基于建筑智能化技術(shù)的給排水施工應(yīng)用研究

【摘要】為提高建筑給排水施工效率，降低施工成本，文章研究了基于建筑智能化技術(shù)的給排水施工應(yīng)用方法。通過BIM建筑智能化技術(shù)創(chuàng)建給排水模型，在該模型中實(shí)現(xiàn)了給排水管線的避讓及碰撞優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的可實(shí)施性。同時(shí)，借助仿真模擬技術(shù)預(yù)測(cè)施工效果，確保了施工方案的可行性和可靠性。將該智能化技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程中，從多角度評(píng)估該技術(shù)的應(yīng)用效果。研究結(jié)果表明，建筑智能化技術(shù)的應(yīng)用顯著提高了給排水施工的效率和質(zhì)量，降低了施工成本，并優(yōu)化了系統(tǒng)性能，為類似工程的實(shí)施提供了有益參考。

【關(guān)鍵詞】建筑智能化；給排水施工；管線碰撞檢測(cè)

【中圖分類號(hào)】TU75 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）01-0004-03

0 引言

智能化技術(shù)以其高效、精準(zhǔn)、節(jié)能的特點(diǎn)，正逐步改變傳統(tǒng)建筑的設(shè)計(jì)、施工與管理模式。在建筑的各子系統(tǒng)中，給排水系統(tǒng)的施工質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物的使用效果和居住者的生活質(zhì)量[1]。傳統(tǒng)給排水施工通常面臨施工周期長(zhǎng)、工序復(fù)雜、預(yù)留孔洞位置不準(zhǔn)確等問題，不僅增加了施工難度和成本，還可能導(dǎo)致后期使用過程中出現(xiàn)漏水、能耗高等現(xiàn)象。而建筑智能化技術(shù)的引入，為給排水施工提供了新的解決方案[2]。本研究旨在深入探索基于建筑智能化技術(shù)的給排水施工應(yīng)用方法，通過理論分析與實(shí)證研究相結(jié)合的方式，揭示智能化技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用潛力和價(jià)值。

1 建筑智能化技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用

采用建筑智能化技術(shù)（BIM技術(shù)）針對(duì)給排水施工進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)完成后，通過仿真模擬預(yù)測(cè)施工效果，以充分評(píng)估建筑智能化技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用效果。

1.1 BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.1.1 給排水模型協(xié)同與創(chuàng)建

在優(yōu)化建筑給排水設(shè)計(jì)流程中，引入BIM技術(shù)并選擇Revit軟件作為平臺(tái)，能夠顯著提升設(shè)計(jì)效率與協(xié)同作業(yè)能力。在Revit環(huán)境下，通過將鏈接模塊與工作集模塊相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)給排水系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)[3]。

盡管鏈接模塊在處理外部鏈接文件時(shí)存在無法直接編輯內(nèi)部管線的局限，但其特性可用于整合不同專業(yè)（如建筑、結(jié)構(gòu)）的設(shè)計(jì)成果，為給排水設(shè)計(jì)提供全局視角。為克服邊界限制，可以采取策略性規(guī)劃，確保在設(shè)計(jì)初期即與相關(guān)專業(yè)團(tuán)隊(duì)溝通，從而減少后期調(diào)整的需求。此外，利用Revit的視圖管理功能，可以高效瀏覽和參考鏈接文件，提升設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性。工作集模塊通過集中管理權(quán)限和變更，為給排水設(shè)計(jì)提供了高度靈活的協(xié)同環(huán)境。雖然權(quán)限控制和沖突解決可能較為復(fù)雜，但通過制定明確的協(xié)作流程和權(quán)限分配策略，可以顯著降低沖突發(fā)生的頻率。利用Revit的沖突檢測(cè)工具，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的管線沖突，確保設(shè)計(jì)的一致性和可實(shí)施性[4]。同時(shí)，定期舉行工作集同步會(huì)議，有助于團(tuán)隊(duì)成員間的溝通與問題解決。

