簡析BIM技術(shù)在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用

摘"要：為了進一步發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用價值，本文在簡單闡述BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，重點圍繞建筑給排水工程設(shè)計措施及BIM技術(shù)在給排水設(shè)計中的實踐應(yīng)用展開探討。希望通過本文分析可以為同行提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑給排水；工程設(shè)計文章編號：2095-4085（2024）05-0096-03

0"引言

BIM技術(shù)是信息社會的產(chǎn)物，是先進信息技術(shù)的代表，該技術(shù)憑借著自身可視化、模擬性等優(yōu)點逐漸在建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用。在建筑給排水工程設(shè)計中合理應(yīng)用BIM技術(shù)能夠顯著提高給排水工程設(shè)計水平。

1"BIM技術(shù)的優(yōu)勢

1.1"確保設(shè)計方案科學合理

首先，設(shè)計人員利用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)三維建模，進而將設(shè)計意圖通過模型表達，得到清晰直觀的結(jié)果。這不僅可以幫助工程師更準確地掌握各工程構(gòu)件及結(jié)構(gòu)參數(shù)，而且可以有效避免傳統(tǒng)設(shè)計圖紙變更后不能快速精確修正的難題。由于三維模型可視化、數(shù)字化等優(yōu)點，使建設(shè)工程項目各子系統(tǒng)及各種管道更加精確、全面，從而可方便后期的施工管理和維修。BIM技術(shù)的應(yīng)用，使各個模塊之間的信息交換與共享更加方便高效。其次，為確保整個建設(shè)項目的各項工作能夠順利進行，必須對整個建設(shè)項目實行精細化管理，從施工進度、材料采購到安全等各方面進行全面的保障。在后續(xù)發(fā)生設(shè)計變更時，設(shè)計師調(diào)整某一項參數(shù)后與之相關(guān)聯(lián)的模塊信息能夠?qū)崿F(xiàn)自動化更新，從而確保了數(shù)據(jù)的一致性，為后續(xù)準確、有效地開展給排水工程設(shè)計和施工提供了支持?？梢姡珺IM技術(shù)的應(yīng)用可以保證更加清晰、高效、快捷地完成方案設(shè)計，進而提高了給排水工程施工的整體效益與質(zhì)量［1］。

1.2"有利于部門協(xié)同管理

在設(shè)計階段，各專業(yè)人員必須密切配合，才能保證項目的順利進行。相較于傳統(tǒng)通信方式，BIM技術(shù)的融合帶來了更高效的信息傳遞模式，打破了傳統(tǒng)時空限制，為數(shù)據(jù)信息處理與規(guī)劃開辟了新的思維路徑，有效防止了工程設(shè)計階段的延誤現(xiàn)象。各工程部人員可依托統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺，對數(shù)據(jù)進行精準建模，實現(xiàn)高效溝通，以確保部門之間順暢協(xié)作，從而顯著提升設(shè)計數(shù)據(jù)的準確性。

1.3"便于設(shè)計方案評估

BIM技術(shù)在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用可以高效發(fā)揮各類軟件和技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。能夠綜合VR及大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術(shù)，提高技術(shù)人員分析數(shù)據(jù)解決問題的能力，實現(xiàn)總體設(shè)計效率和科學性的提升，為后續(xù)工程施工提供精準的數(shù)據(jù)信息，進而提升建筑給排水設(shè)計的科學性。

