建筑給排水設計中BIM技術的應用

葉正東 安徽省建筑科學研究設計院

1 前言

給排水設計是建筑工程項目設計的重要環(huán)節(jié)之一，其直接影響到后期建筑工程的質量，所以，在實際設計時一定要確保建筑工程項目中給排水設計的科學合理性。使用BIM 技術把收集的相關資料與數據信息實時有效的整理分析，進而確保信息的完整性與集中性，方便后期相關資料和數據的查詢。但在實際建筑工程設計過程中會受到不同因素的影響，使排水設計不能得以順利實施，嚴重制約了建筑工程的順利施工進度。

2 BIM技術的概念

建筑信息模型是BIM技術的全稱，此技術是通過數字化虛擬模型所展現(xiàn)出來的，其模型的設計元素是以建筑工程項目中的基本構件構建而成，建筑構件的材質數據、物理性能、幾何數據等信息組合而成，構建了一個綜合虛擬化的信息數據庫，BIM 技術實現(xiàn)了傳統(tǒng)管理方式的創(chuàng)新與優(yōu)化。在建筑工程施工時，需要借助相關資料或數據信息做設計參考，而應用BIM技術就會立刻為其提供所需要的信息，進而滿足建筑施工的要求，使得工程項目得以順利地展開。值得關注的是，信息數據庫不只是單單的有建筑數據和物理信息，這些僅是它的部分內容，還有更重要的一點是其內部各種信息都具有相應的關聯(lián)，同時以此架構了對應的關系模型，并且數據信息都是實時動態(tài)變化的。BIM 中存儲著整個工程的全部信息，而且其中同一項目中的各個項目參數都是互相貫穿流通的，在其內部避免了數據信息無法順暢流通的弊端，真正做到了數據信息的共享，使得彼此可以更加方便快捷的進行交流。

BIM 技術從工程設計的開始到后期的管理和使用，在確?；咏涣骰顒幽軌蛘＿M行的前提下，還能滿足建筑施工中不同步驟對于各種數據的要求，并且輔助工作人員迅速完成相關任務。最后，伴隨著相關任務的完成，會生成全新的數據并且會立即呈現(xiàn)出來，最終這部分信息會被再次輸入到BIM 中，進而實時完善和更新信息數據庫。

3 建筑給排水設計中應用BIM技術的作用

3.1 提升設計方案的直觀性

建筑模型信息化BIM技術簡稱BIM技術，是最近幾年建筑行業(yè)的新興技術，其能使工程的施工設計圖紙從二維轉化成三維模型，以便相關工作人員對整體的方案設計有充分的了解。如若還是使用傳統(tǒng)的方法進行設計，一旦平面布置圖有改變，則相應的剖面圖和立體圖都要進行修改。運用BIM技術，可以把所有與建筑有關的信息都收錄其中，并完成各板塊間信息的共享，當其中一個環(huán)節(jié)有變動時，其余相關的數據信息就會自動更新變化，進而保障了信息的同步性。顯而易見，BIM技術的應用簡化了設計流程，并且降低了設計人員的勞動強度，提高了方案設計的效率和質量。

3.2 確保各部門工作的協(xié)同管理

各個專業(yè)的設計人員共同協(xié)作才能確保建筑工程設計的順利實施，由于以往的設計方式，設計人員彼此之間缺少有效的溝通和交流，以至于頻頻出現(xiàn)工程設計的疏忽或者延期問題。但如果把BIM 技術運用到設計過程中，各專業(yè)的設計人員便可以在一個建筑模型中工作，更便于彼此間溝通和交流，就能有效避免類似問題的發(fā)生，保障了設計工作的協(xié)調發(fā)展，提高了建筑工程的整體設計效果。

3.3 全面解析和評估設計方案

BIM 技術和其他軟件融合后可以全面對設計方案進行分析，同時根據分析的結果生成相關評估報告，使得工作人員能夠精確的判斷設計方案是不是能夠順利地運行，以便調動后續(xù)的工作，有效降低了工作人員的任務量[1]。