在模型創(chuàng)建階段，應(yīng)將給排水系統(tǒng)所需的管道、管件、設(shè)備等元素以統(tǒng)一格式加載至Revit的構(gòu)件庫中，確保設(shè)計(jì)元素的標(biāo)準(zhǔn)化和可復(fù)用性。通過細(xì)致調(diào)整“類型屬性”，為不同類別的給排水管線設(shè)定專屬屬性，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)避免頻繁切換CAD與Revit軟件，以減少因視圖不一致導(dǎo)致的錯(cuò)誤。充分利用Revit軟件庫中的資源，如族文件、族類型等，快速構(gòu)建給排水系統(tǒng)模型，并在合適位置精準(zhǔn)放置設(shè)備。

1.1.2 建筑給排水管線避讓及碰撞優(yōu)化

為優(yōu)化建筑給排水管線布局，需要在BIM給排水模型中展開分析?？紤]建筑高度限制、功能區(qū)域劃分等因素，并結(jié)合建筑設(shè)計(jì)圖紙中的吊頂布局設(shè)計(jì)，首先計(jì)算出室內(nèi)凈高高度，作為管線布置高度的基礎(chǔ)。具體室內(nèi)凈空高度可通過式（1）進(jìn)行計(jì)算。

L = C-K " " " " （1）

式中：L為室內(nèi)凈空高度；C為層高；K為樓板厚度。

然后，依據(jù)建筑的整體結(jié)構(gòu)框架，分析管線是否可能穿越大梁等承重結(jié)構(gòu)。對(duì)于這類情況，可以通過水平方向上的微調(diào)來避開這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，確保管線布局既滿足功能需求，又不損害建筑結(jié)構(gòu)的安全性[5]。

鑒于不同給排水管線在系統(tǒng)中的重要性與功能差異，在同一空間布局時(shí)，必須制定差異化的避讓策略。這種策略不僅有助于優(yōu)化管線布局，還能顯著提升建筑內(nèi)部空間的有效利用率，減少不必要的資源浪費(fèi)。

需要注意的是，由于各專業(yè)在設(shè)計(jì)初期通常基于獨(dú)立的二維圖紙進(jìn)行工作，因此在BIM集成模型中，各管線之間的碰撞風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。為解決這一問題，需要在BIM環(huán)境中實(shí)施全面的碰撞檢測(cè)，本文設(shè)計(jì)建筑給排水管線碰撞檢測(cè)流程如圖1所示。

按照?qǐng)D1的流程，本文實(shí)施了給排水管線的碰撞檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別并定位設(shè)計(jì)中潛在的錯(cuò)誤位置。在這一過程中，常見的碰撞誘因包括但不限于管徑標(biāo)注的疏忽、管線布局的邏輯不合理，以及不同專業(yè)管線間的空間協(xié)調(diào)失當(dāng)。在碰撞檢測(cè)過程中，利用BIM技術(shù)將建筑給排水、暖通、電氣等各專業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集成至同一模型中，確保所有管線信息準(zhǔn)確無誤且全面覆蓋。啟動(dòng)BIM軟件的碰撞檢測(cè)模塊，對(duì)模型中的給排水管線與其他專業(yè)管線進(jìn)行三維空間交叉檢查，自動(dòng)識(shí)別并標(biāo)記出潛在的碰撞點(diǎn)。然后，對(duì)檢測(cè)出的碰撞進(jìn)行分類，如管徑?jīng)_突、布局不合理、空間占用重疊等，進(jìn)一步分析每類碰撞的具體原因，如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的誤用、溝通不足或設(shè)計(jì)階段的先后順序不當(dāng)[6]。

針對(duì)碰撞檢測(cè)過程中出現(xiàn)的問題，本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的解決方案。對(duì)于管徑標(biāo)注錯(cuò)誤的問題，通過核查設(shè)計(jì)圖紙與BIM中的管徑標(biāo)注，發(fā)現(xiàn)差異后及時(shí)修正，確保所有管線規(guī)格與設(shè)計(jì)意圖一致。針對(duì)消火栓水平管道與暖通管道碰撞的情況，采用空間優(yōu)化策略，如將消火栓管道微調(diào)至更低位置，緊貼通風(fēng)管道下方，并在接觸面增設(shè)防護(hù)鍍層，以保護(hù)管線免受侵蝕，同時(shí)避免相互干擾。對(duì)于消火栓水平管道與電氣管線沖突的問題，采取垂直空間分隔策略，將消火栓管道沿天花板邊緣上移，形成獨(dú)立的走線通道，確保電氣管線的安全間距和有效散熱，同時(shí)不影響消防設(shè)施的正常使用。對(duì)于因布局不合理導(dǎo)致的碰撞問題，需要重新審視管線路徑，利用BIM的三維可視化優(yōu)勢(shì)進(jìn)行多次模擬調(diào)整，直至找到既滿足功能需求又避免相互碰撞的最優(yōu)布局方案。通過細(xì)致的檢測(cè)流程和針對(duì)性的解決方案，不僅能有效發(fā)現(xiàn)并解決建筑給排水管線設(shè)計(jì)中的碰撞問題，還能進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的合理性和空間利用率。