2"BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用

2.1"優(yōu)化管線綜合設(shè)計布局

在建筑工程給排水設(shè)計中，各種排水管道的規(guī)劃、布置是設(shè)計工作中的重點。只有精心規(guī)劃管道的布置，才能確保給排水工程在施工過程中滿足各類需求，并最大程度地降低線路誤差。而在給排水系統(tǒng)設(shè)計中，如何挑選合適的施工環(huán)境與場地，無疑是極具挑戰(zhàn)性的難題。傳統(tǒng)的二維平面圖設(shè)計需要繪制大量的圖面數(shù)據(jù)，且視圖的連續(xù)疊合效果給工程人員帶來了不便。而通過BIM技術(shù)的有效融合，工作人員能夠通過三維仿真建模的方式采集給排水工程現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息，分析處理相關(guān)問題，達到設(shè)計方案優(yōu)化的目的。在管道安裝施工階段，設(shè)計人員憑借BIM技術(shù)，能夠精準審核并計算給排水系統(tǒng)以及開挖渠道的布局空間與走向。確保所有根據(jù)設(shè)計方案確定的指標均符合相關(guān)規(guī)范要求，進而保障整個工程的安全穩(wěn)定運行。根據(jù)三維建模得到的參數(shù)，工程技術(shù)人員可以進一步規(guī)劃下一步施工活動，提前對后續(xù)可能出現(xiàn)的問題采取防控辦法。設(shè)計人員利用該模型繪制出的工程圖與實際情況相吻合，能精確地顯示各部分之間的連接關(guān)系，使施工人員更好地把握整個管線系統(tǒng)。相關(guān)工作者可以借助先進軟件技術(shù)的優(yōu)勢，以更直觀、更全面的方式反映各項目管線的狀態(tài)，規(guī)避特殊施工環(huán)境中的障礙物等問題，以滿足建筑工程給排水用水需求［2］。

2.2"管道分區(qū)設(shè)計

由于高層建筑樓層高，居住空間多，對供水面積及水壓要求也比較高。為解決此問題，建議在給排水管道安裝時采取分段敷設(shè)的方法。在給排水分區(qū)設(shè)計中，為了保證設(shè)計方案的可行性，設(shè)計人員可以采用BIM模型，對可能出現(xiàn)的問題進行有效的預(yù)測，進而做出相應(yīng)的調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，再對管線進行合理地劃分，以達到節(jié)約資源的目的。

2.3"給排水消防栓設(shè)計中的應(yīng)用

給排水消防栓是高層建筑給排水設(shè)計中非常重要的一環(huán)，關(guān)系到后續(xù)建筑物的安全使用。因此，設(shè)計師應(yīng)綜合考慮各樓層布局及各類管線形式，充分利用BIM技術(shù)對消防栓等相關(guān)設(shè)備進行監(jiān)測與管理。消防栓系統(tǒng)必須根據(jù)當?shù)貙嶋H情況進行精準設(shè)置，以確保消防系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其滅火作用，實現(xiàn)高效安全的防護效果。消防栓的設(shè)計應(yīng)嚴格按照消防標準及規(guī)范進行，合理選擇各類消防器材的型號、參數(shù)及性能。

2.4"模擬現(xiàn)場施工

建筑給排水工程設(shè)計涉及各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)、場地布置和施工組織等方面的問題。只有通過科學的方法與手段控制這些因素，才能有效提高整個建設(shè)項目規(guī)劃設(shè)計的合理性。設(shè)計人員運用BIM技術(shù)實現(xiàn)了對實際施工環(huán)境的模擬，并可據(jù)此調(diào)整施工圖紙。BIM技術(shù)還可以對施工現(xiàn)場進行模擬，使設(shè)計人員能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決存在的問題。在傳統(tǒng)建筑給排水工程設(shè)計中，一旦涉及變更，往往需要重新進行設(shè)計，這無疑會對給排水工程的造價帶來較大的影響。而BIM技術(shù)的應(yīng)用可以對施工全過程進行仿真。通過BIM技術(shù)仿真施工，設(shè)計者可以及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計中存在的問題，降低工程變更發(fā)生的概率，節(jié)約成本。在建筑給排水工程設(shè)計中，由于很多設(shè)計方案不夠全面，在實際施工中可能會出現(xiàn)各種各樣的問題。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，則能及時發(fā)現(xiàn)并解決施工方案中存在的問題，使其更加有效的識別與解決［3］。

3"案例分析

3.1"工程概況

某項目為一棟商住混合型建筑，總建筑面積約為35 284.25m2。地上30層，1～5層為商業(yè)裙房，6～30層為住宅；地下2層，1層為商業(yè)用房，2層為車庫。

