實(shí)例探析BIM在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑給排水工程設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用，在提升設(shè)計效率、設(shè)計水平方面發(fā)揮著重要作用。本文首先分析了BIM技術(shù)發(fā)展背景，其后詳細(xì)探討了BIM在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用特征，最后圍繞長沙旭輝國際廣場項(xiàng)目分析了BIM在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用情況，以期可供參考。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);建筑;給排水;設(shè)計;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、引言

近十年來，BIM技術(shù)在國家產(chǎn)業(yè)政策和全行業(yè)的努力下取得了長足的進(jìn)步，深刻改變著工程建設(shè)行業(yè)?；诮ㄖo排水工程設(shè)計的復(fù)雜性、系統(tǒng)性特征，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用可構(gòu)建可視化三維模型，直觀呈現(xiàn)給排水工程中各種結(jié)構(gòu)特性、位置關(guān)系等，實(shí)現(xiàn)工程信息的共享、集成與整合，全面提升給排水工程設(shè)計水平，為施工作業(yè)的順利開展保駕護(hù)航。

2、BIM技術(shù)發(fā)展背景概述

近年來，建筑業(yè)緊跟時代步伐，逐漸與眾多先進(jìn)信息技術(shù)集成應(yīng)用并為建筑業(yè)在新時代背景下的發(fā)展注入新機(jī)能，其中建筑信息模型技術(shù) BIM（Building Information Modeling）的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為工程建設(shè)各階段的主要信息支撐，并朝著實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)現(xiàn)代化、信息化、集成化的方向融合演變，同時也為建筑業(yè)發(fā)展帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如下圖1所示，BIM技術(shù)在建筑各行業(yè)的應(yīng)用情況。

BIM技術(shù)在中國發(fā)展的十幾年時間，總體來說是一個加速發(fā)展的過程。發(fā)展歷程大致可以劃分為以下四個階段：

（1）北京奧運(yùn)時期，也稱作“被動應(yīng)用”時期。這個時期屬于被動地應(yīng)用BIM技術(shù)，是一個寶貴的學(xué)習(xí)與探索的過程，在客觀上推動了BIM技術(shù)在中國的初始發(fā)展，讓BIM技術(shù)在中國從研究階段真正進(jìn)入到應(yīng)用實(shí)踐。

（2）上海世博會時期，可稱作“主動應(yīng)用”時期。當(dāng)時國內(nèi)處于引領(lǐng)地位的大型設(shè)計院和施工企業(yè)開始主動選擇應(yīng)用BIM技術(shù)，完成了上海世博文化中心等一批示范性建筑。上海世博期間BIM技術(shù)應(yīng)用取得的突破性成果，也為國家進(jìn)一步制定與BIM技術(shù)相關(guān)的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

（3）“十二五”期間，可稱作“實(shí)驗(yàn)應(yīng)用”期。在國家戰(zhàn)略規(guī)劃的指引下，BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入到快速發(fā)展階段，出現(xiàn)了大批實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目，也是BIM技術(shù)應(yīng)用的第一次高潮期。

（4）“十三五”期間，中國逐步進(jìn)入到BIM技術(shù)“應(yīng)用深化”的階段，到“十三五”中后期，迎來了BIM技術(shù)應(yīng)用的第二次高潮。此時期大型復(fù)雜項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目在BIM技術(shù)的支持下從傳統(tǒng)建造進(jìn)入到精確建造，譬如港珠澳大橋、貴州天眼等國家重點(diǎn)項(xiàng)目的建成，都有賴于BIM技術(shù)的深化應(yīng)用。

2020年是從“十三五”過渡到“十四五”的關(guān)鍵的一年，以13部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）為標(biāo)志，國家對建筑業(yè)以BIM技術(shù)為主的信息化技術(shù)進(jìn)行了全面快速的推進(jìn)，這對推動BIM技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展意義重大。

3、BIM在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用特征

當(dāng)前，人們對于建筑的要求從遮風(fēng)擋雨向著舒適、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)計方法已經(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(bǔ)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。

BIM技術(shù)運(yùn)用于建筑給排水工程設(shè)計中，主要特征表現(xiàn)如下：

（1）可視化。建筑給排水工程設(shè)計時BIM技術(shù)的運(yùn)用可構(gòu)建三維模型，直觀展現(xiàn)給排水設(shè)備、管線、位置、高度等，且可從各個角度、方向查看給排水系統(tǒng)。基于此模型下，設(shè)計、施工人員可全面、深入掌握給排水系統(tǒng)各部分情況，防止出現(xiàn)管線碰撞的情況，提高工程水平。

