基于BIM技術(shù)的建筑給排水設(shè)計(jì)運(yùn)用探析

1前言

當(dāng)前，城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)使各大城市建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性呈現(xiàn)上升趨勢，導(dǎo)致傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)方法很難充分滿足現(xiàn)代建筑的運(yùn)行需求，對居民居住體驗(yàn)造成負(fù)面影響。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，將BIM技術(shù)靈活應(yīng)用于建筑給排水設(shè)計(jì)能夠有效識別并解決設(shè)計(jì)中的潛在問題，提高設(shè)計(jì)方案的合理性，使其更加貼合實(shí)際工程需求，從而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)具備強(qiáng)大的信息集成性，能夠在統(tǒng)一的數(shù)字模型中集成建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從而為設(shè)計(jì)人員提供全面準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。利用三維模型，設(shè)計(jì)人員可以精準(zhǔn)查看管道與建筑物其他系統(tǒng)的相互關(guān)系，提前發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。BIM技術(shù)為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供協(xié)同作業(yè)的平臺，設(shè)計(jì)人員、施工單位、運(yùn)營管理人員可以共享同一模型，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新與信息交流，提高各方協(xié)作效率，避免信息孤島現(xiàn)象。BIM技術(shù)能夠構(gòu)建全生命周期的數(shù)字化模型，使建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等階段得以貫通，提供從設(shè)計(jì)初期到運(yùn)營階段的全過程數(shù)據(jù)支持。

3基于BIM技術(shù)的建筑給排水設(shè)計(jì)流程

3.1項(xiàng)目準(zhǔn)備階段

在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，需進(jìn)行項(xiàng)目的需求分析，明確建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，對水源供應(yīng)、排水管網(wǎng)布置等關(guān)鍵要素進(jìn)行詳細(xì)確認(rèn)，BIM建模前項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)收集并整理建筑及周邊環(huán)境的各類數(shù)據(jù)，為后續(xù)建模提供基礎(chǔ)。同時(shí)，依據(jù)項(xiàng)目規(guī)模，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)確定BIM模型的建立范圍，制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范，確保模型的一致性。在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段還需完成BIM技術(shù)平臺的選擇與搭建，確保設(shè)計(jì)人員與各方的協(xié)同工作順暢進(jìn)行，所有參與方需明確信息共享的接口，使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)無縫傳遞，為后續(xù)各階段的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

3.2模型創(chuàng)建階段

在模型創(chuàng)建階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目需求，利用BIM軟件進(jìn)行建筑給排水系統(tǒng)的三維建模，建立建筑物的整體三維模型。建筑給排水系統(tǒng)的管道布置應(yīng)結(jié)合建筑物層高和功能區(qū)域合理規(guī)劃，確保各類管道系統(tǒng)的空間布局無沖突，且符合建筑規(guī)范要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對給水、排水、雨水等不同系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)建模，確保每個(gè)系統(tǒng)的管道直徑、管材、流速等參數(shù)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)能夠?qū)艿缐毫p失、流量分布進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與驗(yàn)證，幫助設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)缺陷。模型創(chuàng)建過程中，需關(guān)注設(shè)備設(shè)施的精確布置，確定水泵、閥門的安裝位置，確保其與管道系統(tǒng)的兼容性。表1為某建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.3設(shè)計(jì)優(yōu)化階段

在設(shè)計(jì)優(yōu)化階段，設(shè)計(jì)人員需利用BIM模型進(jìn)行詳細(xì)的碰撞檢測，解決管道、設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)之間存在的空間沖突，確保各類管線與建筑其他設(shè)施的協(xié)調(diào)性。在優(yōu)化過程中，需充分考慮管道材質(zhì)、閥門配置等方面的經(jīng)濟(jì)性，降低施工成本，從而提高建筑給排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，確保其在長期運(yùn)行中的可靠性。BIM技術(shù)可以模擬不同使用情景進(jìn)行系統(tǒng)的負(fù)荷測試，確保設(shè)計(jì)方案在不同條件下均能滿足建筑給排水系統(tǒng)的功能要求。

3.4成果輸出階段

在成果輸出階段，需根據(jù)項(xiàng)目要求輸出建筑給排水系統(tǒng)的二維施工圖，確保各類管道與設(shè)備的安裝位置準(zhǔn)確無誤。BIM模型中的三維數(shù)據(jù)也需導(dǎo)出，作為施工及后期維護(hù)管理的依據(jù)，確?，F(xiàn)場施工人員能夠直觀清晰地理解設(shè)計(jì)意圖并依據(jù)精確的三維模型進(jìn)行施工。針對建筑給排水系統(tǒng)的性能要求，成果輸出階段需提供流量計(jì)算、壓力損失等相關(guān)水力分析報(bào)告，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足各項(xiàng)運(yùn)行規(guī)范。同時(shí)設(shè)計(jì)人員需提供詳細(xì)的材料清單，制定工程量清單，確保后續(xù)采購與施工按照精確的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