在該工程中，設(shè)計人員采用BIM技術(shù)開展給排水專業(yè)設(shè)計。首先，設(shè)計人員借助該系統(tǒng)詳細計算給排水系統(tǒng)各項參數(shù)內(nèi)容，比如給排水方式、水壓管道選材、布設(shè)位置等。該項目為商住混合建筑，給排水設(shè)計難度偏大，要同時達到住宅和商業(yè)給排水需求。此外，對建筑消防系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計，包括消防栓水系統(tǒng)、自動灑水系統(tǒng)等。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計中，經(jīng)常要利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)對建筑的各個相關(guān)內(nèi)容進行繪制，例如，地下停車場、商業(yè)區(qū)域以及高層建筑的消防布置等。通過采用BIM技術(shù)，則可以將整個建筑的消防系統(tǒng)進行三維建模，從而使消防栓的給水系統(tǒng)及自動噴淋系統(tǒng)的布置和連接等細節(jié)都能更直觀的看到。同時，該技術(shù)還能檢測出管路與接頭間可能發(fā)生的碰撞，從而對設(shè)計路線進行優(yōu)化。

3.2"給排水系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1"預(yù)留洞和預(yù)埋套管設(shè)置

預(yù)留洞、預(yù)埋套管的主要作用是為管道埋設(shè)提供基礎(chǔ)環(huán)境，其既可對原有管道進行加固，又可方便后續(xù)新老管道的連接。由于該工程樓層偏高，而給排水系統(tǒng)又占有重要地位，因此排水管道預(yù)留洞的位置預(yù)設(shè)是比較困難的。排水孔的設(shè)計通常與建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)及承壓結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。在施工超高前，設(shè)計人員要對其受力進行精確標定，并預(yù)先確定預(yù)留洞的具體位置及管道材料。為防止管道壓力過大引起爆破和沉降，管道預(yù)留洞一般設(shè)在承重墻內(nèi)，且管線上方凈高應(yīng)大于超高建筑物沉降。

在確定了預(yù)留洞的準確位置后，設(shè)計人員需在建筑物地下室的外部結(jié)構(gòu)中安裝一個預(yù)埋套管，要垂直穿過建筑物的結(jié)構(gòu)，并且應(yīng)在管道的外側(cè)加一個套管［4］。

3.2.2"BIM技術(shù)管道鋪設(shè)及主管道設(shè)計

在設(shè)置好預(yù)留孔和埋設(shè)套管后，結(jié)合BIM技術(shù)，對建筑物給排水管道及主要管線進行了設(shè)計。設(shè)計人員利用BIM技術(shù)可視化的方法，對管線規(guī)劃過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行采集和分析，并利用BIM技術(shù)對管線進行定位，從而確定管線的具體位置。設(shè)計人員依據(jù)設(shè)計圖確定各節(jié)點之間的相互關(guān)系，繪制三維模型圖，然后利用造型軟件將各管道連接為一體，從而實現(xiàn)管線施工的管理和控制。建筑物之間的給排水管線都是單向敷設(shè)的，而超高層建筑用水量大，因此需要對連接方式進行適當調(diào)整。

主管道是連接整棟建筑的核心水管，在設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)施工和給排水要求，合理搭接施工。

首先，以5～5.5t的標準范圍為基準設(shè)定水量限值標準。但該標準調(diào)節(jié)能力不強，且可能對單根排水管道造成較大壓力。因此，在管線敷設(shè)與接駁過程中，可適當優(yōu)化與調(diào)整限制用水量標準，適當擴大其覆蓋面，可保證覆蓋范圍在3～4.5t之間。其次，通過合理調(diào)整排水口與建筑物之間的距離，可以有效調(diào)控水壓，進而實現(xiàn)降低水壓差的目標。由于建筑中有大量的排水管，如果直接采用單向排水方式，不僅會導致管網(wǎng)堵塞，而且還會影響建筑的整體功能與美感。通過實測發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行管網(wǎng)排水循環(huán)轉(zhuǎn)換率僅為3.2，已不能滿足管網(wǎng)對大量建筑排水的要求，需進行相應(yīng)的調(diào)整與擴建。經(jīng)過深入的計算與分析，成功確定了最優(yōu)管徑及最小流量，并在實際應(yīng)用中取得了顯著成效。在管道布置過程中，設(shè)計人員充分考慮了實際要求與規(guī)范，將初始限值設(shè)定為2.03，并力求將其控制在1.7以下。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員利用BIM技術(shù)精準定位超高建筑物的主管線，并對主管線的敷設(shè)與布置進行了全面分析。同時，在管線上布置了多個傳感器，借助信號傳輸模塊實現(xiàn)了信息的實時共享，確保了各監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集的一致性。此外，還在主配管兩側(cè)增設(shè)了閥門，以便更有效地隔離故障點，確保主管線穩(wěn)定運行。

