分析BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張麗朵 山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司高級工程師

在建筑行業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，給排水設(shè)計(jì)工作受到了高度重視。通過利用BIM 技術(shù)對設(shè)計(jì)的合理性和有效性提供保障，不僅可以使設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理，還能為后續(xù)施工更加順利的開展提供支持。為了能夠更好地將BIM 技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)中，當(dāng)前亟需對BIM 技術(shù)的概念進(jìn)行分析，并探索出可行的BIM 技術(shù)應(yīng)用路徑，只有這樣才能夠真正在BIM技術(shù)的支持下促使給排水設(shè)計(jì)的具體化、可視化，提升建筑給排水設(shè)計(jì)水平同時，為整個建筑的高效建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

1 BIM 技術(shù)概念

BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過構(gòu)建三維模型，在建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)劃中開展全面且有效的控制，從而提升建筑給排水設(shè)計(jì)的合理性，降低錯漏，加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，提升建設(shè)水平，保障建筑工程整個工程建設(shè)的順暢。通過BIM 技術(shù)可將整個建筑給排水設(shè)計(jì)的分層次、分階段、分步驟地進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)建筑給排水設(shè)計(jì)的整體控制。

建筑給排水設(shè)計(jì)師首先將設(shè)計(jì)思路與架構(gòu)通過三維模型進(jìn)行展示，并賦予其具體的設(shè)計(jì)思路與內(nèi)容，之后再形成設(shè)計(jì)圖紙。通過這樣的方式，建筑給排水設(shè)計(jì)師可以更好地表達(dá)設(shè)計(jì)思路，優(yōu)化建筑給排水設(shè)計(jì)過程中復(fù)雜的溝通與確認(rèn)環(huán)節(jié)，從而提升工作效率，減少建筑給排水設(shè)計(jì)及實(shí)施過程中的資源與成本浪費(fèi)現(xiàn)象，切實(shí)增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)水平[1]。

2 建筑工程給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)的積極影響

傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)需要結(jié)合建筑主體工程圖紙展開操作，很容易導(dǎo)致給排水管道和供電線纜、房屋構(gòu)件等形成沖突。事實(shí)上，傳統(tǒng)給排水施工經(jīng)常出現(xiàn)變更就是源于此。利用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以將建筑主體拉伸形成立體構(gòu)成，此時所有管線、構(gòu)件的位置都一覽無余，這樣便于給排水設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，避免了碰撞現(xiàn)象。

可以通過BIM系統(tǒng)來微調(diào)設(shè)計(jì)方案，避免了過去紙質(zhì)設(shè)計(jì)中不斷反復(fù)繪制的現(xiàn)象，不必?fù)?dān)心浪費(fèi)時間。而且因?yàn)锽IM系統(tǒng)具有智能性，微調(diào)其中一個參數(shù)，大部分關(guān)聯(lián)參數(shù)也會自行調(diào)整，如此保證了設(shè)計(jì)全面性[2]。

BIM 系統(tǒng)采集了工程有關(guān)的大量資料、信息以及數(shù)據(jù)，可以提升設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率。避免了傳統(tǒng)工作模式下不斷翻找資料和文件的問題。例如，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)考慮到給排水系統(tǒng)成本，便可以通過與BIM 系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的ERP 系統(tǒng)去關(guān)注市場不同管材的報(bào)價，最終給出合理預(yù)算。

給排水系統(tǒng)需要注意水壓、管徑、彎道、地漏以及用水器具等主體，某一方面被忽略都可能會導(dǎo)致滲水、裂縫、反味、浪費(fèi)水等問題。在BIM 系統(tǒng)下展開給排水安裝模擬實(shí)驗(yàn)，可以將水壓、水流速、管徑、彎管等考慮在內(nèi)，這樣對于確定合理水壓、避免“水錘現(xiàn)象”具有很好的保障作用。

協(xié)同設(shè)計(jì)有3 層含義：一是將多種技術(shù)融合，確保設(shè)計(jì)的精密性，如在給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還涉及到了構(gòu)件、管線、電氣安裝等技術(shù)；二是軟件協(xié)同，即將BIM 技術(shù)和CAD 技術(shù)協(xié)同起來，BIM 技術(shù)具有立體模擬功能，采集了大量的工程數(shù)據(jù)，而CAD 在平面圖制作上具有很強(qiáng)優(yōu)勢，二者協(xié)同實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢組合，如CAD 設(shè)計(jì)圖紙上可以直接引入BIM 系統(tǒng)提供的水壓參數(shù)、管徑參數(shù)等，發(fā)揮對施工現(xiàn)場的指導(dǎo)作用；三是不同領(lǐng)域設(shè)計(jì)協(xié)同，主體設(shè)計(jì)圖紙、給排水系統(tǒng)圖紙、供電線纜圖紙等不同設(shè)計(jì)領(lǐng)域協(xié)同，保證了房屋具有緊密且彼此并行不悖的管線系統(tǒng)、智能系統(tǒng)，提高了房屋建筑的品質(zhì)。

