問題進行了更為深度的研討。其技術可以隨時隨地的查閱市政給排水模型構(gòu)件的相關屬性信息內(nèi)容，無論是規(guī)格還是標高都可以精確的整理并記錄下來其信息，同時還能找到其施工方以提供施工設備的廠家等，利用相關的計算機軟件來補充BIM軟件的缺陷，逐步優(yōu)化BIM技術的應用流程，提升其效率。