BIM技術(shù)在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

余海寧 貴州師范大學(xué)材料與建筑工程學(xué)院教授

給排水工程是保障建筑物實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代化城市發(fā)展中減少建筑物水媒傳染病流行和水污染等問(wèn)題發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。本文引入信息技術(shù)中的BIM 技術(shù)，結(jié)合BIM 技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，探討了如何在建筑給排水工程中更好地發(fā)揮BIM 技術(shù)的價(jià)值，不斷提高給排水工程的建設(shè)質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的含義

B I M（B u i l d i n g I n f o r m a t i o n Modeling）技術(shù)的全稱是建筑信息模型，該技術(shù)是以數(shù)字化虛擬模型展現(xiàn)，模型的設(shè)計(jì)元素是由建筑工程項(xiàng)目的構(gòu)件組成，建筑構(gòu)件的幾何數(shù)據(jù)、物理性能、材質(zhì)數(shù)據(jù)等信息組合起來(lái)就形成了建筑綜合虛擬化的整體數(shù)據(jù)庫(kù)。BIM 技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，對(duì)該技術(shù)的定義，因其不斷發(fā)展而有眾多不同的解釋，雖然并沒(méi)有形成比較完整統(tǒng)一的理解，但是受到比較廣泛認(rèn)可的定義是：BIM 技術(shù)作為軟件技術(shù)，不僅能構(gòu)建建筑模式，而且能將過(guò)去比較粗放式的建筑管理經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮榧?xì)致、高效、精確、一致的管理工作模式。BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，給建筑及其相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化。

1.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM 技術(shù)讓建筑工程的工作環(huán)境更加透明、可持續(xù)，參與建筑工程全生命周期的多方能基于該技術(shù)進(jìn)行工程建設(shè)信息的核查、復(fù)制、更新和使用，能保證各參與方實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確溝通、及時(shí)交流和共建共享，從而對(duì)建筑工程項(xiàng)目有更為科學(xué)的分析判斷和決策管理。相比傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)管理，BIM 技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三方面：

一是能實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得的可視化設(shè)計(jì)。在有限的建筑范圍和空間內(nèi)，眾多系統(tǒng)、管道、線路分布其中，并要滿足人們對(duì)空間相應(yīng)的美觀功能要求。BIM 技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)，便于設(shè)計(jì)師更加直觀地掌握空間所有部位的情況，從而能更加科學(xué)合理地開(kāi)展設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

二是能實(shí)現(xiàn)建筑空間的碰撞檢查。建筑系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜化，給建筑空間的使用效率提出了更高要求。如果不能在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)部各種結(jié)構(gòu)在空間存在的碰撞問(wèn)題，并進(jìn)行合理修改調(diào)整，會(huì)直接影響后續(xù)的施工建設(shè)。BIM 技術(shù)能利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算功能快速實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目的全面檢查，雖然不能完全避免空間碰撞問(wèn)題，但是查找效率會(huì)大大提高[1]。

三是能實(shí)現(xiàn)多方的關(guān)聯(lián)修改。通俗來(lái)看，BIM 模式就是不同施工建設(shè)方共同建立的包含所有專業(yè)設(shè)計(jì)信息的數(shù)字化文件，設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有信息都會(huì)匯總在這個(gè)數(shù)字模型平臺(tái)上。這樣不同專業(yè)的設(shè)計(jì)信息發(fā)生變化后對(duì)模型進(jìn)行修改，能讓與其信息有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)同步進(jìn)行修正。這就大大降低了圖紙修改的工作量，提高了信息使用的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

2 BIM技術(shù)在我國(guó)建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

給排水設(shè)計(jì)一般包括建筑內(nèi)部的用水設(shè)計(jì)、污水廢水排出設(shè)計(jì)、雨水處理設(shè)計(jì)、排水節(jié)能設(shè)計(jì)、建筑內(nèi)部水資源綜合利用等。BIM 技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)建筑給排水設(shè)計(jì)中的時(shí)間不是很長(zhǎng)，雖然在彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法不足上發(fā)揮了很好的作用，但是在推廣應(yīng)用中也存在一些困難和問(wèn)題，主要表現(xiàn)如下：

