BIM技術在市政給排水設計中的應用研究

趙世隆

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

目前階段，城市內(nèi)澇是城市化進程之中最為嚴重的問題，當務之急是優(yōu)化市政給排水工程。給排水工程是市政建筑中不可或缺的一部分，換而言之，給排水工程與建筑工程的其他部分有著密切的聯(lián)系，給排水工程的質量直接影響著整個建筑工程的壽命[1]。且給排水工程大多為地下工程，倘若出現(xiàn)缺陷難以發(fā)現(xiàn)，因此，在建筑工程安裝排水工程的同時，必須極大限度地優(yōu)化排水設計，減小日后對給排水工程的維修工作。隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，城市的建設對給排水工程的要求越來越高[2]。傳統(tǒng)的使用CAD的方法進行設計，設計人員往往需要先想象出三維的管道結構，然后在設計出二維的圖紙，在此過程中設計人員還需要考慮其他諸多因素，傳統(tǒng)的設計方法無法對已經(jīng)設計好的方案進行模擬，不能快速找到設計中的缺陷，無法最大程度上的優(yōu)化設計方案，其設計過程較為繁瑣、費事費力費財。然而BIM技術就能很好的解決這些問題，應用BIM技術是當前市政給排水設計發(fā)展的必然趨勢[3]。

1 BIM技術的優(yōu)勢

BIM技術是基于三維數(shù)字技術解決方案所構建的數(shù)據(jù)建筑信息模型，具體包括3D、4D（進度規(guī)劃）、5D（成本預算)、6D（其他信息）的信息模型[3]。具體而言，該技術是利用數(shù)字化方法，對建筑工程項目設計、施工、運營全生命周期的信息進行建模，其優(yōu)勢見圖1。BIM建模的整體思路是：首先對所需要的信息先進行識別，在明確信息的質量要求之后再來開展信息的采集、處理以及應用，進而實現(xiàn)BIM模型的建立。BIM技術在橋梁工程設計過程中有著完備性、關聯(lián)性以及可視化等諸多優(yōu)勢[4]。

圖1 BIM技術的優(yōu)勢

（1）完備性

在橋梁工程設計中應用BIM技術，為了使信息儲備更加全面，除了常規(guī)應用的幾何信息之外，還增加大量的工程信息。完備的信息包含了橋梁工程從設計到施工整個過程全生命周期信息，其信息的完備性能夠更好的引導工程設計，減少工程建設中出現(xiàn)偏差，更有利于成本的節(jié)約。

（2）關聯(lián)性

BIM技術能夠有效關聯(lián)建筑工程各個階段的相關信息，在橋梁工程的設計階段，通過BIM技術可以減少信息重復導入，從而降低了信息的重復率，也就可以避免信息的分歧。并且在該模型中，某一項信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題或者被修改之后，在后臺與之相關聯(lián)的信息也會進行自動更新，進而形成新的關系網(wǎng)。

（3）可視化

可視化是BIM技術最為重要的一個特點，與以往的平面圖紙設計方式不同，BIM技術利用先進的計算機設備，在對線條拼接之后，能夠形成直觀的三維立體模式圖。在橋梁工程設計中，這一特點不僅能夠發(fā)揮可視化的便利條件，還可以在施工階段和后續(xù)運營中便利工作人員互相溝通交流，提升其商業(yè)價值與應用價值。

此外，BIM技術在實際應用中，還具有模擬性、協(xié)調(diào)性和可出圖性等優(yōu)勢，對項目設計中出現(xiàn)的意見分歧可以通過碰撞檢測等，生成有效的報告和協(xié)調(diào)方案，優(yōu)化處理施工方案。在三維模型基礎上可以添加合適條件將其轉換為4D施工模式，確立施工方案，4D基礎上可加入造價成本進行5D模擬，保證成本控制的有效實施。通過模擬可進一步生成各種圖形，使工作人員詳細、直觀了解其構件信息等。就BIM技術的應用優(yōu)勢來看，其在現(xiàn)代建筑工程建設中發(fā)揮的作用也是不可忽視的，尤其是在現(xiàn)今人們對建筑造型、設計等各方面要求創(chuàng)意創(chuàng)新以及個性化的時代，僅僅依靠工程師、建造師的想象明顯不能滿足其要求。而利用BIM技術，則可將建筑設計以三維立體的方式呈現(xiàn)出來，看到實際的建筑效果，此外就建筑實際建造過程中的問題，還可進行相應的協(xié)調(diào)解決，也可進行施工的具體模擬，最終呈現(xiàn)出具體可行的建造方案?？偠灾珺IM技術的應用優(yōu)勢是十分明顯，對降低建筑成本、提升建筑質量等均有非常大的幫助。

2 市政給排水工程中BI M技術的應用

2.1 在管線綜合優(yōu)化中的應用

市政給排水工程設計非常復雜，由于市政給排水工程大多為地下工程，目前在地下工程中涉及天然氣、電纜等多個系統(tǒng)，這些系統(tǒng)與排水管道交錯在一起。因此，在設計中要綜合考慮各方面的因素，確保管線的布設與其他的系統(tǒng)互不干涉，方便于后期施工和維護。通過BIM技術，能夠直觀的觀察管道的三維情況，對于各管道之間的間距，管道之間的交叉，管道與建筑物之間的關系都可以一目了然，可以及時避免不同系統(tǒng)之間的沖突。在管道設計繪圖時可以應用Revit軟件及時檢查管線的布設情況，有效的避免了發(fā)生碰撞。待完成了繪圖工作后，可以通過Navisworks或者其他軟件對繪畫的圖紙進行碰撞檢測，設計人員可以通過檢測的結果對碰撞之處進行針對性的調(diào)整或是修改，在最大程度上優(yōu)化管道的設計方案[5]。

