BIM 技術(shù)在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

段婷婷

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002）

0 引言

給排水系統(tǒng)是保障建筑工程生活功能的重要設(shè)施，給排水系統(tǒng)與建筑工程土建施工存在一定交叉，進(jìn)行傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，由于技術(shù)的限制，使設(shè)計(jì)方案存在協(xié)調(diào)性差、管線沖突、排布不合理等問題。BIM 技術(shù)的應(yīng)用打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的限制，加強(qiáng)建筑工程各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的聯(lián)動能力，有效提高給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 BIM 技術(shù)在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢和設(shè)計(jì)流程

BIM 技術(shù)由于本身具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性等眾多優(yōu)勢，在建筑工程建造中的應(yīng)用非常廣泛，將其應(yīng)用在高層建筑工程給排水設(shè)計(jì)中，能讓工程施工人員直觀地了解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，有助于施工人員更好地控制施工質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員可利用BIM 軟件平臺與施工人員共享BIM 模型數(shù)據(jù)和信息，并結(jié)合實(shí)際情況對模型進(jìn)行持續(xù)性的優(yōu)化和修改，避免實(shí)際施工中反復(fù)查閱設(shè)計(jì)圖紙，影響工程的施工效率。

1.1 BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）BIM 軟件平臺支持多方專業(yè)人員共同使用。將其應(yīng)用在高層建筑給排水的設(shè)計(jì)中，首先由建筑設(shè)計(jì)人員依托建筑工程的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立三維模型，然后由其他專業(yè)人員對建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，如給排水設(shè)計(jì)、排風(fēng)設(shè)計(jì)、強(qiáng)弱電設(shè)計(jì)等，通過整合多方資源，最終建立其完善的建筑模型，保證整個建筑工程各項(xiàng)子工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，使各部分子工程能在統(tǒng)一軸線、標(biāo)高的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)，進(jìn)而提高整個項(xiàng)目工程的整體質(zhì)量。對高層建筑的給排水設(shè)計(jì)來說，設(shè)計(jì)人員可直接將給排水工程施工中所需全部信息整合到三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，還能根據(jù)設(shè)計(jì)需要讀取跨專業(yè)信息，如水泵的尺寸、用電量等，以節(jié)省和跨部門人員的溝通成本，提高協(xié)同設(shè)計(jì)的效率。

（2）依托BIM 技術(shù)建立的三維模型，為設(shè)計(jì)人員提供更加直觀的建筑結(jié)構(gòu)瀏覽視角，有助于提高給排水設(shè)計(jì)的整體性，避免傳統(tǒng)CAD 設(shè)計(jì)模式下各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙互相獨(dú)立、關(guān)聯(lián)性較差而造成的疏漏和錯誤，并且BIM 軟件能對給排水工程設(shè)計(jì)中各項(xiàng)設(shè)備應(yīng)用的可行性進(jìn)行檢查，如檢查模型中管徑的設(shè)計(jì)數(shù)值等，不需要以人工的方式進(jìn)行檢驗(yàn)，有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

（3）BIM 軟件平臺具有“碰撞檢查”功能，設(shè)計(jì)人員可依托這一功能對完成設(shè)計(jì)的本專業(yè)和建筑工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢測，確保本專業(yè)中各項(xiàng)設(shè)備、管線、孔道、預(yù)留空間等不會對其他專業(yè)造成影響。一旦檢測到各專業(yè)之間出現(xiàn)矛盾，設(shè)計(jì)人員可依照檢測結(jié)果對矛盾部分進(jìn)行及時的修正。BIM 技術(shù)的這一優(yōu)勢，有效提高了建筑工程設(shè)計(jì)的聯(lián)動性和整體性，具有良好的綜合性優(yōu)勢。

（4）建筑工程通常具有較為復(fù)雜的施工環(huán)境，依托BIM 軟件中的三維模型對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深化，能有效提高建筑工程對特殊施工環(huán)境的適應(yīng)能力，使其更好地滿足建筑工程的施工作業(yè)條件和施工標(biāo)準(zhǔn)，并以此為依據(jù)對實(shí)際施工進(jìn)行有效指導(dǎo)。利用BIM 技術(shù)對設(shè)計(jì)圖紙和施工方案的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)，能有效減少相關(guān)方案中的不足和漏洞，提高建筑工程施工的容錯率[1]。

1.2 操作流程

在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，主要是利用該技術(shù)進(jìn)行管線綜合二維深化，對當(dāng)前管線設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，避免管線施工中與其他工序和專業(yè)產(chǎn)生交叉或影響，并依托三維模型對相關(guān)問題進(jìn)行解決，提高管線工程的施工質(zhì)量和施工效率。在具體操作中，需要先由專業(yè)BIM 工程師依據(jù)CAD 圖紙建立三維模型，建模過程中，BIM 工程師要與設(shè)計(jì)師進(jìn)行充分溝通，就設(shè)計(jì)方案中存在的問題進(jìn)行有效溝通和處理。完成建模后，進(jìn)行綜合性的碰撞檢查，生成檢查報告，然后召集設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、總包單位和專業(yè)分包單位代表人員開展各專業(yè)碰撞報告匯報會議。給排水工程設(shè)計(jì)師在管總調(diào)整原則的要求下對管道設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，確保管線安裝空間調(diào)整按從上到下、從大管到小管的順序依次進(jìn)行，以降低后期調(diào)整避讓的難度。由BIM 工程師對給排水設(shè)計(jì)再次進(jìn)行碰撞檢測，確認(rèn)無誤后，出具各專業(yè)二維圖紙，并在圖紙中詳細(xì)備注管線的平面位置、標(biāo)高、翻彎節(jié)點(diǎn)等信息，為施工人員做出詳細(xì)的指導(dǎo)。另外，還需出具機(jī)房出入口、走廊過道、車庫上方等結(jié)構(gòu)復(fù)雜位置的剖面圖，以減少管道工程施工的誤差[2]。