3 BIM 技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的運(yùn)用方向

3.1 設(shè)計(jì)圖紙可視化處理

建筑主體工程很重要的一個構(gòu)成部分就是建筑給排水工程。給排水工程屬于整個建筑工程中較為隱蔽的工程，更改圖紙的設(shè)計(jì)具有很高的難度。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出來的圖紙多而繁雜，依照這些圖紙進(jìn)行施工常要與相關(guān)機(jī)電專業(yè)以及土建專業(yè)圖紙相互對照，從而容易出現(xiàn)錯漏，對工程質(zhì)量與進(jìn)度產(chǎn)生不利影響。而應(yīng)用BIM 技術(shù)來設(shè)計(jì)施工圖紙可以使整個工程的設(shè)計(jì)效果可視化[3]。施工前，工作人員可以測量BIM技術(shù)模擬的建造模型，對建造方案進(jìn)行全方面剖析，還可以將某部分的截面和斷面等清晰地呈現(xiàn)出來，讓施工方對整體工程有更直觀且清晰的了解。

3.2 工程仿真設(shè)計(jì)

在建筑給排水設(shè)計(jì)中，采取仿真設(shè)計(jì)可以為建造施工提供技術(shù)指導(dǎo)的作用。施工過程中，各專業(yè)的各種管道堆疊排布繁多且復(fù)雜，并且工作空間狹窄，影響安裝管道的方法和效率。在管道施工中運(yùn)用BIM 技術(shù)搭建三維模型，合理規(guī)劃施工流程和時間，保證管道施工的運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定，從而提高工程質(zhì)量，加快效率，降低成本。此外，運(yùn)用BIM技術(shù)對施工流程圖進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，將整個流程模擬出來，檢驗(yàn)施工流程的合理性和科學(xué)性，及時做出應(yīng)對措施和調(diào)整，以免對施工造成不利影響。

3.3 協(xié)同設(shè)計(jì)

CAD 軟件對單個專業(yè)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)具有簡單快捷的優(yōu)勢，但涉及到多個專業(yè)領(lǐng)域交叉時無法具象展示各專業(yè)空間上的關(guān)系。設(shè)計(jì)給排水圖紙不僅要呈現(xiàn)本專業(yè)管線路由，還要考慮與電氣線槽、暖通空調(diào)風(fēng)管等的交叉排布，所以在圖紙中將線槽與風(fēng)管相對位置表達(dá)出來很有必要。采取BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)圖紙可以將很多施工中的細(xì)節(jié)表示出來，如電線線路的走向、燃?xì)夤艿赖牟季值?，還可以表達(dá)出管道壓力、管道規(guī)格、線槽與風(fēng)管尺寸等一系列數(shù)據(jù)指標(biāo)。運(yùn)用協(xié)同設(shè)計(jì)，在整個設(shè)計(jì)模型中集中展示各種設(shè)計(jì)深度所需指標(biāo)，讓每個領(lǐng)域之間協(xié)同運(yùn)作，發(fā)揮協(xié)同優(yōu)勢，從而提高給排水工程質(zhì)量，確保工程的施工安全[4]。

3.4 數(shù)據(jù)參數(shù)化

在建筑給排水施工過程中如果采取Excel 等軟件這種傳統(tǒng)方法進(jìn)行公式的編輯以及數(shù)據(jù)的核算和分析，則還要做好檢驗(yàn)和校對工作，保證結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。采用BIM 技術(shù)可以直接獲得各種給排水設(shè)施的性能參數(shù)，只要預(yù)先設(shè)置好各計(jì)算參數(shù)，就可以直接運(yùn)用計(jì)算。如果某一部分參數(shù)發(fā)生改變，則其他相關(guān)的參數(shù)都會自動生成與之匹配的數(shù)據(jù)，因此可以降低工作量。

4 BIM 技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 合理安排建筑材料

建筑材料是整個施工中的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，合理選擇和應(yīng)用建筑材料能夠?yàn)榻o排水系統(tǒng)的整體質(zhì)量提供保障，進(jìn)而提升整個建筑的質(zhì)量，為創(chuàng)建出更好的用水環(huán)境提供支持。因此，可以通過合理的利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對材料的合理選擇和應(yīng)用，發(fā)揮出BIM 技術(shù)的優(yōu)勢，保證設(shè)計(jì)的有效性。

