建筑給排水設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用微探

羅凱文

廣西大學(xué)設(shè)計(jì)研究院

1 引言

現(xiàn)階段，建筑工程設(shè)計(jì)日益復(fù)雜，若依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及標(biāo)準(zhǔn)，則無法順利達(dá)成建筑設(shè)計(jì)的整體目標(biāo)。建筑工程設(shè)計(jì)周期較長，需要消耗較高的成本。因此，BIM技術(shù)逐漸應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的諸多環(huán)節(jié)，其中也涵蓋建筑給排水設(shè)計(jì)。

2 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

目前，建筑數(shù)字模型技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑工程建設(shè)中的多個(gè)環(huán)節(jié)，其是一種全新的工程數(shù)字化設(shè)計(jì)模式，在創(chuàng)建建筑信息模型的過程中，模擬建筑建設(shè)中的流程和建成后的效果，同時(shí)，其也是建筑設(shè)計(jì)、房屋測(cè)量和管網(wǎng)控制的有效方式。BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、施工、管理中均發(fā)揮著重要作用，其可為工程建設(shè)提供適當(dāng)平臺(tái)，營造良好的集中管理環(huán)境。在建筑給排水設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用BIM技術(shù)既可改進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，也可有效控制工程設(shè)計(jì)中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 建筑給排水設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 管道綜合和沖突檢測(cè)

以BIM 為基礎(chǔ)做好建筑給排水設(shè)計(jì)工作能夠提高工作效率，更加準(zhǔn)確地表示管道綜合后的凈空高度，如圖1所示。設(shè)計(jì)單位應(yīng)找到圖紙中存在的問題，及時(shí)反饋。二維圖紙無法用于空間表達(dá)，圖紙當(dāng)中的碰撞盲區(qū)具有較高的隱蔽性。設(shè)計(jì)中主要采用隔斷式設(shè)計(jì)模式，不同專業(yè)需分工作業(yè)，參照人工方式做好分段和項(xiàng)目協(xié)調(diào)工作，這也是引發(fā)設(shè)計(jì)專業(yè)間矛盾的關(guān)鍵要素。

圖1 BIM在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

另外，在機(jī)電設(shè)備和管道線路安裝中也存在軟碰撞問題。關(guān)系案件雖然不會(huì)彼此碰撞，但是安裝人員和施工機(jī)械設(shè)備無法順利到達(dá)安裝的位置，其中的沖突較多。建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)、標(biāo)高、柱和剪力墻位置不同，梁與門結(jié)構(gòu)件存在較大的沖突或結(jié)構(gòu)與設(shè)備專業(yè)和設(shè)備管道與梁柱之間存在較大沖突。設(shè)備內(nèi)部不同專業(yè)和管線布置間存在較大的沖突，設(shè)備和室內(nèi)裝修之間，管線末端與室內(nèi)調(diào)動(dòng)之間依然可能存在明顯的沖突。

CAD二維設(shè)計(jì)中，通過疊加不同專業(yè)的設(shè)計(jì)圖紙，明確碰撞點(diǎn)并對(duì)其加以控制和調(diào)整。該設(shè)計(jì)無法避免矛盾和沖突，容易出現(xiàn)返工，浪費(fèi)大量的人力。而BIM 技術(shù)完善了工程設(shè)計(jì)。不同專業(yè)建模的過程中可采用更加科學(xué)有效的方式與其他專業(yè)協(xié)調(diào)，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)工作中存在的主要沖突。其次是以BIM模型整合建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、暖通和給排水專業(yè)設(shè)計(jì)后，實(shí)現(xiàn)沖突的可視化顯示和自動(dòng)化調(diào)整，有效提高設(shè)計(jì)的效率，減少管線設(shè)備間存在的沖突。

3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)

為更加有效地協(xié)助設(shè)計(jì)人員完成工程設(shè)計(jì)，提到建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的順利開展，BIM軟件開發(fā)了Revit系列軟件，結(jié)合數(shù)據(jù)庫建模，軟件能夠以信息的方式展現(xiàn)二維圖紙和模型中表格及三維圖紙的主要內(nèi)容。如修改參數(shù)，則其他結(jié)構(gòu)中的參數(shù)也可自動(dòng)隨之變化。在建筑給排水設(shè)計(jì)中，若部分建設(shè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)明顯的工程量變化現(xiàn)象，則應(yīng)在對(duì)應(yīng)位置調(diào)整材料表當(dāng)中的公差能量，此時(shí)平面和模型均會(huì)隨之變化，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。軟件參數(shù)一方面能夠表達(dá)模型和工作數(shù)據(jù)參數(shù)，另一方面也可實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度結(jié)合。該參數(shù)替代了傳統(tǒng)CAD中電子表格，提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的效率。

3.3 材料表統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)

應(yīng)用BIM 前，建筑給排水設(shè)計(jì)人員主要采用CAD 軟件統(tǒng)計(jì)工程量，其準(zhǔn)確率較低，需要較長的測(cè)算時(shí)間，如出現(xiàn)工程變更，材料和工程量則需重新統(tǒng)計(jì)。BIM 軟件的數(shù)據(jù)庫優(yōu)勢(shì)十分明顯，工作的過程中能夠顯示材料列表，可以最大限度的規(guī)避隱患問題，且效率較高。此外，BIM在顯示材料列表的同時(shí)還具備統(tǒng)計(jì)工程量的功能，可以完善項(xiàng)目預(yù)算、估算，有效提高了方案比選的效率。

3.4 協(xié)同設(shè)計(jì)

