高層住宅建筑給排水管道設(shè)計要點探討

馬華輝

（陜西建工第六建設(shè)集團有限公司，陜西 咸陽市 712000）

高層住宅建筑給排水管道設(shè)計時需要和多個專業(yè)相互配合，才能避免發(fā)生交叉碰撞問題。如果高層建筑工程不但規(guī)模大，而且給排水管道復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維軟件很難有效解決管道交叉碰撞問題。而BIM技術(shù)具有三維可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等點，可有效解決高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中存在的交叉碰撞問題，被廣泛應(yīng)用在建筑工程給排水設(shè)計中。

1 工程概述

某高層住宅建筑工程，總高度為85.15m，地下1層，地方28層，其中第一層為商業(yè)服務(wù)功能區(qū)，2～28層為住宅功能區(qū)。在高層住宅建筑在給排水管道設(shè)計內(nèi)容包括：給水管道、排水管道、消防管道等。設(shè)計內(nèi)容比較復(fù)雜，在設(shè)計中應(yīng)用了BIM技術(shù)，取得了良好成效，值得大力推廣應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)在給排水管道設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)指的是利用計算機構(gòu)建建筑信息模型，進行三維設(shè)計和可視化模擬施工。二維設(shè)計建筑模型的信息量比較小，難以準確把控每個設(shè)計環(huán)節(jié)，在后期施工中經(jīng)常發(fā)生管道交叉碰撞等問題，這也是高層住宅建筑給排水管道施工中頻繁發(fā)生返工的主要原因。而BIM技術(shù)可對給排水管道設(shè)計進行信息化建模，可將給排水管道的走向、布置情況、細節(jié)處理等直觀的表達出來[1]。從而有效解決管道設(shè)計中的交叉問題，并對各個管道進行綜合、可視化管理。大量應(yīng)用實例表明，在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計合理應(yīng)用BIM技術(shù)，可有效解決給排水管道交叉而造成的工程隱患，對管材使用量進行全面控制，從而提升設(shè)計效率和質(zhì)量。

近年來，隨著我國計算機技術(shù)快速發(fā)展，BIM技術(shù)愈發(fā)成熟，各項技術(shù)和應(yīng)用理念逐步趨于成熟，被廣泛應(yīng)用在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中，設(shè)計師可以把給排水管道的管材熱工參數(shù)、型號、尺寸等指標輸入計算機軟件中，可以快速統(tǒng)計出該高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中所用管材的總數(shù)量，并對設(shè)計中不合理的環(huán)節(jié)進行調(diào)整。

3 BIM信息軟件選擇

BIM技術(shù)是計算機軟件技術(shù)發(fā)展到一定的程度的主要產(chǎn)物之一，在具體應(yīng)用時具有很高的信息化處理程度，在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中可用的BIM軟件比較多，但最常用的是REVIT-MEP，具有如下特點：

第一，可實現(xiàn)模塊化的專業(yè)劃分。在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中需要多個參建方相互配合，而REVIT-MEP軟件可以把不同專業(yè)所使用的數(shù)據(jù)在軟件中做模塊化處理。然后通過集中式模塊管理，促使給排水管道設(shè)計任務(wù)高效完成，無需掌握其他專業(yè)的設(shè)計軟件。

第二，設(shè)計更加自由，集成化程度非常高。REVITMEP軟件，可為設(shè)計師提供一個更加全面的構(gòu)件庫，無需獨立收集和收藏，在需要時直接從構(gòu)件庫中提取即可，大大提升了設(shè)計效率。

第三，自帶解決方案。REVIT-MEP軟件中Navisworks模塊，可對設(shè)計模型進行參數(shù)整合、數(shù)據(jù)整合和效果評價，還能對給排水管道設(shè)計中存在的交叉碰撞等問題進行優(yōu)化處理，并能快速找到發(fā)生錯誤的位置和原因，為設(shè)計師調(diào)整設(shè)計圖紙?zhí)峁?shù)據(jù)支持。

4 BIM技術(shù)在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中的應(yīng)用要點

在案例工程中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)來解決給排水管道設(shè)計交叉碰撞問題和管材數(shù)量統(tǒng)計問題，應(yīng)用要點包括：前期準備工作、模型構(gòu)建、安裝衛(wèi)生器具和排水管道、管線碰撞檢查優(yōu)化、管線計量五個方面，具體如下：