1.1.3 給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)出圖

在完成給排水管線的優(yōu)化布局后，進(jìn)入生成精確且符合建筑工程設(shè)計(jì)規(guī)范的設(shè)計(jì)圖紙階段。為提升設(shè)計(jì)圖的質(zhì)量與實(shí)用性，可在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上，融合Revit軟件的先進(jìn)功能，制定一套更高效、精準(zhǔn)的出圖流程。具體流程如下。

1）BIM構(gòu)建與細(xì)化。在Revit環(huán)境中，基于優(yōu)化后的管線布局，進(jìn)一步細(xì)化和完善給排水BIM，確保所有管道、閥門、附件等組件的精確性與完整性。

2）出圖需求明確。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目的具體要求，明確給排水設(shè)計(jì)圖的出圖內(nèi)容與深度，包括但不限于管線走向、管徑標(biāo)注、設(shè)備位置、安裝高度等詳細(xì)信息。

3）標(biāo)記庫與圖框定制。創(chuàng)建專用的給排水管線標(biāo)記庫，包括各種管道類型、閥門符號(hào)及必要注釋。同時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目需求定制圖框模板，包括項(xiàng)目名稱、比例尺、圖號(hào)、日期等基本信息。

4）視圖配置與圖元顯示優(yōu)化。在Revit中設(shè)置合適的視圖范圍、比例尺及圖元顯示樣式，確保設(shè)計(jì)圖中的管線、設(shè)備清晰可見，同時(shí)減少不必要的視覺干擾。

5）管道標(biāo)記與注釋添加。利用Revit的標(biāo)記工具對(duì)模型中的給排水管道進(jìn)行逐一標(biāo)記，包括管徑、流向、材質(zhì)等信息，并在適當(dāng)位置添加必要的文字注釋，說明特殊設(shè)計(jì)要點(diǎn)和施工注意事項(xiàng)。

6）圖框信息填充與校核。將項(xiàng)目相關(guān)的所有信息準(zhǔn)確無誤地填寫至圖框內(nèi)，包括但不限于設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)人員、審核人員、日期等。然后，對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行全面校核，確保所有標(biāo)記、注釋及圖框信息準(zhǔn)確無誤。

7）CAD格式導(dǎo)出與后期處理。利用Revit的導(dǎo)出功能，將設(shè)計(jì)圖以CAD兼容格式導(dǎo)出。在CAD軟件中，對(duì)導(dǎo)出的圖紙進(jìn)行必要的后期處理，如加粗線條、調(diào)整文字等，以符合項(xiàng)目或行業(yè)的出圖規(guī)范。

1.2 基于仿真模擬技術(shù)的施工效果預(yù)測(cè)

為評(píng)估該建筑智能化技術(shù)的施工效果，可以在仿真軟件中模擬施工過程，預(yù)測(cè)施工效果。預(yù)測(cè)過程中，首先收集項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括建筑設(shè)計(jì)圖紙、施工計(jì)劃、材料清單、設(shè)備信息、人員配置等。然后根據(jù)收集的數(shù)據(jù)構(gòu)建項(xiàng)目的三維數(shù)字化模型。

在仿真軟件中設(shè)置相關(guān)參數(shù)和約束條件，如裝配工人數(shù)量、機(jī)械設(shè)備效率、物料運(yùn)輸時(shí)間、天氣條件等。基于構(gòu)建的三維模型，利用仿真軟件模擬整個(gè)施工過程，包括材料運(yùn)輸、構(gòu)件安裝、施工機(jī)械操作和人員協(xié)同作業(yè)等所有相關(guān)細(xì)節(jié)。通過仿真模擬，進(jìn)行施工效果預(yù)測(cè)，具體預(yù)測(cè)結(jié)果如表1所示。