首先，在實(shí)際選擇材料之前可以在設(shè)計(jì)中通過相關(guān)軟件模擬出設(shè)計(jì)模型，開展工程計(jì)算，明確在整個施工中需要使用到的材料數(shù)量以及不同部分需要使用的材料質(zhì)量要求，為后續(xù)的施工與成本控制等提供一定參考[5]。

其次，由于一些應(yīng)用BIM 技術(shù)的軟件自身就具備數(shù)據(jù)庫的功能，可以將大量給排水工程數(shù)據(jù)存儲到其中。因此，在設(shè)計(jì)中可以利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對材料種類與數(shù)量的有效掌握，實(shí)現(xiàn)對材料浪費(fèi)問題的有效控制，并且實(shí)現(xiàn)對材料的及時補(bǔ)充。這樣不僅能夠確保工程順利的開展，保證工期能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成，還能夠幫助建筑企業(yè)控制好材料成本，實(shí)現(xiàn)材料的合理取用。

4.2 有效收集數(shù)據(jù)參數(shù)

給排水工程中涉及到的各種數(shù)據(jù)參數(shù)是整個工程施工、后期驗(yàn)收以及工程階段的重要參考，是建筑工程非常重要的數(shù)據(jù)信息，需要得到妥善的保存和利用。因此，施工中除了利用各種存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)完善設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工以外，還可通過對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集、錄入、整理和分析，為工程設(shè)計(jì)的高效開展提供支持。

首先，基于BIM 技術(shù)相關(guān)軟件和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲功能，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員除了要及時將施工數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)外，還需要按照施工的情況動態(tài)化地將施工現(xiàn)狀等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入。這樣不僅能夠確保系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的及時性、完整性，還可以通過錄入數(shù)據(jù)對施工情況進(jìn)行判斷，進(jìn)而為更加有效的控制施工成本、保證施工進(jìn)度提供一定支持。

其次，針對已經(jīng)存入到系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)人員需要及時結(jié)合三維立體模型進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)施工中存在錯誤的部分，可以及時進(jìn)行糾正，避免后續(xù)花費(fèi)大量的成本進(jìn)行修改，幫助工程節(jié)約更多的成本。

4.3 積極完善施工方案

給排水系統(tǒng)需要涉及到多個專業(yè)的施工，可能會出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)不完善而造成管線碰撞的問題，一旦出現(xiàn)碰撞，則需要重新選擇路線或者是采用其他方式施工，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此需要利用BIM 技術(shù)的協(xié)同性優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)方案的有效完善，確保各個專業(yè)施工都能夠順利的開展。

首先，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，由于不同專業(yè)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)、專業(yè)要求等方面存在不同，設(shè)計(jì)方案在最后總結(jié)分析時避免不了會出現(xiàn)碰撞、交叉等問題，這對于保證施工質(zhì)量和效率非常不利。因此，在各個專業(yè)的設(shè)計(jì)完成后，如電氣、通風(fēng)等，需要將其整合成同一個模型，使用不同的顏色顯示，了解各個專業(yè)設(shè)計(jì)中存在的不足，及時對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善，確保給排水施工能夠更加順利的開展。其次，由于以往的設(shè)計(jì)中主要依靠CAD 等平臺開展，造成無法將其他信息描繪出來，如水泵重量和尺寸能否滿足結(jié)構(gòu)重量要求等，為協(xié)同設(shè)計(jì)造成了非常大的困擾。對此可以利用BIM 技術(shù)將所有的信息整合到一起，通過明確給排水設(shè)計(jì)是否與其他專業(yè)設(shè)計(jì)方案協(xié)調(diào)，解決設(shè)計(jì)中的信息不對稱問題，為獲得更加完善、科學(xué)的給排水設(shè)計(jì)方案提供一定支持[6]。

5 結(jié)合案例實(shí)踐展開分析

5.1 案例詳情

以某商品展示交易中心項(xiàng)目為例，該建筑地上共4層，建筑功能為商業(yè)營業(yè)廳、辦公、展廳、多功能廳、會議室及部分輔助設(shè)備用房，建筑面積為32 000 m2，一層層高8.4 m，局部夾層，以上各層層高均為5.1 m，建筑高度為23.7 m。

5.2 管線綜合布置

建筑給排水工程中管道的位置設(shè)計(jì)與建筑內(nèi)部的實(shí)際情況具有緊密聯(lián)系，對建筑給排水工程的質(zhì)量具有較大影響。因此，施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)重視管道的位置設(shè)計(jì)與建筑內(nèi)部實(shí)際情況之間的關(guān)系，從多個角度考慮，制訂綜合性的管線布置計(jì)劃。