3.4 提高空間碰撞檢查的效率

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑結構也變得越來越復雜，這就對建筑空間的利用率有了更高的要求。因此，假如在設計階段對于建筑內的各個結構間可能存在的空間碰撞問題，沒能及時地發(fā)現(xiàn)并且調整和修改的話，就會對之后的建設施工產生直接的影響。通過計算機的運算功能BIM 技術可以迅速實現(xiàn)對建筑空間的碰撞問題進行全方位的檢查，雖說不能徹底規(guī)避空間碰撞問題的發(fā)生，但也在一定程度上使得檢查效率獲得了改善和提高，并且減輕了工作人員的勞動強度。

4 建筑給排水設計中BIM技術的應用

4.1 自動統(tǒng)計材料統(tǒng)計表

在給排水系統(tǒng)的設計過程中，設計人員通常以原有的給排水系統(tǒng)資料為基礎來實施優(yōu)化創(chuàng)新設計。此設計方案相對較為片面，并沒有相關的信息數據庫提供參考，所以計算過程中的精準度不高，經常出現(xiàn)各種各樣的錯誤問題，大大降低了設計效率。如若給排水系統(tǒng)的樣本值有誤差出現(xiàn)時，即便設計圖紙已完成但依舊要對其進行修改和調整，同時還要重新構建樣品值信息數據庫，可以說是一招不慎，滿盤皆輸。但在給排水設計時使用BIM 技術就能夠防止上述問題的出現(xiàn)。由于BIM 技術的總計值信息數據庫的存儲量非常大，這為設計人員在給排水系統(tǒng)設計時提供了更多樣本值數據做參考依據，進而有效提升了樣本值計算的精準度，使排水工程的計算能力得到有效提升[2]。

4.2 可視化設計

以往進行建筑給排水工程的設計時使用的是CAD 軟件，但使用這種軟件設計人員就需要把平面圖、立體圖、剖面圖的信息數據一起整理出來，通過所得數據把建筑圖復原。在經過系統(tǒng)的分析與設計后，把其中包含的橫截面和組合結構的位置、寬度等信息采取相應的調整。假如給排水的工程結構比較復雜，并規(guī)定的工期較短，如果仍采用傳統(tǒng)的CAD軟件進行設計，則不能確保數據的真實可靠，使得頻繁出現(xiàn)失真情況，必然會影響工程的順利開展。

BIM技術傳遞信息采用的是三維模式，可以把各部分的信息和數據直觀形象地展現(xiàn)出來，如果所處的位置不一樣，則模型間會有比較大的差別，這時就可以把模型分做不同的樓層，再根據建筑結構的設計標準嚴格進行給排水設計。而傳統(tǒng)設計是把樓層作為基礎進行設計的，各個系統(tǒng)間哪怕有再細微的改動，也會使得設計方案發(fā)生變動，但是BIM 技術的應用使得發(fā)生數據變動時，相關的信息會自主的進行變換和完善，提高了給排水設計工作的工作效率。

4.3 協(xié)同設計

以往在給排水設計時采用CAD 制圖軟件，但這種方式無法顯示出更多有價值的數據信息，在設計圖紙時還應該提供給結構專業(yè)設計人員相關的荷載數據信息，提供給電氣專業(yè)設計人員相關電負荷數據信息等。由于相關數據信息太過繁雜，且在流轉時極易受各種因素的影響，使得數據信息的真實性與完整性無法得到有效保障。除此之外，使用CAD設計給排水協(xié)同設計時，通常以相互引用、相互參照的方式下載圖片，在此過程中其他專業(yè)的設計人員不擁有操作權限，無法對其實時調整與修改，致使圖紙信息無法進行實時更新，給數據信息的流轉帶來不利影響。