2.1 應(yīng)用BIM技術(shù)需要大量經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)的技術(shù)人員

目前，我國(guó)實(shí)施BIM 技術(shù)應(yīng)用的主要軟件是AutoCAD。該軟件過(guò)去是用來(lái)繪制二維圖紙和最終設(shè)計(jì)成果圖紙的設(shè)計(jì)軟件。該軟件的優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)和功能比較成熟。但是，要基于AutoCAD 拓展實(shí)現(xiàn)BIM 的協(xié)同設(shè)計(jì)，需要對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，特別是要轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思想，改變已成為思維慣性的設(shè)計(jì)方式是難度比較大的工作。BIM 技術(shù)的興起，要求設(shè)計(jì)人員必須對(duì)AutoCAD 軟件功能進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和掌握。該軟件的功能也在不斷開(kāi)發(fā)和更新，這就要求要定期對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行技術(shù)更新培訓(xùn)，才能適應(yīng)BIM 技術(shù)的應(yīng)用需要。

2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用中存在各種設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)

近年來(lái)，國(guó)家大力推進(jìn)城市化建設(shè)，工程建設(shè)設(shè)計(jì)行業(yè)獲得了良好的發(fā)展空間，設(shè)計(jì)項(xiàng)目的數(shù)量持續(xù)增加。在此背景下，普遍存在工程設(shè)計(jì)時(shí)間緊張、施工周期時(shí)間短等問(wèn)題。有很多設(shè)計(jì)單位為了眼前經(jīng)濟(jì)利益，往往會(huì)大幅度壓縮建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期。導(dǎo)致在設(shè)計(jì)初期如果開(kāi)始開(kāi)展BIM技術(shù)的專業(yè)協(xié)同，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，很難確定構(gòu)建BIM 模型需要的各類專業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)。協(xié)同設(shè)計(jì)中會(huì)存在參與設(shè)計(jì)的專業(yè)技術(shù)部門(mén)數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)方案難以通過(guò)碰撞檢查等問(wèn)題。此時(shí)，為追求企業(yè)市場(chǎng)份額，很多設(shè)計(jì)單位仍然采用傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模式，讓AutoCAD 軟件只是提高了二維圖紙的制作效率，但是未發(fā)揮出BIM 模型的整體效能[2]。

2.3 應(yīng)用BIM技術(shù)的相關(guān)機(jī)制不完善

BIM 技術(shù)是建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域比較先進(jìn)的技術(shù)，在我國(guó)大型設(shè)計(jì)公司得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是，目前國(guó)家并未出臺(tái)相應(yīng)的推動(dòng)BIM 技術(shù)在整個(gè)行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)、制度和政策。這導(dǎo)致在項(xiàng)目實(shí)施中項(xiàng)目的參與方對(duì)BIM 技術(shù)的需求和要求不一致。例如，建筑使用方主要還是關(guān)注項(xiàng)目的使用質(zhì)量和效果，對(duì)是否采用BIM 技術(shù)進(jìn)行全方位過(guò)程控制不在意。BIM 技術(shù)需要參與方都具有相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，因此，目前只有一些比較高端的建筑項(xiàng)目中建筑使用方對(duì)BIM 技術(shù)有比較全面的了解情況下，才會(huì)要求設(shè)計(jì)方必須利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，利用BIM 技術(shù)來(lái)提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