2.2 在參數(shù)設計方面的應用

對于參數(shù)化，BIM技術引入了輔助計算，傳統(tǒng)的給排水設計，設計人員往往使用Excel等辦公軟件通過編制公式，制作計算表進行排水水力計算，該種計算方法費時費力，存在著一定的弊端，在科學性和合理性方面有所欠缺。通過運用BIM技術，構建出的工程模型能夠顯示三維視圖、二維視圖、明細表、水力計算表等多種信息。當設計人員改動模型參數(shù)時，軟件可以自動調(diào)整與該參數(shù)相關的其他參數(shù)。對于參數(shù)化的修改，無論在何時何地都可以對設計進行充分的調(diào)整。例如，在給排水設計過程中，調(diào)整平面的位置往往會造成數(shù)量的變化，通過BIM則會對材料明細表做出實時的調(diào)整，這樣大大的節(jié)省時間提高效率，同時也提升了設計的質量。改動“管徑”、“流量”相關參數(shù)時，軟件會重新對管道系統(tǒng)進行水力分析，更加有助于優(yōu)化設計方案。

2.3 在建模中的應用

2.3.1 建模

（1）分類

在設計管道時，首先需要設計一個機械的模版，之后在區(qū)分出管道的類型來布設管道系統(tǒng)，在市政給排水工程中，管道中主要包括了雨水管道、生活污水管道、工業(yè)廢水管道、自來水管道等等，軟件可以根據(jù)管道的用途設定不同的顏色以及材質，這樣方便在后期對管道材料表統(tǒng)計，也比較一目了然，方便區(qū)分不同類型的管道。

（2）建模的具體流程

BIM技術進行市政給排水設計的基本流程如下圖所示。首先，收集二維初始圖紙，得到地下管線的基本信息，然后再構建3D模型圖；其次，對構建的3D模型圖進行可視化分析與碰撞檢測工作，明確二維圖紙中交叉問題，并調(diào)整修改二維圖紙；最后，對上述步驟多次調(diào)整和修改，待到?jīng)]有設計問題出現(xiàn)，具體流程見圖2。

2.3.2 模擬生成內(nèi)部圖片

BIM系統(tǒng)中的視圖主要包含了剖面圖、3D立體圖、平面圖、正視圖、俯視圖、左視圖等。利用3D模型進行模擬，能夠協(xié)調(diào)好管道的剖面、立面以及平面之間的關系。

2.3.3 BIM技術在工程量統(tǒng)計中的應用

利用“明細表”功能可以準確快速的統(tǒng)計出工程中各部分材料的用量以及機械設備的配制。與傳統(tǒng)的工程量統(tǒng)計方法相比，BIM技術更加方便快捷，最重要的是準確。還可以對“明細表”進行設置，可以讓材料根據(jù)屬性的不同進行分類。

圖2 基本流程圖

2.4 模型應用

（1）碰撞檢查

在建立出模型的大致輪廓后，可以通過BIM系統(tǒng)的碰撞檢查功能對管道的布設進行檢查，根據(jù)檢查的結果對對管線的布設再進行調(diào)整和修改?？梢栽贐IM系統(tǒng)中導入已建管道或者地下構筑物的信息，例如天然氣管道、通訊管道、電力管道等，讓已建工程與擬建工程進行碰撞檢查，進一步的優(yōu)化設計方案。

（2）確定開挖洞口的位置

市政給排水工程的施工工期相對都比較緊張，使用傳統(tǒng)的方法來進行管線的施工，不僅工期長，而且對城市的交通以及環(huán)境造成較大的影響。然而，在管線施工中運用BIM技術，可以先結合管線的設計圖構建模型進行整體的碰撞，結合碰撞的結果，在碰撞激烈的區(qū)域開挖樣洞，這樣能夠更快搞厘清地下管線的實際情況。

2.5 模擬施工

地面施工與地下施工之間有很大的區(qū)別，且在地下施工環(huán)境相對惡劣，不可控的因素較多，由于在施工的過程中牽扯到的管線較多，各分包工程之間不容易協(xié)調(diào)，造成延誤工期浪費時間的現(xiàn)象。為了促進市政給排水工程的順利開展，在BIM系統(tǒng)中引入時間維度，生成合理的進度安排表，進行模擬施工，有效的規(guī)劃安裝進度?；诖?，可以有效的評估設計是否合理，不同專業(yè)是否協(xié)調(diào)，可以極大程度的簡化流程，提高效率。同時還能有效的避免在施工的過程中產(chǎn)生設計變更問題。

3 結語

本文通過對市政給排水設計中應用BIM技術進行全面的分析，主要得出了以下結論：

（1）與傳統(tǒng)的設計方法相比，BIM技術對給排水工程的設計更加合理，有效的解決了傳統(tǒng)設計中存在的種種問題，極大程度的提升了工作效率，節(jié)約來人力、物力、財力。

（2）運用BIM技術能夠對施工的進度，材料的消耗進行精準的預算，同時還能模擬施工，提前解決施工中可能存在的問題。

（3）在市政給排水設計中運用BIM技術是城市化發(fā)展過程中的必然趨勢。