2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用措施

某商住兩用建筑共有5 個單元，總建筑面積約20000m2，該建筑地上共17 層，每層層高2.9m，地下車庫1 層，層高3.9m，機(jī)房層高4.6m。該高層建筑給排水設(shè)計(jì)內(nèi)容包含整體給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。依托BIM 技術(shù)進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)包含以下幾個方面。

2.1 在管道預(yù)埋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑工程給排水系統(tǒng)施工與土建施工存在交叉工程，應(yīng)用BIM 技術(shù)對管道預(yù)埋進(jìn)行設(shè)計(jì)，能有效規(guī)避后期施工中可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)變更問題，提高建筑工程的整體施工效率[3]。利用BIM 技術(shù)構(gòu)建建筑工程三維模型，依托模型設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)管道的預(yù)埋位置，當(dāng)施工出現(xiàn)變化時，設(shè)計(jì)人員需要同步更新三維模型的相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)最新的模型信息對管道的預(yù)埋位置進(jìn)行調(diào)整，提高管道施工的協(xié)同性，以及給排水工程的施工效率。

2.2 在管線密集區(qū)域設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

高層建筑工程中不僅含有給排水管道，還包含燃?xì)夤艿馈⒐╇婋娋€等，各類管線排布地密集程度較高，為避免給排水管道與其他管線產(chǎn)生交叉，保證各項(xiàng)管線作業(yè)間形成良好的配合，工程設(shè)計(jì)人員利用BIM 技術(shù)對各項(xiàng)專業(yè)進(jìn)行碰撞檢查，并對與其他管線工程存在交叉的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修正，保證建筑工程各項(xiàng)子工程的施工質(zhì)量，避免在實(shí)際施工中對子工程進(jìn)行返修或更改。另外，設(shè)計(jì)人員依托BIM 技術(shù)對管道工程施工中可能出現(xiàn)影響因素進(jìn)行充分預(yù)測，并制定相應(yīng)的風(fēng)險預(yù)防方案，在保證設(shè)計(jì)方案具有高度科學(xué)性和合理性的基礎(chǔ)上，選擇合適材質(zhì)的管道[4]。

2.3 在管道分區(qū)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

由于高層建筑地上層數(shù)較多，對給水系統(tǒng)的供水壓力要求更高，根據(jù)層數(shù)的變化對給水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，能提高給水系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量[5]。工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行給水系統(tǒng)分區(qū)模擬設(shè)計(jì)，以保證管道分區(qū)設(shè)計(jì)方案的可行性，同時對方案實(shí)施過程中可能存在的問題進(jìn)行預(yù)測和處理，規(guī)避施工問題。

2.4 在消火栓設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

消火栓是建筑工程給水系統(tǒng)中的重要構(gòu)成部分，消火栓設(shè)計(jì)的合理性會直接影響建筑工程的消防水平，對保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要作用[6]。在進(jìn)行消火栓的設(shè)計(jì)時，需要全面考慮建筑工程的層數(shù)、高度、平面設(shè)計(jì)等因素，利用BIM 技術(shù)的監(jiān)控管理功能，在三維模型中對不同消火栓設(shè)備和相關(guān)設(shè)備的安裝和使用進(jìn)行模擬，以確保高層建筑在發(fā)生突發(fā)災(zāi)情時，消火栓設(shè)備能有效發(fā)揮作用。同時，設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格遵守建筑工程消防設(shè)施設(shè)置的要求和規(guī)范，嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)施的設(shè)計(jì)步驟，確保消火栓設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

2.5 管線碰撞檢查中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)中主要應(yīng)用REVIT MEP 程度對所有管線布局進(jìn)行碰撞檢查。BIM 軟件程度的應(yīng)用難度較小，設(shè)計(jì)人員可在相應(yīng)模塊中輸入給排水管線的相關(guān)參數(shù)，程序會在參數(shù)錄入完成后自動開始碰撞檢查，指出當(dāng)前設(shè)計(jì)方案中存在管線較差的節(jié)點(diǎn)，使設(shè)計(jì)人員能依托碰撞檢查結(jié)果對給排水管線布設(shè)位置進(jìn)行針對性修正的，為工程正式施工提供指導(dǎo)。

3 BIM 技術(shù)應(yīng)用發(fā)展建議

雖然BIM 在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)表現(xiàn)出多種實(shí)用優(yōu)勢，但是也存在一定局限性，如執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、協(xié)同管理水平差、行業(yè)體制存在不足等[7]。為推動該技術(shù)在國內(nèi)建筑行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，政府部門和建筑行業(yè)內(nèi)應(yīng)認(rèn)識到BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在行業(yè)發(fā)展中積推動BIM 技術(shù)的應(yīng)用，利用BIM 技術(shù)提高建筑工程施工中各個部門的協(xié)同作業(yè)能力，同時加大對BIM 技術(shù)的研發(fā)力度，豐富BIM 軟件的功能，提高BIM 軟件的兼容性，以及BIM 技術(shù)的服務(wù)水平。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)具有多項(xiàng)良好的應(yīng)用優(yōu)勢，在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，能有效打破傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的局限性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中存在的缺陷，提高建筑工程各項(xiàng)子工程設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，為后續(xù)實(shí)際施工提供可靠設(shè)計(jì)指導(dǎo)，為提高建筑工程的施工質(zhì)量、保障建筑工程的施工進(jìn)度、控制工程的成本支出做保障，推動建筑行業(yè)不斷進(jìn)步。