針對(duì)BIM技術(shù)在綠色建筑給排水工程中的應(yīng)用研究

徐靜 閆祥

蘭州工業(yè)學(xué)院 甘肅 蘭州 730050

引言

建筑工程設(shè)計(jì)施工中，給排水工程關(guān)系到整體工程質(zhì)量安全。我國(guó)建筑規(guī)模不斷提升后，居民對(duì)給排水管線功能的要求也日漸增大，也有越來(lái)越多的新型技術(shù)應(yīng)用在給排水工程設(shè)計(jì)中。BIM技術(shù)是通過(guò)智能化的三維建模，為給排水工程提供可靠的技術(shù)優(yōu)化支持，不僅能夠提升整體工程設(shè)計(jì)效率，也能彌補(bǔ)傳統(tǒng)給排水工程施工中所存在的安全隱患問(wèn)題，使建筑空間得到合理運(yùn)用，給排水管線排布更加合理[1]。

1 BIM技術(shù)在建筑給排水工程中的應(yīng)用意義

1.1 幫助建筑給排水工程綠色設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)

給排水工程設(shè)計(jì)施工關(guān)系到工程投入使用后的居民生活質(zhì)量。隨著我國(guó)建筑水平不斷提升，給排水工程的要求也因此增加，傳統(tǒng)建筑給排水工程設(shè)計(jì)，施工理念已經(jīng)不能滿足當(dāng)前建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)需求，綠色建筑理念在給排水工程項(xiàng)目中的重視程度不斷提升。將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑給排水工程中，能夠利用建筑信息模型的構(gòu)建，了解給排水工程設(shè)計(jì)中需要優(yōu)化的部分，從而幫助實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)理念。BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ讨械膸缀涡畔⑦M(jìn)行拓展描述，對(duì)工程信息完整運(yùn)用，基于BIM模型基礎(chǔ)上，能夠?qū)o排水工程項(xiàng)目的信息獲取更完善，自然能夠從綠色設(shè)計(jì)理念出發(fā)對(duì)給排水工程進(jìn)行優(yōu)化。

1.2 提升建筑給排水工程質(zhì)量安全

BIM技術(shù)應(yīng)用在綠色建筑給排水工程中，最明顯的特征是能夠提升建筑給排水工程質(zhì)量安全。BIM模型能夠幫助發(fā)現(xiàn)綠色建筑給排水工程中各項(xiàng)目的不同關(guān)聯(lián)對(duì)象變化情況，其中某一項(xiàng)目發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的其他項(xiàng)目也能夠及時(shí)作出更新調(diào)整，這樣能夠確保綠色建筑給排水工程設(shè)計(jì)的整體性，也能確保技術(shù)應(yīng)用后使整體工程設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)到一致，幫助提升給排水工程質(zhì)量安全。在施工過(guò)程中，可以根據(jù)BIM模型所構(gòu)建的施工設(shè)計(jì)理念開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)管理，了解綠色建筑給排水工程施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)部分。綠色建筑給排水工程施工是一個(gè)整體項(xiàng)目，在施工設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)某一項(xiàng)目的信息進(jìn)行調(diào)整時(shí)，其他關(guān)聯(lián)性的項(xiàng)目也需要隨之做出改變，否則會(huì)由于信息不一致而影響到工程建設(shè)施工中的質(zhì)量安全，運(yùn)用BIM技術(shù)后在某一項(xiàng)目信息需要更改時(shí)，只需要輸入一次，其他相關(guān)的項(xiàng)目信息也會(huì)隨之自動(dòng)調(diào)整，這樣能夠保障工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段整體信息的一致性。