4.1 切實做好前期準備工作

做好前期準備工作是BIM技術(shù)在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中應(yīng)用的第一步，其工作是否完善，直接決定了后期設(shè)計工作能否順利開展。前期準備工作包括：建立BIM初始文件、建立工作集、建立導(dǎo)圖等工作[2]。設(shè)計師將高層住宅建筑給排水管道相關(guān)數(shù)據(jù)，全部錄入REVIT-MEP軟件中，就可自動形成三維信息模型的標高信息、軸線定位信息、結(jié)構(gòu)模型等，并對相關(guān)信息的匹配度進行檢驗，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保后期設(shè)計工作能順利開展。

4.2 構(gòu)建模型和軸線

待BIM初始模型構(gòu)建完成后，將高層住宅建筑給排水管道設(shè)計工作面和其他專業(yè)的工作面進行對位處理，并確定標高信息，再根據(jù)給排水管道相關(guān)參數(shù)和布設(shè)位置，完善模型信息，為后期驗算提供參考依據(jù)。二維模型可以作為BIM三維模型的軸線，在必要時可重新增加軸線，確保BIM模型設(shè)計的準確性，為后期施工提供真實有效的參考依據(jù)和理論指導(dǎo)。

4.3 安裝衛(wèi)生器具和排水管道

在案例工程給排水管道設(shè)計中，設(shè)計到衛(wèi)生器具包括：坐便器、洗面臺、洗菜池、浴缸等設(shè)備。這些衛(wèi)生器具在安裝方式、安裝角度等方面存在較大差異，比如：BIM技術(shù)繪制衛(wèi)生間給水排水放大圖如圖1所示：

圖1 BIM技術(shù)繪制衛(wèi)生間給水排水放大圖

具體設(shè)計時，給排水管道設(shè)計內(nèi)容包括：排水橫管、立管、支管等管道的位置、高度、坡度等內(nèi)容。先對不同類型的管道及其參數(shù)進行合理設(shè)定，然后根據(jù)實際情況，進行合理調(diào)整[3]。充分考慮排水立面和平面的空間問題，為后期施工預(yù)留出充裕的空間，降低施工難度。

4.4 給排水管道碰撞交叉檢查

當高層住宅建筑給排水管道設(shè)計BIM模型確定以后，就可以進行管道碰撞交叉檢查，REVIT-MEP軟件自身就具有自動檢查的功能。待相關(guān)信息錄入以后，應(yīng)用Navisworks模塊即可實現(xiàn)自動調(diào)整檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，不斷優(yōu)化，逐步解決給排水管道碰撞交叉問題。調(diào)整前（碰撞）和調(diào)整后（不碰撞）結(jié)構(gòu)示意圖如圖2和圖3所示：

從圖2和圖3中可以看出，通過Navisworks模塊調(diào)整后，可有效控制給排水管道交叉和碰撞問題。具體做法為：將給排水管道的相關(guān)文件導(dǎo)出并添加到Navisworks模塊中，利用Navisworks模塊的功能對設(shè)計效果進行逐一排查，如果給排水管道和建筑工程的框架柱、框架梁之間存在碰撞問題，則顯示硬性碰撞，也就是接觸性碰撞[4]。此時，在對話框中輸入相應(yīng)的參數(shù)，點擊開始運算，就可以在短時間內(nèi)找到管道碰撞的數(shù)量，如果無法實現(xiàn)運行，則表明模型設(shè)計自身存在問題需要重新檢驗數(shù)據(jù)的正確性。當分析檢查完成后，REVIT-MEP軟件可最大生成檢查報告，并標注出發(fā)生碰撞的圖像和信息坐標，設(shè)計師根據(jù)檢查報告中的內(nèi)容重新設(shè)計。

圖2 調(diào)整前（碰撞）結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 調(diào)整后（不碰撞） 結(jié)構(gòu)示意圖

4.5 管線計量

在高層住宅建筑給排水管道設(shè)計中，管線計量也可以由BIM技術(shù)來完成，當REVIT-MEP軟件將管線碰撞和交叉問題修復(fù)完成后，就可以對給排水管道設(shè)計中涉及到管線、構(gòu)件的數(shù)量進行統(tǒng)計，為采購單位提供采購數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

本文結(jié)合工程實例，探討高層住宅建筑給排水管道設(shè)計要點，探討表明，BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)同性等優(yōu)點，在給排水管道設(shè)計的優(yōu)勢越來越明顯，針對大型住宅建筑工程，傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法難以滿足實際需求，通過BIM技術(shù)則能有效滿足復(fù)雜工程的給排水管道設(shè)計，既能有效解決管道交叉碰撞問題，還能計算出管材的用量，可大幅度提升設(shè)計效果和質(zhì)量，值得大范圍推廣應(yīng)用。