而在給排水工程設計時采用BIM技術，其具備的建筑信息模型里已經包括了建筑工程的所有信息，不同專業(yè)的設計人員只要從中提取自己想使用的數據信息便可。與此同時，其他部門的設計人員也可以隨時查看到最新的設計圖紙。BIM 技術可以建立三維立體模型，能將不同專業(yè)繪制的圖紙都在同一個建筑信息模型內集中體現(xiàn)出來。在對設計模式進行優(yōu)化時，提升各個部門間的有效協(xié)調作用，提升了協(xié)同設計的效率。

4.4 管道綜合設計

為防止傳統(tǒng)給排水設計產生較大誤差的問題，將其復雜性進行有效降低，可以在對管道實施綜合設計時使用建筑信息模型，這可以大大提升建筑工程管道的整體設計水平與設計質量，而綜合設計給排水工程管道時使用BIM，可以將圖紙設計的精準度有所提升。等圖紙繪制完成后，再使用VWC 的形式將其展現(xiàn)出來，并將仿真軟件與可視化軟件有效融合進入，同時借助此軟件的閱讀模塊將其展示出來。如果查找出圖紙設計里有問題存在時，可以對其實施調整和分析，進而對圖形設計實時優(yōu)化創(chuàng)新。

除此之外，BIM 能夠把較為繁雜的管道系統(tǒng)，借助三維模型以更直觀的形式展現(xiàn)出來，設計人員能夠更加迅速地掌握不同區(qū)域管道的實際空間。并借助模型對各管道間是否能夠出現(xiàn)碰撞、沖突的狀況實施分析，在圖紙設計完成后可將圖紙的硬碰撞和軟碰撞的問題檢驗出來，使其檢測功能得以發(fā)揮，并將檢測結果及時反饋給設計人員，方便設計人員根據實際情況做及時的優(yōu)化調整，進而促使建筑工程給排水設計質量得以提升。

4.5 安裝模擬設計

模擬安裝設計是建筑信息模型中非常關鍵的環(huán)節(jié)，可以有效保證后續(xù)建筑施工的科學合理性。在實際建筑工程施工過程中，會出現(xiàn)給排水管道安裝長短不一、吊裝面積過大等問題，不但浪費建筑材料，而且還影響建筑工程的正常施工進度。采用BIM技術能夠把給排水工程不同時期的施工情況實施模擬演示，根據演示結果來確定管道安裝工藝。同時根據所制定的流程安排施工，可以有效防止施工時由于圖紙變動出現(xiàn)資源浪費與延誤工期的問題[3]。

4.6 參數化設計

應用BIM技術可以把二維設計視圖、三維設計視圖、數據統(tǒng)計表、施工進度表BIM 模型圖等所有設計參數信息儲存到數據庫中。由于BIM 技術具備可視化的應用特點，其能夠結合項目中的實際數據按一定比例進行縮小，構建相應的三維模型，相關工作人員可以結合三維模型的數據，精準的計算出相應的實際項目數據，然后在結合這些數據科學合理地優(yōu)選和使用項目所需的建筑材料的數量、尺寸，供采購人員做有利的參考依據，這不僅能夠有效節(jié)省材料的使用，防止材料的浪費，而且還可以大大降低工程所需的成本，有效地提升工程建設的經濟效益。

借助BIM技術的應用，當對給排水管道中一些數據信息進行更改時，模型便會自動進行數據分析，重新構建模型，所以相關工作人員就可以有效運用這一優(yōu)勢來找出最科學合理的參數數據，同時和相關設計數據實施比對，進而降低了設計過程中錯誤出現(xiàn)的概率，有效提升了工程設計的質量。與此同時，數據模型能夠更直觀地展現(xiàn)出來，供相關施工人員查看，及時掌握施工的實際動態(tài)，有效降低在后續(xù)施工過程中問題的出現(xiàn)。BIM技術具有更高的靈活性，能夠結合后續(xù)設計變化實時更改，確保模型數據信息的科學合理性、安全性可靠性。