2 BIM技術(shù)在綠色建筑給排水工程中的應(yīng)用難點(diǎn)與重點(diǎn)

2.1 工程概況介紹

為方便研究BIM技術(shù)在綠色建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，本文在研究中選擇某大型辦公建筑作為工程案例。該建筑處于市區(qū)內(nèi)擬建設(shè)的視覺(jué)產(chǎn)業(yè)園中，工程建設(shè)中的規(guī)劃用地約為76畝。單體建筑面積約為18萬(wàn)㎡，該建筑物共包括地上22層與地下3層，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃中的供水水源選擇為市政兩路供水。在地下車(chē)庫(kù)的泵房中安裝了變頻供水控制裝置，通過(guò)加壓設(shè)備控制，為小區(qū)中的生活飲用提供用水[2]。變頻加壓供水主要是針對(duì)18層至22層之間進(jìn)行，工程內(nèi)部的消火栓系統(tǒng)共分為2個(gè)區(qū)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)分為3個(gè)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。從主體內(nèi)部的排水系統(tǒng)按照功能進(jìn)行模塊區(qū)分，包括衛(wèi)生間排水系統(tǒng)，其中地上通過(guò)重力排至室外，地下排水是借助排污裝置完成。另一部分排水系統(tǒng)是建筑物外部的雨水排水系統(tǒng)，使用虹吸式排水裝置，將雨水集中收集后統(tǒng)一排出。在建筑主體的外部設(shè)置了埋地式的雨水回收利用設(shè)備，將回收到的雨水經(jīng)過(guò)過(guò)濾后再次使用到綠化灌溉，或建筑周邊的道路清洗方面。針對(duì)該工程的給排水項(xiàng)目使用BIM技術(shù)開(kāi)展設(shè)計(jì)，提升給排水項(xiàng)目整體科學(xué)性。使得給排水工程中不同功能部分能夠形成整體，完成整體化設(shè)計(jì)。

2.2 施工設(shè)計(jì)難點(diǎn)

由于本文選擇的建筑案例屬于地標(biāo)性建筑，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性比較高，在建筑的功能劃分中，功能區(qū)數(shù)量龐大。針對(duì)專業(yè)的機(jī)電設(shè)備以及管線進(jìn)行規(guī)劃，排布時(shí)空間較小，需要緊湊排布給排水管線設(shè)計(jì)，需要在圖形繪制時(shí)綜合考慮各管線的細(xì)節(jié)問(wèn)題，以及復(fù)雜性較高局部區(qū)域的質(zhì)量提升方法，需要將施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)部分利用圖紙進(jìn)行展現(xiàn)，綜合以上因素，在考慮過(guò)程中選擇BIM技術(shù)完成給排水管線工程設(shè)計(jì)，應(yīng)用BIM技術(shù)開(kāi)展該工程的給排水項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)。其難點(diǎn)部分在于如何對(duì)施工細(xì)節(jié)進(jìn)行標(biāo)注，通過(guò)方案設(shè)計(jì)達(dá)到強(qiáng)化的效果。一方面，要考慮給排水項(xiàng)目整體功能實(shí)現(xiàn)，另一方面，也要考慮建筑物與周邊市政給排水管線之間的融合。確保所涉及的工程建設(shè)施工方案科學(xué)合理，在實(shí)際落實(shí)過(guò)程中能夠順利完成。不僅要對(duì)排水系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，更要考慮綠色環(huán)保理念，也就是對(duì)廢水的再次利用，雨水屬于中水源，經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，可以直接用于建筑周邊的綠化灌溉或道路沖洗。運(yùn)用BIM技術(shù)開(kāi)展綠色建筑給排水工程設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)這部分雨水的回收利用設(shè)備以及回收利用方式進(jìn)行重點(diǎn)規(guī)劃。

2.3 施工設(shè)計(jì)應(yīng)用重點(diǎn)

將BIM技術(shù)應(yīng)用在案例工程給排水項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，首先要確保工程設(shè)計(jì)方案的直觀性。BIM技術(shù)能夠?qū)⒎桨赣蓚鹘y(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S建筑模型，在這一過(guò)程中，要確保所獲得的各類信息與真實(shí)情況一致，這樣所涉及的工程施工方案更加直觀與準(zhǔn)確。重點(diǎn)針對(duì)立面圖與剖面圖進(jìn)行構(gòu)建，當(dāng)平面布置圖發(fā)生改變時(shí)，也要對(duì)相應(yīng)的立面圖與剖面圖進(jìn)行修正，這樣能夠確保建筑工程設(shè)計(jì)方案的所有信息準(zhǔn)確一致，也能使各板塊之間的信息達(dá)到共享。通過(guò)以上設(shè)計(jì)方法，既能提升建筑方案整體質(zhì)量安全，也能使設(shè)計(jì)人員的工作任務(wù)量得到簡(jiǎn)化，使整個(gè)設(shè)計(jì)流程更加流暢。