（2）一體化。通過BIM技術(shù)的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)給排水工程綜合性、協(xié)同性設(shè)計，多個專業(yè)開展一致性分析，達(dá)到共享設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，避免在施工中各專業(yè)沖突?；诖朔N設(shè)計方法下，可有效提高給排水工程設(shè)計水平，降低施工成本，獲得更好的綜合效益。

（3）參數(shù)化?；趨?shù)化建模方法的運(yùn)用，可將抽象的二維圖形、復(fù)雜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，不同角度、方向反映建筑給排水工程設(shè)計情況;可實(shí)時修改相關(guān)設(shè)計參數(shù)，如：管徑、尺寸、高度等，并實(shí)現(xiàn)各個結(jié)構(gòu)部分的模擬分析，減少設(shè)計錯誤。

（4）優(yōu)化出圖。BIM技術(shù)在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計圖紙深化設(shè)計，全面展現(xiàn)邏輯關(guān)系，提高設(shè)計水平。

4、實(shí)例探析BIM在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 工程概況

長沙旭輝國際廣場，位于長沙市勞動?xùn)|路與萬家麗路交匯處，總建筑面積達(dá)32萬平方米。整個項(xiàng)目地上部分包括11棟洋房，3棟一類高層住宅，3棟一類高層綜合樓（其中有C1#棟為超100m的超高層）和一個大型商業(yè)mall。地下為兩層地下車庫，部分為人防工程。本項(xiàng)目做為綠建二星工程，給排水專業(yè)除設(shè)計了平時的建筑給排水及消防設(shè)計外，洋房和部分公建均設(shè)計了太陽能熱水系統(tǒng)，整個項(xiàng)目地塊室外設(shè)置了雨水收集工程。

生活泵房及消防泵房設(shè)于地下室內(nèi)。本工程室外設(shè)有生活給水系統(tǒng)、綠化灑水系統(tǒng)和消火栓給水系統(tǒng);室內(nèi)設(shè)有生活給水系統(tǒng)、消火栓給水系統(tǒng)、自動（濕式）噴水滅火系統(tǒng)、污水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng)等給排水系統(tǒng)。

4.2 BIM設(shè)計軟件選擇與人員配置

4.2.1軟件選擇

國內(nèi)建筑行業(yè)常用BIM設(shè)計軟件包括Autodes Revit系列軟件、Graphisoft ArchiCAD系列軟件、Bentley 系列軟件等。本項(xiàng)目選用Revit +鴻業(yè) BIMSpace2020開展建筑給排水工程設(shè)計工作，此軟件優(yōu)勢如下：

（1）專業(yè)度高：Revit 為專用于建筑行業(yè)的建模軟件，在建筑設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高度開發(fā)，且進(jìn)行了本土化定制，充分考慮了中國設(shè)計師設(shè)計習(xí)慣;

（2）功能齊全：Revit 在建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)均較為適用，在專業(yè)協(xié)調(diào)性、軟件兼容性、參數(shù)化功能、可出圖性以及渲染能力等方面表現(xiàn)較好;

（3）全過程設(shè)計：Revit 屬于全過程設(shè)計軟件，可用于方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計以及管線綜合設(shè)計階段。

4.2.2人員配置

本項(xiàng)目在建筑結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上開展機(jī)電專業(yè)正向協(xié)同設(shè)計，其中，給排水專業(yè)、電氣專業(yè)以及暖通專業(yè)各配置1名設(shè)計人員，以給排水專業(yè)設(shè)計為核心構(gòu)建中心文件，中心文件與工作集結(jié)合完成設(shè)計工作。

4.3建筑給排水 BIM 設(shè)計要點(diǎn)

4.3.1協(xié)同設(shè)計

本項(xiàng)目構(gòu)建機(jī)電項(xiàng)目協(xié)同工作站，采取文件夾共享方法，建立設(shè)計院的內(nèi)網(wǎng)信息交通通道，文件夾中在建筑結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上構(gòu)建BIM機(jī)電協(xié)同設(shè)計中心文件。本項(xiàng)目由機(jī)電負(fù)責(zé)人落實(shí)給排水設(shè)計工作，根據(jù)項(xiàng)目體量創(chuàng)建給排水、自動噴水滅火系統(tǒng)等各子項(xiàng)工作集，設(shè)計師訪問中心文件，并創(chuàng)建本地文件、領(lǐng)取工作集。