CAD 軟件本身存在著明顯的不足，難以有效加載復(fù)雜的附件內(nèi)容。因此，工作人員應(yīng)在完成建筑給排水設(shè)計(jì)后，為結(jié)構(gòu)及電力專業(yè)工作人員提供準(zhǔn)確可靠的工程信息。但該工作量較大，且工作相對(duì)繁瑣。而BIM 軟件則可將不同專業(yè)的信息融于一體，迅速便捷地獲取不同專業(yè)的信息。而且其也可結(jié)合專業(yè)信息不斷修改和調(diào)整。采用BIM 模型，技術(shù)人員可在統(tǒng)一工作平臺(tái)的支持下完成各項(xiàng)工作。一方面可減輕工作人員的工作壓力，另一方面也可為各專業(yè)協(xié)調(diào)合作創(chuàng)造良好的條件，進(jìn)而在改進(jìn)工作效率的同時(shí)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)的可行性。

3.5 可視化設(shè)計(jì)

建筑給排水設(shè)計(jì)的過程中，在獨(dú)立系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)置部分樓層，如修改系統(tǒng)部分內(nèi)容，則很多樓層也會(huì)隨之變化。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中，各樓層均為獨(dú)立排水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中一旦修改某個(gè)部分后，則其他的排水設(shè)計(jì)模塊也需做出適度的調(diào)整。應(yīng)用BIM 技術(shù)后，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)更加方便，且圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的質(zhì)量顯著提高。傳統(tǒng)的CAD 圖紙由三個(gè)部分構(gòu)成，分別為平面、剖面和立面，這是設(shè)計(jì)人員以設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)構(gòu)成的三維信息。在信息傳遞的過程中，受設(shè)計(jì)成果復(fù)雜性的影響極易引發(fā)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和失誤等問題，從而削弱信息的真實(shí)性和可靠性。相比之下，BIM技術(shù)可十分直觀地展現(xiàn)設(shè)計(jì)的具體成果，強(qiáng)化信息傳遞的整體效果，一方面減少資源的過度消耗，另一方面徹底改進(jìn)工作的效率。

3.6 安裝仿真設(shè)計(jì)

模擬安裝的目的是指導(dǎo)施工，給排水施工中需要鋪設(shè)諸多的管線，且吊頂范圍較大，降低了設(shè)計(jì)資源的應(yīng)用率，延長了設(shè)計(jì)的時(shí)間。若采用三維設(shè)計(jì)方式，則可保證安裝進(jìn)度表編制的科學(xué)性與合理性。而在工程施工中若想實(shí)現(xiàn)可視化的目標(biāo)，務(wù)必嚴(yán)格控制安裝進(jìn)度，注重安裝設(shè)計(jì)驗(yàn)證和評(píng)估的可靠性及科學(xué)性，進(jìn)而簡(jiǎn)化工程安裝和設(shè)計(jì)的整體流程，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)的效率，杜絕浪費(fèi)，減少設(shè)計(jì)變更。

4 BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

本文以衛(wèi)生間給水管道設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)要闡述三維設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

4.1 衛(wèi)浴裝置設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，三維設(shè)計(jì)直接采用門、水泵和墻等族完成圖紙繪制，并以圖紙為基礎(chǔ)創(chuàng)建建筑模型。

4.2 創(chuàng)建給水系統(tǒng)

項(xiàng)目瀏覽器中，應(yīng)選擇系統(tǒng)所需的衛(wèi)浴裝置。本文選擇洗臉盆及兩個(gè)坐便器，選擇后要建立給水系統(tǒng)，該環(huán)節(jié)可對(duì)系統(tǒng)中的衛(wèi)生器具建立邏輯連接。

4.3 明確管道布局

創(chuàng)建給水系統(tǒng)后，需單擊衛(wèi)生器具，選擇生成布局。此時(shí)，系統(tǒng)可提供多種管道布局方案，選擇方案，如不滿意也可選擇后適度調(diào)整。于生成布局選項(xiàng)卡中選擇完成。之后將布局轉(zhuǎn)化為剛性管道，該環(huán)節(jié)有效實(shí)現(xiàn)了邏輯連接向物理連接的轉(zhuǎn)化。

4.4 于給水系統(tǒng)設(shè)置衛(wèi)生器具和管道

設(shè)計(jì)中可采用兩種方式，一種是將需要增設(shè)的衛(wèi)生器具直接加入給水系統(tǒng)，創(chuàng)建邏輯連接，之后自動(dòng)生成布局。該方法主要應(yīng)用于大量設(shè)置的衛(wèi)生器具。另外一種是直接打開增設(shè)器具的連接點(diǎn)，而后繪制管道，并將其連接至管道接口位置，該方法在管道轉(zhuǎn)折位置較多的工程中較為常見，但是若排水管道存在一定的坡度，則該方法與管件接口連接難度也會(huì)有所增大。

4.5 檢查系統(tǒng)連通性及流量

完成系統(tǒng)繪制后，要及時(shí)激活系統(tǒng)檢查器，單擊管道便可得知管道的流量和管道是否具備承擔(dān)給水當(dāng)量的能力。

5 結(jié)束語

BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑給排水施設(shè)計(jì)中，可以優(yōu)化傳統(tǒng)的建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高建筑給排水設(shè)計(jì)的整體水平。現(xiàn)階段，BIM在建筑給排水設(shè)計(jì)的應(yīng)用中依然存在著部分不足，但是BIM的優(yōu)勢(shì)也尤為明顯。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員需要采取有效措施促進(jìn)BIM技術(shù)的革新與優(yōu)化，以推動(dòng)建筑給排水設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。