另外，為進(jìn)一步確保管線綜合布置的合理性與科學(xué)性，建設(shè)單位還需利用BIM 技術(shù)，依據(jù)實(shí)際管線綜合布置方案，制作出與之對應(yīng)的模型，進(jìn)行建筑給排水管道實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而以這種方式為建筑給排水工程提供可靠的信息數(shù)據(jù)支持，為后期城市運(yùn)轉(zhuǎn)提供可靠的質(zhì)量支持，降低維護(hù)費(fèi)用的支出，保障城市的穩(wěn)定與和諧發(fā)展。

5.3 可視化設(shè)計(jì)

給排水系統(tǒng)對使用者居住或開展一系列活動的便捷性具有較大影響，所以在建筑工程施工中，給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直是大多數(shù)人關(guān)注的對象。在這樣的趨勢下，給排水系統(tǒng)工程建設(shè)單位必須提高對自己的要求，在設(shè)計(jì)工作開始前，先到實(shí)際的施工位置開展勘察工作，搜集有價值的信息，對施工過程中以及施工結(jié)束后的使用過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與研究，通過“對癥下藥”的方式設(shè)計(jì)建筑給排水工程圖紙，使其更具針對性。

另外，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還應(yīng)加強(qiáng)對BIM 技術(shù)的應(yīng)用，將其與手工圖紙相互融合，共同落實(shí)建筑給排水工程的可視化設(shè)計(jì)，使每部分設(shè)計(jì)都能夠得到全面監(jiān)督與管理，有效降低隱患問題的存在概率，讓BIM 技術(shù)在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用發(fā)揮處切實(shí)價值。

5.4 工程量設(shè)計(jì)

建筑給排水工程預(yù)算工作是在建筑給排水工程施工前開展的，隸屬于準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。以往我國建筑企業(yè)在這一環(huán)節(jié)大多是選擇按部就班的方式進(jìn)行工程預(yù)算研究，存在工作效率低、質(zhì)量差等問題，不利于建筑企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

近年來，建筑給排水工程被越來越多的人所需要，工程設(shè)計(jì)的這一點(diǎn)問題也隨之被暴露出來，所以工程量設(shè)計(jì)的革新勢在必行，相關(guān)企業(yè)或單位應(yīng)當(dāng)對此進(jìn)行針對性分析，積極利用BIM 技術(shù)將預(yù)算環(huán)節(jié)的信息集中收集。經(jīng)過計(jì)算后，按照不同的類別劃分出來，進(jìn)而保障BIM技術(shù)能夠在工程量設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用，保障其能夠在面對建筑給排水工程設(shè)計(jì)圖紙突發(fā)性變化等情況下，保障工程預(yù)算工作的效率與質(zhì)量能夠與其需要相吻合，以此來有效規(guī)避多種問題的出現(xiàn)概率。

5.5 模擬衛(wèi)浴裝置安裝放置

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展以及人們意識的提升，傳統(tǒng)的建筑給排水工程設(shè)計(jì)模式已經(jīng)無法滿足人們的需求，想要在當(dāng)下市場中站穩(wěn)腳跟，建筑給排水工程設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用除了要滿足基礎(chǔ)性的需求之外，還應(yīng)當(dāng)具備一定的人性化設(shè)計(jì)。對此，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)保持自身的與時俱進(jìn)性，積極將BIM 技術(shù)與3D 設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步滿足客戶在衛(wèi)浴的擺放、洗手池的位置、地漏等方面的設(shè)計(jì)訴求，充分展現(xiàn)出建筑給排水工程設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的包容性與延展性，使其能夠得到更多人的認(rèn)可，進(jìn)而為建筑給排水工程的發(fā)展提供廣闊的空間。

6 結(jié)語

在經(jīng)濟(jì)日新月異下，人們對建筑提出的要求也越來越高。通過BIM 技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的未來發(fā)展趨勢，也明確了給排水設(shè)計(jì)在整個建筑設(shè)計(jì)中的重要性。為了能夠不斷提升設(shè)計(jì)的合理性與有效性，亟需在明確BIM 概念的基礎(chǔ)上，通過BIM 技術(shù)的有效運(yùn)用，合理安排施工材料、收集數(shù)據(jù)參數(shù)、完善施工方案，保證給排水設(shè)計(jì)的整體協(xié)調(diào)性。從而為后續(xù)施工提供便利，降低施工的難度和工作量，減少出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更等問題。這樣不僅能夠維護(hù)整個工程的質(zhì)量，還能夠在一定程度上控制施工成本，為建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)利益最大化提供基礎(chǔ)支持。