4基于BIM技術(shù)的建筑給排水設(shè)計(jì)運(yùn)用

4.1可視化設(shè)計(jì)

在建筑給排水設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)高效的可視化設(shè)計(jì)，需在項(xiàng)目初期建立詳細(xì)的建筑三維模型，確保建筑結(jié)構(gòu)、空間分布等信息準(zhǔn)確反映。設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)建筑給排水系統(tǒng)的功能需求精確設(shè)置各類管道走向，并運(yùn)用BIM軟件的實(shí)時(shí)渲染功能生成高精度的三維模型，使設(shè)計(jì)方案能夠在可視化平臺上進(jìn)行直觀展示。在可視化設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注不同系統(tǒng)之間的空間關(guān)系，利用BIM技術(shù)的碰撞檢測功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正管道與建筑結(jié)構(gòu)之間的沖突，確保各管道系統(tǒng)得到合理布置。為提高設(shè)計(jì)的可操作性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用BIM技術(shù)生成動畫模擬，展示給排水系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的運(yùn)行情況，以動態(tài)演示的方式幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)理解系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將三維模型中的關(guān)鍵信息轉(zhuǎn)化為二維平面圖，保留足夠的空間信息，使施工人員能夠在現(xiàn)場準(zhǔn)確識別管道安裝的位置，明確施工順序，并利用BIM平臺實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的可視化，幫助設(shè)計(jì)人員與其他相關(guān)方高效進(jìn)行協(xié)同工作，減少設(shè)計(jì)變更，確保建筑給排水系統(tǒng)的安裝與后期維護(hù)更加便捷。

4.2參數(shù)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以建立參數(shù)化模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的高效調(diào)整。設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確建筑給排水系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，利用BIM平臺的參數(shù)化建模工具將相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化為模型的輸入變量，構(gòu)建靈活可調(diào)的模型體系。設(shè)計(jì)人員可以在此基礎(chǔ)上根據(jù)不同設(shè)計(jì)需求快速調(diào)整模型各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)時(shí)觀察設(shè)計(jì)變化對系統(tǒng)性能的影響。在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需合理設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，根據(jù)建筑層高及管道布置要求自動調(diào)整管道走向，確保設(shè)計(jì)的合理性。參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠自動優(yōu)化管道系統(tǒng)，調(diào)整管道直徑，優(yōu)化給排水系統(tǒng)的流體力學(xué)性能，確保水流暢通，壓力損失最小，同時(shí)也可以提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在復(fù)雜的建筑項(xiàng)目中，參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠提升管道布局的靈活性，降低設(shè)計(jì)調(diào)整的時(shí)間成本，設(shè)計(jì)人員可以在施工階段調(diào)整輸入的參數(shù)，快速生成符合現(xiàn)場需求的施工圖紙，確保施工過程中的管道安裝精度。設(shè)計(jì)人員可以利用參數(shù)化設(shè)計(jì)對不同系統(tǒng)進(jìn)行多方案對比，分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為最終決策提供數(shù)據(jù)支持，使建筑給排水設(shè)計(jì)精準(zhǔn)響應(yīng)復(fù)雜項(xiàng)目需求，并在不同階段靈活調(diào)整設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)的可行性。

4.3材料表統(tǒng)計(jì)

材料表統(tǒng)計(jì)是指自動化提取BIM模型中的構(gòu)件信息，生成詳細(xì)的材料清單，為施工、采購及成本控制提供重要依據(jù)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保BIM模型中所有建筑給排水系統(tǒng)的構(gòu)件都被正確分類，并利用BIM軟件的材料表生成工具，快速提取出各類構(gòu)件的規(guī)格、數(shù)量、型號等信息，自動生成完整的材料表，并詳細(xì)列出每種管件的具體數(shù)據(jù)。在此過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)定期校對模型中的構(gòu)件信息，確保所有構(gòu)件與設(shè)計(jì)文件中的數(shù)據(jù)一致，避免因漏項(xiàng)導(dǎo)致材料表統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確。BIM平臺能夠自動處理不同階段的設(shè)計(jì)變更，確保材料表在項(xiàng)目生命周期內(nèi)實(shí)時(shí)更新，反映最新的設(shè)計(jì)調(diào)整。設(shè)計(jì)人員可以精確計(jì)算出各類管道及配件的工程量，為施工單位提供準(zhǔn)確的材料采購清單，避免材料浪費(fèi)。在項(xiàng)目實(shí)施階段，施工方可以依據(jù)材料表計(jì)劃施工進(jìn)度，優(yōu)化施工方案，提高施工效率，同時(shí)也能夠?yàn)轫?xiàng)目的成本控制提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，幫助業(yè)主和承包商進(jìn)行成本預(yù)算，確保項(xiàng)目可行性。

