建筑給排水設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用探究

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摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)之中很多建筑工程的規(guī)模越來越大，對于精度的要求也越來越高。為了配合當(dāng)下建筑工程的高要求，很多新型技術(shù)如BIM技術(shù)逐步得到了應(yīng)用和推廣。BIM技術(shù)能夠提高建筑給排水的設(shè)計和規(guī)劃水準(zhǔn)，提高建筑給排水設(shè)計施工質(zhì)量，給建筑行業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。文章著眼于實際，從多個層面出發(fā)，探討建筑工程給排水設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑給排水;BIM技術(shù);設(shè)計應(yīng)用

引言：當(dāng)今經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對于建筑的要求也從遮風(fēng)擋雨到舒適、美觀方向發(fā)展，建筑行業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型期，建筑給排水工程飛速發(fā)展。在這種背景下，傳統(tǒng)的建筑給排水設(shè)計模式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的需要，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，恰巧彌補了建筑給排水設(shè)計的不足，能夠科學(xué)解決排水管線的問題，促進(jìn)建筑給排水設(shè)計水平的提高。

一、 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)簡介

當(dāng)前階段，建筑數(shù)字模型技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑工程建設(shè)中的多個環(huán)節(jié)，其是一種全新的工程數(shù)字化設(shè)計模式，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，其也是建筑設(shè)計、房屋測量和管網(wǎng)控制的有效方式。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計、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，營造良好的集中管理環(huán)境。在建筑給排水設(shè)計中，合理應(yīng)用BIM技術(shù)既可改進(jìn)建筑工程設(shè)計質(zhì)量，也可有效控制工程設(shè)計中存在的安全風(fēng)險。

1.2 BIM模式應(yīng)用在給排水工程設(shè)計中的意義

BIM技術(shù)從本質(zhì)上講，就是將建筑建設(shè)過程中給排水設(shè)計的各項數(shù)據(jù)輸入宏觀的數(shù)據(jù)庫，而后在數(shù)據(jù)庫中形成一套較為完整的模型，實現(xiàn)建筑建設(shè)中各部門數(shù)據(jù)的共享，合力完成工程的建設(shè)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑給排水設(shè)計最重要的意義就是，它將建筑給排水的設(shè)計整體搬運到了云數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的模型，能夠?qū)φ麄€設(shè)計的科學(xué)性和合理性進(jìn)行較為權(quán)威的評測，可以將施工過程中各個部分連接起來，讓各個機構(gòu)和部門能夠了解到彼此工程的推進(jìn)情況，更好地協(xié)作分配施工現(xiàn)場的人力、物力、財力。另外，BIM技術(shù)有助于建筑項目上層管理人員的管理工作開展，項目經(jīng)理及部門經(jīng)理能夠更為準(zhǔn)確及時地了解到整個建筑項目建設(shè)的狀況?？傮w來說，BIM技術(shù)的運用在一定程度上加快了建筑建設(shè)中給排水設(shè)計的進(jìn)程，提升了建筑建設(shè)的效率，縮短了建設(shè)工期。

1.3BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3.1 BIM中參數(shù)過多

要想在云數(shù)據(jù)中形成一套較為完整的建筑模型，就需要在整個系統(tǒng)的制定及數(shù)據(jù)輸入的過程中收集更多、更準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，因而BIM技術(shù)中涉及的參數(shù)往往較為復(fù)雜。尤其是給排水線路的設(shè)計時，其對科學(xué)性、合理性有著要求的較高，如果想使用BIM技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的建模以及后期的評測，則需要對整個給排水建設(shè)系統(tǒng)中的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。這種模式一方面增加了工作人員的工作量，另一方面對測量的精度提出了更高的要求，也使得BIM技術(shù)在實際應(yīng)用時存在著一定的阻礙。如果數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，必然會影響后期的評測，而如果想要獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就需要更高的測量技術(shù)。BIM技術(shù)應(yīng)用過程中參數(shù)過多，也會給實際應(yīng)用帶來更多的麻煩，給測量工作提出更高的要求。如果參數(shù)過多，發(fā)生分級分類情況的概率大幅度增高，一旦發(fā)生分級分類的情況，必然會影響到建筑的給排水設(shè)計，若是設(shè)計時發(fā)生錯誤，有關(guān)的設(shè)計人員修正時也較為復(fù)雜。