除此之外，運(yùn)用BIM技術(shù)開(kāi)展建筑給排水工程，設(shè)計(jì)中還要重點(diǎn)強(qiáng)化不同專業(yè)之間的協(xié)同管理，工程建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)整體任務(wù)，涉及不同專業(yè)、不同領(lǐng)域技能。由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中各專業(yè)工作人員之間的交流溝通缺乏，導(dǎo)致整體設(shè)計(jì)工作時(shí)間浪費(fèi)嚴(yán)重。運(yùn)用BIM技術(shù)要重點(diǎn)針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行解決[3]，在整體設(shè)計(jì)工作上形成綜合性，使不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員能夠運(yùn)用建筑信息模型完成交流溝通，這樣不僅能夠提升整體設(shè)計(jì)效率，也能使工程建筑方案后續(xù)投入使用后更加合理。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑給排水工程中的應(yīng)用

3.1 前期準(zhǔn)備

將BIM技術(shù)應(yīng)用在綠色建筑給排水工程中，首先，需要進(jìn)行前期準(zhǔn)備，前期準(zhǔn)備是決定后續(xù)工程設(shè)計(jì)方案是否能夠落實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵部分。前期準(zhǔn)備包括對(duì)材料進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，開(kāi)展詳細(xì)的前期數(shù)據(jù)收集。在前期工程施工模型制作中，需要根據(jù)給排水項(xiàng)目所涉及的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行材料數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建。包括，施工中所使用到的不同設(shè)備參數(shù)、設(shè)備型號(hào)以及具體數(shù)量等。需要統(tǒng)計(jì)的材料包括管材、噴頭、消防栓、管道附件、閥門(mén)等。通過(guò)前期準(zhǔn)備種構(gòu)件類型的預(yù)先設(shè)計(jì)，完成模型前期準(zhǔn)備。在模型創(chuàng)建中，能夠根據(jù)所設(shè)計(jì)的構(gòu)件類型，自動(dòng)化生成前期材料。收集準(zhǔn)備工程結(jié)束后，可以根據(jù)給排水管道的不同重要程度，設(shè)置對(duì)應(yīng)的顏色，這樣在后續(xù)設(shè)計(jì)中能夠更快速地選擇管道材料[4]。準(zhǔn)備中，也可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)對(duì)應(yīng)的管道進(jìn)行控制時(shí)，管道在設(shè)計(jì)方案中展現(xiàn)出不同的顏色，這樣更容易分辨設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)部分，以及在設(shè)計(jì)中難度可能會(huì)較大的區(qū)域。前期準(zhǔn)備工作充分完成后，正式進(jìn)入到BIM模型創(chuàng)建階段，運(yùn)用前期準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫(kù)以及各類資料進(jìn)行給排水管線施工編排。

3.2 模型創(chuàng)建

BIM施工模型創(chuàng)建階段，要對(duì)給排水管線進(jìn)行協(xié)調(diào)排列，嚴(yán)格遵從避讓原則。避免給排水管線的主要部分都集中在梁底，這樣容易發(fā)生碰撞，要考慮給排水管線設(shè)計(jì)中小管徑避讓大管徑的原則，壓力管道要避讓重力管道的原則，這樣在管線使用時(shí)，彼此之間才不容易產(chǎn)生碰撞與損耗。在管線交叉時(shí)，要盡可能使用上方交叉形式，這樣能最大程度降低使用中的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)管道進(jìn)行設(shè)計(jì)中要盡可能地避開(kāi)風(fēng)管?？梢詫⒅Ч芊?，這樣不僅能夠避免出現(xiàn)碰撞，也能使主管線整體規(guī)劃布置更加合理。針對(duì)走廊、通道等區(qū)域的風(fēng)管進(jìn)行設(shè)計(jì)排布時(shí)，要緊貼梁底的位置進(jìn)行排水管道設(shè)置，在強(qiáng)弱電橋架下要預(yù)先留出閥門(mén)的安裝空間，將閥門(mén)安裝在顯眼處。如果將閥門(mén)安裝在隱蔽處，后續(xù)使用出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，維修更換將難以進(jìn)行?；谝陨显瓌t對(duì)給排水管線模型進(jìn)行創(chuàng)建時(shí)。不僅要考慮管線自身所在位置是否合理，要考慮管線排布后，對(duì)其他管線功能是否造成影響。完成整體模型創(chuàng)建后，需要對(duì)交叉處的管線進(jìn)行排查，考慮所涉及的交叉方案是否合理。

3.3 給排水管線協(xié)調(diào)