3.2.3"管道支吊架安裝及室內(nèi)支管多層級搭接

管線吊架的主要作用是加強主要管線的穩(wěn)定性，應(yīng)置于管線的核心處。對于不同長度、直徑的管線，其安裝間距是不一樣的，可采用“分段”的方法進行處理。設(shè)計中，各層均需配一條主排水管道，并保證各分區(qū)的主管道和支管道連通，形成一個完整的給排水集合點。應(yīng)加強閥門安裝，提高單點故障隔離效果，以保證既滿足檢修、維修的方向性規(guī)范，又能滿足日常用水需要［5］。

3.2.4"BIM管線斷面及附件設(shè)置

在實際工程中，往往是將管道布置成一面或幾面，這樣才能保證各個部位的銜接與協(xié)調(diào)，使整個體系更美觀、更實用。一般而言，在設(shè)計過程中，管線排布應(yīng)遵循從上至下的原則進行布局，依次為熱水回水管、熱水供水管、給水管、熱力供水管以及熱力回水管等。DN25自動排放閥安裝在管線的某些高點，DN50排放閥安裝在開始和結(jié)束的最低位置。通過BIM技術(shù)的綜合運用，可以看到管道中的水源具有自動回流的功能。另外，當管線經(jīng)過結(jié)構(gòu)變形縫時，也需在管線上加裝不銹鋼管。為了防止管道變形破壞，一般要求將壓力控制在1.0MPa以上。

為進一步提升超高層建筑給水排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本項目將BIM技術(shù)應(yīng)用于城市給水排水系統(tǒng)的可視化設(shè)計中。在管線易損部位增設(shè)附加附件，以避免管線因膨脹或剪切而損壞周邊管線，從而創(chuàng)造更安全、更穩(wěn)定的給排水環(huán)境。

3.3"碰撞檢查

應(yīng)通過分析工程圖紙和對比三維掃描數(shù)據(jù)，確定該管道是否需要更換。通過BIM技術(shù)的可視化建模，設(shè)計團隊及時發(fā)現(xiàn)了問題所在（見圖1）左側(cè)。隨后采用了其它的加固方式，并按照右側(cè)所示方案進行安裝，保證了管與梁間的間隙為100mm，與墻的間隙為70mm，從而有效解決了管道轉(zhuǎn)接的難題。設(shè)計人員利用可視化建模能夠處理整體管線，使各管線在BIM模型中的具體狀態(tài)一目了然，可及時發(fā)現(xiàn)和糾正線路交疊問題。

4"結(jié)語

BIM技術(shù)已在高層建筑給排水設(shè)計中發(fā)揮了重要作用，極大地提高了給排水設(shè)計的質(zhì)量和效益。今后，需要不斷加強BIM技術(shù)的普及與應(yīng)用，并不斷優(yōu)化與創(chuàng)新BIM技術(shù)，才能更高效地提高高層建筑給排水設(shè)計的質(zhì)量，促進建筑行業(yè)的長期發(fā)展。

參考文獻：

［1］賈靜利.BIM技術(shù)在建筑室內(nèi)給排水設(shè)計中的應(yīng)用探討［J］.工程與建設(shè)，2022，36（5）：1321-1322，1498.

［2］王雅.BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用［J］.工程技術(shù)研究，2022，7（11）：191-193.

［3］張麗朵.分析BIM技術(shù)在給排水設(shè)計中的應(yīng)用［J］.中國建筑裝飾裝修，2022（7）：53-55.

［4］史永強.高層建筑給排水設(shè)計技術(shù)與完善措施探析［J］.中國建筑裝飾裝修，2022（4）：92-93.

［5］張琳.BIM技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用分析［J］.工程與建設(shè)，2022，36（1）：82-83，86.