1.3.2 BIM技術(shù)的協(xié)同較為復(fù)雜化

工程建設(shè)過程中，給排水系統(tǒng)的設(shè)計和施工都面臨著較為重要的問題，即管道的連接問題。工程建設(shè)時將給排水工程按分項同時進(jìn)行的，而相關(guān)管道的連接環(huán)節(jié)對精度的要求也較高，假如進(jìn)行局部工作時沒有完全按照設(shè)計要求，那么連接環(huán)節(jié)就無法保障質(zhì)量，很可能出現(xiàn)偏差。而利用BIM技術(shù)能夠明顯改善這種情況，不過對于較為復(fù)雜的給排水系統(tǒng)而言，加入BIM技術(shù)建模協(xié)同時，則會讓系統(tǒng)變得更為復(fù)雜。比如將相應(yīng)的數(shù)據(jù)錄入平臺將模型共享，就需要將每個分項的給排水工程拆解，如果規(guī)模較大，該方法的應(yīng)用就會面對巨大的挑戰(zhàn)，出現(xiàn)信息交換錯誤的概率將大幅度上升，模型的構(gòu)建也會出現(xiàn)一些瑕疵。

二、BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的作用

2.1 BIM技術(shù)在設(shè)計各階段的主要工作

2.1.1方案設(shè)計階段

（1）場地分析，提交場地模型和場地分析報告等成果。

（2）設(shè)計方案比選，提交方案比選報告和方案設(shè)計模型。

該階段模型構(gòu)件可表現(xiàn)對應(yīng)建筑實體的基本形狀及總體尺寸，構(gòu)件所包含的信息應(yīng)包括面積、高度、體積等基本信息。

2.1.2總體設(shè)計階段

（1）建筑、結(jié)構(gòu)、機電專業(yè)模型構(gòu)建，提交建筑、結(jié)構(gòu)、機電專業(yè)模型和圖紙。

（2）建筑結(jié)構(gòu)平、立、剖面檢查，提交檢查修改后的建筑、結(jié)構(gòu)、機電專業(yè)模型和碰撞檢測報告。

該階段模型構(gòu)件可表現(xiàn)對應(yīng)建筑實體的主要幾何特征及關(guān)鍵尺寸，構(gòu)件所包含的信息應(yīng)包括構(gòu)件的主要尺寸、安裝尺寸、類型、規(guī)格及其他關(guān)鍵參數(shù)和信息。

2.1.3施工圖設(shè)計階段

（1）以土建施工圖為依據(jù)，建立建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)模型，并進(jìn)行土建及管線碰撞檢測，編寫沖突檢測及管線綜合優(yōu)化報告，并與設(shè)計協(xié)調(diào)后調(diào)整模型。模型構(gòu)件可表現(xiàn)對應(yīng)的建筑實體的詳細(xì)幾何特征及精確尺寸，表現(xiàn)必要的細(xì)部特征及內(nèi)部組成;構(gòu)件應(yīng)包含在項目后續(xù)階段（如施工算量、材料統(tǒng)計、造價分析等應(yīng)用）需要使用的詳細(xì)信息，包括構(gòu)件的規(guī)格類型參數(shù)、主要技術(shù)指標(biāo)、主要性能參數(shù)及技術(shù)要求。

（2）豎向凈空優(yōu)化及三維管線綜合，通過優(yōu)化管線路由、管線合理變徑、局部調(diào)整結(jié)構(gòu)梁高等手段，達(dá)到符合使用需求的合理凈高。

（3）利用三維優(yōu)勢，結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗，考慮安裝順序、設(shè)備運輸?shù)?，合理排布管線綜合。復(fù)雜區(qū)域通過三維模型、平面圖、剖面圖、軸測圖表達(dá)，清晰反應(yīng)設(shè)備管線與建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，用于現(xiàn)場指導(dǎo)施工圖，提供虛擬仿真漫游。

（4）各階段BIM設(shè)計應(yīng)與土建設(shè)計同步進(jìn)行，相應(yīng)成果及時反饋土建設(shè)計，并反應(yīng)在圖紙中。

2.2 項目的模擬化設(shè)計

將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑給排水工程的設(shè)計中，可以起到很好的模擬效果，利用BIM技術(shù)將大量的數(shù)據(jù)信息集中的體現(xiàn)在建筑模型上，這樣就可以讓設(shè)計人員及時的觀察到設(shè)計的效果以及設(shè)計中存在的問題。針對給排水系統(tǒng)設(shè)計方案繼續(xù)模擬的時候可以對可能存在的安全隱患以及風(fēng)險事故進(jìn)行分析，這樣更有利于建筑工程施工現(xiàn)場環(huán)境的處理。同時，還需要結(jié)合建筑工程中的各種影響因素合理的調(diào)整設(shè)計方案，從而達(dá)到最佳的設(shè)計效果。利用模型的優(yōu)勢可以對整個工程的施工質(zhì)量進(jìn)行合理的控制，還可以在工程的造價與進(jìn)度管理中起到更好的效果。