針對(duì)給排水管線進(jìn)行協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)師重點(diǎn)針對(duì)特殊復(fù)雜區(qū)域來(lái)開(kāi)展給排水管線排布比較密集的區(qū)域。通常，在人行通道以及吊頂內(nèi)部，這部分空間相對(duì)比較緊張，因此給排水管道排布時(shí)的密集程度也比較大。針對(duì)這部分特殊區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，考慮裝修凈高要求是否能夠滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。管線走向復(fù)雜程度較高時(shí)，要對(duì)疏散通道交匯處的管線進(jìn)行重點(diǎn)排布。這部分建筑在不同功能區(qū)劃分時(shí)形成了一個(gè)交匯點(diǎn)，各類管線在此交匯點(diǎn)處交錯(cuò)排布。要盡量保障管線排布的水平程度，避免出現(xiàn)曲繞設(shè)計(jì)的情況，這樣不僅能夠減少成本，也能降低施工操作時(shí)的難度，給排水管線后續(xù)投入使用后不容易出現(xiàn)故障。盡可能地將復(fù)雜排布管線簡(jiǎn)單化處理，減少管線的交叉排列，對(duì)管線排布空間進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，盡可能預(yù)留更多空間，降低整體排布密集程度。針對(duì)復(fù)雜程度較高的管線排布，可以設(shè)計(jì)出兩種不同模型，對(duì)整體施工操作難度以及成本投入進(jìn)行對(duì)比，選擇最符合成本預(yù)算以及施工能力的。也要針對(duì)特殊區(qū)域的管線排列進(jìn)行預(yù)備施工方案設(shè)計(jì)，一旦前期設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)問(wèn)題，可以快速啟動(dòng)預(yù)備方案，保障施工任務(wù)能夠順利開(kāi)展[5]。

3.4 BIM技術(shù)應(yīng)用效果

最后是，針對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的效果進(jìn)行檢驗(yàn)，考慮所構(gòu)建的模型是否符合工程施工設(shè)計(jì)要求。案例工程中運(yùn)用BIM技術(shù)的軟件建模，發(fā)現(xiàn)在該工程建筑結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)多處復(fù)雜區(qū)域，例如，在辦公室的三層走廊區(qū)域中，由于通道比較狹窄，受凈高限制，管道排布時(shí)的密集程度比較高，出現(xiàn)管道交叉打架的情況，后續(xù)施工操作難度比較大。針對(duì)這部分管線在排布時(shí)，對(duì)整體剖面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮區(qū)域自身空間，重新對(duì)管線進(jìn)行調(diào)整排布。部分給排水管線利用BIM技術(shù)中的三維模型做出了優(yōu)化，設(shè)計(jì)調(diào)整時(shí)管線整體協(xié)調(diào)分布更加合理。在軟件建模中對(duì)給排水管線以及土建條件進(jìn)行碰撞檢測(cè)后，確保管線排布方案達(dá)到協(xié)調(diào)規(guī)劃的效果。在該建筑的四通部分設(shè)計(jì)了一個(gè)大型的獨(dú)立會(huì)議室，層高在4.5m，整體結(jié)構(gòu)跨度比較大，設(shè)計(jì)達(dá)到1米，會(huì)議室內(nèi)有0.5m的高風(fēng)管。利用二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)后，吊頂完成后的凈高不能滿足管線排布要求。使用BIM技術(shù)進(jìn)行軟件建模，對(duì)這部分區(qū)域的凈高信息進(jìn)行反饋，裝修團(tuán)隊(duì)接收到反饋信息后，對(duì)凈高進(jìn)行調(diào)整，使管線布置能夠順利完成。最終所得的管線排布效果以及凈高吊頂效果符合使用單位要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

將BIM技術(shù)應(yīng)用在綠色建筑給排水工程中，能夠提供強(qiáng)大的支持以及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，使不同建筑給排水工程設(shè)計(jì)在要求上能夠符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。給排水工程設(shè)計(jì)充分運(yùn)用BIM建模技術(shù)，能夠?qū)D紙信息進(jìn)行完善，也能對(duì)施工操作發(fā)揮指導(dǎo)作用。通過(guò)三維模型建立，能夠使整體工程設(shè)計(jì)方案更加直觀，在后續(xù)施工操作中也能?chē)?yán)格按照三維圖紙完成復(fù)雜區(qū)域的管線排布，使給排水工程設(shè)計(jì)在質(zhì)量安全以及施工效率上能夠得到提升。