通過表1數(shù)據(jù)可知，采用本文設(shè)計(jì)的建筑智能化技術(shù)進(jìn)行給排水施工仿真模擬后，人力資源利用率、材料周轉(zhuǎn)率均可以保持較高的預(yù)測(cè)結(jié)果，而預(yù)算偏差、管線碰撞概率以及事故發(fā)生率均低于2%，說明該技術(shù)可有效保障施工質(zhì)量?；谶@一施工效果預(yù)測(cè)結(jié)果，可開展正式給排水施工設(shè)計(jì)。

2 項(xiàng)目分析

2.1 工程概況

某城市綜合項(xiàng)目地上4層，地下2層，總建筑面積約26 704 m2。項(xiàng)目涉及主體建設(shè)、給排水、消防、電氣及裝修裝飾等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，其中給排水與消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，本文應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化給排水施工設(shè)計(jì)流程，通過創(chuàng)建精確的給排水系統(tǒng)模型模擬施工過程，預(yù)測(cè)潛在問題，并提前規(guī)劃解決方案，確保施工效率與質(zhì)量。

2.2 技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)估

2.2.1 施工效率提升

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，利用BIM技術(shù)模擬所選建筑給排水系統(tǒng)的施工過程，包括管道安裝、設(shè)備調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)。通過這一模擬過程，使施工人員能夠在實(shí)際施工前熟悉整個(gè)流程，從而提前規(guī)劃施工方案，提高施工效率。BIM技術(shù)提供的精確尺寸和位置信息，使施工人員可以據(jù)此進(jìn)行精準(zhǔn)施工，減少了施工誤差和材料浪費(fèi)。此外，通過與施工進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合，相關(guān)人員能實(shí)時(shí)跟蹤施工進(jìn)度。并通過對(duì)比實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整施工方案和資源配置，確保項(xiàng)目按時(shí)完成。具體來說，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了管道安裝時(shí)間縮短15%，整體施工效率提升20%。

2.2.2 成本節(jié)約

建筑智能化技術(shù)的應(yīng)用顯著減少了施工過程中的返工現(xiàn)象。該項(xiàng)目通過BIM技術(shù)的碰撞檢測(cè)和設(shè)計(jì)優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)并解決了20處設(shè)計(jì)沖突，避免了相應(yīng)的返工，節(jié)約了約10%的施工成本。利用BIM技術(shù)精確計(jì)算給排水系統(tǒng)所需的材料種類和數(shù)量，減少了5%的材料浪費(fèi)，進(jìn)一步降低了成本。通過優(yōu)化材料使用方案，實(shí)現(xiàn)了材料成本的有效控制。此外，建筑智能化技術(shù)提高了項(xiàng)目管理的效率和準(zhǔn)確性，減少了因信息不對(duì)稱和溝通不暢導(dǎo)致的資源浪費(fèi)和成本增加，實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目成本的有效控制。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)建筑智能化技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討，分析了該技術(shù)在提升施工效率、降低施工成本等方面的顯著效果。研究結(jié)果表明，在建筑智能化技術(shù)的支持下，給排水施工的效率得到了顯著提高。通過預(yù)裝模塊化組件、精準(zhǔn)預(yù)留預(yù)埋件和孔洞等措施，減少了施工過程中的復(fù)雜工序和返工現(xiàn)象，縮短了施工周期。未來，給排水系統(tǒng)將更加智能化、高效化和可持續(xù)化，為城市的建設(shè)發(fā)展提供可靠支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 王和中.智能化建筑給排水系統(tǒng)的應(yīng)用研究：以A項(xiàng)目為例[J].房地產(chǎn)世界，2024（2）：158-160.

[2] 王存健，陳超.建筑給排水工程中智能化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].水上安全，2024（15）：70-72.

[3] 張雨童.建筑智能化技術(shù)在建筑給排水工程中的應(yīng)用初探[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2024（4）：34-36.

[4] 陳娟.建筑給排水工程中智能化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（13）：267-269.

[5] 張超.智能化技術(shù)在建筑給排水工程中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（10）：119-122.

[6] 劉立慧，袁永.建筑給排水工程中智能化技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)建設(shè)信息化，2022（14）：60-61.

[作者簡(jiǎn)介]張榮赟（1990—），男，蘭州人，本科，工程師，研究方向：給排水、采暖、機(jī)電工程。