4.7 衛(wèi)生器具和消防栓管道設計

在建筑給排水工程設計過程中有許多需要注意的工程要點和流程與給排水管道相關，設計人員如若想提升設計效率，就需要事先對公共的給排水模板實施設計，同時還應該建立管道系統(tǒng)、繪制圖紙等一系列前期準備工作，但是使用BIM技術便可以有效將工程項目的整體目標和要點內容更科學地進行管控。在建筑給排水中對衛(wèi)生器具進行設計時應用BIM 技術。衛(wèi)生器具的給排水管道和給排水施工效果間有著非常緊密的聯(lián)系，設計人員可以有效應用BIM技術來將衛(wèi)生器具的設計模型繪制出來，在設計過程中只有確保每個衛(wèi)生器具的給排水系統(tǒng)都能科學合理的連接，才能說明設計沒有問題，對于管道和排水坡度有關的附件也要做好參考，使得設計圖更加準確。假如設計模型不能精準連接，設計人員就需要及時調整設計圖，使得設計效果能夠充分的滿足相關設計標準和實際施工的需求。在設計衛(wèi)生器具時，需要確保各個位置的準確性，特別是安裝的高度和水平位置的合理性要嚴格進行控制，在進行實際的施工時，要結合實際情況和相關的質量要求，進行衛(wèi)生器具的安裝，確保衛(wèi)生器具充分發(fā)揮其作用。

在消防栓設計時應用BIM技術，相關設計人員需要參考樓層平面設計圖和管道的各種形態(tài)，然后從數據模型中使用監(jiān)控和復制的功能選取消火栓及其相關的器材，為設計工作提供有效的數據支撐。關于消火栓的選擇和設計，需要嚴格按照建筑工程的設計步驟、流程和規(guī)范進行，從而確?？梢跃珳实耐瓿上鹚ㄏ嚓P的設計工作。同時，對于設計中遇到的管線，設計人員需要有深刻的認識。因為不同的管線，繪制的設計圖紙會有很大的差別。比如，對于無坡的消防給水管線，在設計時相關的設計人員就可以進行直接的繪制。而對于有坡度的管線，在完成繪制后，還需要把坡度精確的標注出來

5 給排水工程設計中應用BIM 技術時需要注意的問題

首先，建筑給排水工程在設計時，應用大量的構件元素，工作量大并且過程相對較為繁雜，龐大的數據應用使得分析的難度也相當高。所以，在運用BIM技術對這龐大的數據進行計算時，一定要注意計算的精密度，不能忽略其中的任意一項計算。并且在計算相關的系統(tǒng)和管道時，要確保設備和管道等都互相連接，以免由于某處沒進行連接，發(fā)生了出現(xiàn)計算錯誤的問題。其次，與傳統(tǒng)設計方式相比，BIM 技術的應用使其設計優(yōu)勢更為突出，可在實際應用過程中還有一部分問題和盲區(qū)有待解決。與一些發(fā)達國家相比國內BIM技術還需要不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新，而且國內外的建筑結構設計形式也有所不同，因此在實際應用過程中應該根據國內建筑給排水工程的具體狀況實施完善，構建出符合國內工程的設計系統(tǒng)。在科技迅猛發(fā)展的過程中，還應該加強相應的資金注入，進而完善解決BIM技術在應用過程中存在的問題，將其積極作用有效發(fā)揮出來，進一步滿足給排水工程的建設要求。

6 結束語

現(xiàn)今BIM 技術被廣泛應用于建筑工程中的排水設計過程中，可以有效解決傳統(tǒng)設計過程中出現(xiàn)的不足，提升建筑工程設計質量，降低建筑工程的投資成本，促進建筑行業(yè)的信息化建設水平的提升，確保建筑工程行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，實現(xiàn)建筑工程施工效率與施工質量的長遠發(fā)展。