三、BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1項目概況

某市一民用建筑共4個單元，建筑面積為16000m2，建筑層數(shù)為地上17層，地下1層車庫。地上層高為2.9m，機房層高4.6m，車庫層高3.9m。該工程中涉及的給排水設(shè)計包括整體建筑的給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)的設(shè)計與施工管理。

3.2BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

3.2.1 在管道預(yù)埋設(shè)計中的具體作用

在高層建筑施工中，給排水施工與土建施工一起進(jìn)行，這就涉及給排水管道的預(yù)埋設(shè)計工作。為此，設(shè)計人員可以運用BIM技術(shù)進(jìn)行管道預(yù)埋的設(shè)計和管理。在實際運用中，先構(gòu)建BIM技術(shù)三維模型，再據(jù)此對建筑給排水管道的預(yù)埋位置進(jìn)行設(shè)計和管理。一旦在施工中出現(xiàn)變化，設(shè)計人員就可以及時對該模型進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格根據(jù)BIM技術(shù)三維模型的變化進(jìn)行施工處理，更好地把控水泵的位置以及尺寸等數(shù)據(jù)，確保施工的順利進(jìn)行。

3.2.2 在管線密集區(qū)域設(shè)計中的具體作用

在高層建筑設(shè)計和施工中涉及諸多管線，比較密集，為了避免給排水管道與其他管線發(fā)生碰撞，形成良好的配合，為居民提供良好的給排水條件，設(shè)計人員可以利用BIM技術(shù)在三維信息模型中進(jìn)行三維碰撞，對排水管線的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化處理，從而保證給排水管線的設(shè)計不會與其他類型管線的設(shè)計出現(xiàn)矛盾。此外，設(shè)計人員還可以針對給排水管線在管線落實過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測并修正，引導(dǎo)施工人員借助BIM技術(shù)更準(zhǔn)確地了解管材運用的知識，從而在施工時準(zhǔn)確推斷管材的性能，選擇合適的管材施工。

3.2.3 在管道分區(qū)設(shè)計中的具體作用

高層建筑樓層較高，需水的面積較大，對水壓的要求也較高，必須分區(qū)安裝給排水管道。在對管道分區(qū)進(jìn)行設(shè)計前，設(shè)計人員要借助BIM技術(shù)進(jìn)行必要的模擬操作，以檢測設(shè)計方案是否可行，在落實的過程中是否會遇到問題，這樣在實際施工中就可以很好地避免問題的發(fā)生。在具體運用BIM技術(shù)進(jìn)行給排水管道的分區(qū)模擬安裝時，操作人員不僅要細(xì)致分析設(shè)計方案的可操作性，還要結(jié)合安裝施工的進(jìn)度及成本對該次施工進(jìn)行全面的分析，避免出現(xiàn)不必要的問題，保證施工的順利進(jìn)行，提升施工質(zhì)量。

3.2.4 在建筑給排水消火栓設(shè)計中的具體作用

給排水消火栓是高層建筑給排水設(shè)計的重要組成部分。在對其進(jìn)行設(shè)計時，必須以樓層平面圖及建筑中不同的管道形狀為參考依據(jù)，借助BIM技術(shù)監(jiān)控管理的功能，在數(shù)據(jù)庫模型中合理選擇各種消火栓設(shè)備及其他相關(guān)器具，以保證該高層建筑消防工程設(shè)計數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性。例如，在進(jìn)行消火栓設(shè)計時，設(shè)計人員要根據(jù)建筑工程消防設(shè)施設(shè)置的規(guī)范，嚴(yán)格按照設(shè)計步驟進(jìn)行，保證消火栓設(shè)計的合理性。此外，在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員還要根據(jù)工程設(shè)計方案中不同的管線分布合理設(shè)計消防給水管道安裝路線。

結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑給排水工程設(shè)計，其優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)仿真設(shè)計，每個設(shè)計細(xì)節(jié)都是可視化的而且立體呈現(xiàn)，對于設(shè)計的不合理之處能夠及時調(diào)整，不需要重復(fù)勞動，由于提高了設(shè)計效率，保證了質(zhì)量，設(shè)計的工作量和設(shè)計強度都相應(yīng)地減少，設(shè)計方案更加科學(xué)合理，滿足施工需求。

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