3 BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 優(yōu)化管線綜合設(shè)計(jì)布置

在給排水設(shè)計(jì)中，對(duì)給排水的管道、線路進(jìn)行規(guī)劃，讓管線滿足建筑項(xiàng)目的功能需要是設(shè)計(jì)的重要任務(wù)和目標(biāo)。給排水系統(tǒng)的特殊環(huán)境和位置，導(dǎo)致給排水設(shè)計(jì)的難度較大，傳統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中無(wú)法顯示不同管線的疊加層次效果等問(wèn)題比較突出。利用BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮管道工程設(shè)計(jì)的影響因素，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。先利用專業(yè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用三維技術(shù)比較直觀、全面地在設(shè)計(jì)中反映出給排水管道的工作環(huán)境和狀態(tài)；要綜合考慮疊壓供水、變頻調(diào)速供水、市政供水壓力等情況，讓設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理，能為后續(xù)水泵數(shù)量、碰撞檢查等設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐[3]。設(shè)計(jì)完成后，利用模型的對(duì)比分析技術(shù)，對(duì)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)復(fù)核，以提高設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 提升管線設(shè)計(jì)的可視化、直觀化水平

給排水工程建設(shè)項(xiàng)目比較隱蔽，設(shè)計(jì)要求比較嚴(yán)格，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果需要進(jìn)行不斷的審核檢查。設(shè)計(jì)中，要利用BIM 技術(shù)針對(duì)工程的平面圖、系統(tǒng)圖繪制比較詳細(xì)的樣圖。針對(duì)工程的關(guān)鍵部位，要建立專業(yè)的設(shè)計(jì)圖集，借鑒其他建筑項(xiàng)目給排水設(shè)計(jì)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目建設(shè)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。給排水設(shè)計(jì)是基于土建工程來(lái)進(jìn)行的，因此要全面準(zhǔn)確掌握土建工程圖紙，確保能按照土建工程的實(shí)際尺寸來(lái)進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)。而且要不斷豐富BIM 模型中包含的數(shù)據(jù)信息，如給排水管線的材料報(bào)表清單等，這樣方便設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段對(duì)工程成本進(jìn)行有效估計(jì)和報(bào)價(jià)，也便于設(shè)計(jì)人員探索引入新型綠色給排水材料和設(shè)備，從而提高建筑項(xiàng)目的節(jié)能效果，提高建筑的水資源綜合利用效果[4]。

3.3 更為準(zhǔn)確地掌握工程建設(shè)工作量

在過(guò)去的工程建設(shè)中，成本設(shè)計(jì)人員主要是利用CAD 圖紙來(lái)進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)和測(cè)量。在給排水工程材料的編制中，這種方法不僅準(zhǔn)確性不高，而且工作效率和質(zhì)量較低。采用BIM 模型后，能實(shí)現(xiàn)給排水設(shè)計(jì)中所有涉及的材料清單全覆蓋，為工程預(yù)算提供了有力支持[5]。

3.4 通過(guò)模擬安裝減少安裝設(shè)計(jì)程序

設(shè)計(jì)工作是為實(shí)際施工提供指導(dǎo)。給排水工程施工往往由不同的施工建設(shè)單位分別進(jìn)行，不同單位對(duì)施工進(jìn)度、施工質(zhì)量等方面的控制存在一些差異。引入BIM技術(shù)后，能利用四維安裝計(jì)劃，對(duì)給排水工程施工單位的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、工程進(jìn)度、安裝順序、專業(yè)協(xié)作等工作進(jìn)行統(tǒng)籌科學(xué)安排，對(duì)不同施工單位進(jìn)行有計(jì)劃、有步驟的安裝評(píng)估，大大改善了過(guò)去安裝流程比較復(fù)雜、管理比較混亂的局面。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)單位要加大BIM技術(shù)的應(yīng)用力度，利用BIM 技術(shù)優(yōu)化管線綜合設(shè)計(jì)布置、增強(qiáng)管線設(shè)計(jì)可視化和直觀化水平、準(zhǔn)確掌握工程建設(shè)工作量、通過(guò)模擬安裝減少安裝設(shè)計(jì)程序等，從而不斷提高給排水工程的建設(shè)效率和質(zhì)量。