4.4管道綜合設(shè)計(jì)

管道綜合設(shè)計(jì)需全面收集建筑物平面布置，并建立精準(zhǔn)的三維模型。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑物的功能分區(qū)合理規(guī)劃給排水管道的布置，確保各管道系統(tǒng)滿足建筑物排水能力。在此過程中，設(shè)計(jì)人員需利用BIM技術(shù)進(jìn)行空間協(xié)調(diào)，避免管道、結(jié)構(gòu)、設(shè)備之間存在空間交叉，確保管道布局的合理性，并借助BIM模型直觀進(jìn)行管道布置的優(yōu)化調(diào)整，以減少管道系統(tǒng)的施工難度。BIM技術(shù)提供的碰撞檢測功能能夠幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)時(shí)識別管道與建筑其他系統(tǒng)的潛在沖突，確保設(shè)計(jì)方案的完整性。管道綜合設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理選擇管材材質(zhì)，根據(jù)不同部分的壓力、流量等要求進(jìn)行定量計(jì)算，確保各管道系統(tǒng)在實(shí)際使用中具有足夠的安全裕度。針對排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員需考慮管道排水能力，確保系統(tǒng)在高峰期具有足夠的排水能力，避免發(fā)生排水阻塞問題。給水系統(tǒng)則需進(jìn)行水力計(jì)算，合理配置管道直徑，確保供水系統(tǒng)在不同用水需求下的流量穩(wěn)定性。在管道綜合設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員高效完成設(shè)計(jì)工作，為后期施工提供全面的數(shù)據(jù)支持。應(yīng)將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接嵌入三維模型，確保施工單位依據(jù)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)高效施工，降低返工率，提高項(xiàng)目實(shí)施效率。表2為給排水系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)。

4.5虛擬安裝

虛擬安裝是利用虛擬現(xiàn)實(shí)與三維建模技術(shù)提前在虛擬環(huán)境中模擬管道系統(tǒng)及設(shè)備的安裝過程，能夠有效提升施工精度。設(shè)計(jì)人員需確保BIM模型中所有管道、閥門、泵站等設(shè)備的安裝要求都得到準(zhǔn)確標(biāo)注，并借助BIM平臺構(gòu)建虛擬環(huán)境。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)模擬管道及設(shè)備的安裝過程，確保管道系統(tǒng)順利布置于指定位置，避開建筑結(jié)構(gòu)障礙物。虛擬安裝是對管道路徑、坡度等參數(shù)進(jìn)行虛擬化分析，結(jié)合實(shí)時(shí)檢測檢查管道是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范，是否存在不合理的布置。設(shè)計(jì)人員可以利用虛擬安裝功能精準(zhǔn)定位設(shè)備，模擬不同設(shè)備之間的相互關(guān)系，檢查設(shè)備安裝后是否能夠正常運(yùn)行，是否滿足后期維護(hù)要求。實(shí)施虛擬安裝，施工單位可以提前識別潛在施工問題，并根據(jù)反饋調(diào)整施工方案，減少現(xiàn)場施工中的變更，降低施工成本。虛擬安裝能有效驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性，仿真測試不同施工方案，選擇最佳的施工方法。應(yīng)在施工前進(jìn)行虛擬安裝預(yù)演，使施工人員在施工現(xiàn)場直接根據(jù)虛擬模型實(shí)施操作指導(dǎo)，確保實(shí)際施工的高效性，避免施工中由于設(shè)計(jì)問題造成的錯(cuò)誤。虛擬安裝能夠?yàn)楹笃诮ㄖo排水系統(tǒng)維護(hù)提供支持，在BIM模型中標(biāo)注設(shè)備維護(hù)方式，確保運(yùn)維人員快速定位問題并進(jìn)行修復(fù)。

5結(jié)論

綜上所述，給排水系統(tǒng)是保障建筑正常功能運(yùn)作的基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括生活給水、消防給水、污水和廢水排水等，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系建筑使用效果。隨著建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用戶對功能的需求逐步提高，需不斷提升給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，合理應(yīng)用BIM技術(shù)以提升設(shè)計(jì)效率，增強(qiáng)給排水系統(tǒng)的功能性，為建筑工程質(zhì)量提升提供有力保障，從而滿足現(xiàn)代用戶需求。

參考文獻(xiàn)

[1]余娜.建筑給排水設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化措施研究[J].城市開發(fā)，2024（13）：88-90.

[2]杜紅濤.綠色發(fā)展理念下建筑給排水及采暖通風(fēng)空調(diào)安裝[J]城市建筑，2024，21（24）：197-199.

[3]張韜.綜合醫(yī)院建筑給排水及消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].智能建筑與智慧城市，2024（12）：124-126.

[4]于庚新，馬兆瑞.民用住宅建筑給排水設(shè)計(jì)工作研究[J].居舍，2024（36）：60-63.