協(xié)同設(shè)計工作流程如下圖2所示。在完成項(xiàng)目樣板創(chuàng)建、工作集內(nèi)容分配等工作后，開始協(xié)同設(shè)計工作。協(xié)同設(shè)計前，各個專業(yè)設(shè)計師經(jīng)討論確定各個部分設(shè)計內(nèi)容制圖高度、位置范圍，減少協(xié)同設(shè)計中的碰撞;協(xié)同設(shè)計時，各專業(yè)定時將設(shè)計內(nèi)容同步到中心文件中，以供其他專業(yè)的設(shè)計人員查看模型進(jìn)度、設(shè)計內(nèi)容。在協(xié)同設(shè)計中，一旦發(fā)現(xiàn)沖突及時溝通解決，提高設(shè)計效率。

4.3.2管線設(shè)計

（1）衛(wèi)生間給水排水系統(tǒng)管線：利用“布置衛(wèi)浴”、“定義潔具”功能，布置衛(wèi)浴設(shè)備、定義潔具，選擇潔具的冷熱水給水點(diǎn)，為管道和潔具的連接做好準(zhǔn)備;利用“繪制橫管”功能繪制給水、排水系統(tǒng)，設(shè)置管道相關(guān)信息，如：管徑、材質(zhì)、標(biāo)高、坡度等。完成上述設(shè)計工作后，利用給水、排水自動設(shè)計功能，連接潔具給、排水點(diǎn)與管道，連接過程中一旦發(fā)現(xiàn)問題，可采取手動連接方法，并利用三維視圖、剖面圖調(diào)整管線。完成連接后，通過“一鍵布置閥門組件功能”設(shè)置水管閥件、組合閥件、清掃口，完成衛(wèi)生間給排水系統(tǒng)繪制工作。

（2）室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)管線：本項(xiàng)目消防用水量標(biāo)準(zhǔn)及一次滅火用水量如下表1所示，利用“布置消火栓”功能設(shè)置消火栓，同時提供顯示范圍檢查線功能，支持其他消火栓族識別和使用;利用“繪制橫管、創(chuàng)建立管”功能，設(shè)計消火栓管線，根據(jù)系統(tǒng)流量確定室內(nèi)消火栓給水管的管徑，完成管線繪制后設(shè)置閥門。

（3）自動噴水滅火系統(tǒng)管線：利用鴻業(yè) BIMspace2020“繪制輔助線”功能，繪制噴頭定位線，可一鍵刪除，方便快捷。完成噴頭定位線的繪制工作后，布置噴頭、繪制自動噴水滅火系統(tǒng)管線，設(shè)計中無需考慮管徑，繪制管線走向即可;利用“連接噴頭”功能，連接噴頭和自動噴水滅火系統(tǒng)管道，并利用“定管徑”功能確定管徑。

4.3.3碰撞檢測

本項(xiàng)目采用BIM正向協(xié)同設(shè)計方法，與翻模設(shè)計方法相比減少了大量的碰撞，但是依舊存在部分專業(yè)碰撞情況，需開展碰撞檢測與調(diào)整工作。本項(xiàng)目采用 Revit 自身碰撞檢測功能，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。具體操作流程如下圖3所示。

上圖中，方案優(yōu)化調(diào)整主要是在碰撞檢測前，粗略調(diào)整管線，修改明顯的、成片的碰撞，如：電梯前室走廊上方、地下室車道上方等區(qū)域，通過整體提升、平移管線等方法減少管線碰撞。

結(jié)語：

綜上所述，建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)內(nèi)容多、復(fù)雜性高，基于現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，合理引進(jìn)BIM技術(shù)可有效提高給排水設(shè)計效率與質(zhì)量。在建筑給排水工程設(shè)計中，需合理選擇BIM軟件、落實(shí)人員配置工作，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況落實(shí)協(xié)同設(shè)計、管線優(yōu)化與碰撞檢測等工作，切實(shí)保證給排水系統(tǒng)順利完成施工作業(yè)。

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作者簡介：

盛靖宇（1987-），男，湖南益陽，工程師，本科，工作方向：給排水工程。