基于BIM的建筑給排水設(shè)計(jì)

鄭慧美+王曉紅+屈紅磊+楊春蕾

摘 要：近年來BIM技術(shù)逐漸應(yīng)用于給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域，相比二維CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于給排水設(shè)計(jì)體現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢。結(jié)合實(shí)例對比CAD設(shè)計(jì)與基于BIM的給排水設(shè)計(jì)，分析BIM技術(shù)對于給排水設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：BIM；給排水工程設(shè)計(jì)；CAD；應(yīng)用價(jià)值

中圖分類號(hào)：TU96+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0104-02

引言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的逐漸增強(qiáng)，BIM技術(shù)已成為未來建筑行業(yè)發(fā)展的大趨勢，BIM技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域，BIM技術(shù)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、節(jié)約投資、提高投資效益、減少返工等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在行業(yè)中逐漸凸顯。

1 傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)綜合概述

傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)主要以CAD為主，CAD主要功能是電子繪圖板，盡管其也具有三維建模功能，但在建筑行業(yè)的常規(guī)用途為二維圖紙的繪制，過程中需要使用到專業(yè)知識(shí)將真實(shí)世界中的三維幾何形體，用二維點(diǎn)、線、面方式表現(xiàn)出來，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中給排水專業(yè)是以建筑專業(yè)底圖作為參照來進(jìn)行設(shè)計(jì)，而相對于其他設(shè)備專業(yè)是獨(dú)立完成的，這就造成了與其他專業(yè)管線進(jìn)行管線綜合時(shí)很容易發(fā)生碰撞，而二維圖紙解決碰撞不夠直觀，需要設(shè)計(jì)人員豐富的空間想象力，管線碰撞問題在設(shè)計(jì)階段無法完全解決，例如管道返彎問題，在二維圖紙中無法形象表示，而這些問題如果到施工階段才表現(xiàn)出來會(huì)給施工帶來很大麻煩浪費(fèi)時(shí)間影響工期。

傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)模式存在一些缺點(diǎn)：

（1）傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)模式包括平面圖、系統(tǒng)圖、大樣圖的繪制，而平面圖、系統(tǒng)圖、大樣圖的繪制是分開的，這樣容易導(dǎo)致“一處修改，處處修改”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象浪費(fèi)了設(shè)計(jì)人員大量時(shí)間，使設(shè)計(jì)人員的精力無法完全集中于構(gòu)思設(shè)計(jì)。不同于土建專業(yè)按樓層劃分的設(shè)計(jì)模式，給排水設(shè)計(jì)是基于各自獨(dú)立的系統(tǒng)（例如給水系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等），各系統(tǒng)的組成部分位于多個(gè)樓層，局部的修改（例如立管管位的調(diào)整）常常會(huì)影響到多個(gè)樓層平面[1]。而BIM技術(shù)的引入，使繪制過程從全局上把控，一處修改即可修改整個(gè)系統(tǒng)。

（2）在實(shí)際工程項(xiàng)目管理過程中，管線綜合各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)工作是獨(dú)立完成的，導(dǎo)致各專業(yè)的二維圖紙所表現(xiàn)的內(nèi)容在空間上很容易出現(xiàn)碰撞和矛盾，如果這些問題直到施工階段才出現(xiàn)，勢必會(huì)對工程項(xiàng)目進(jìn)度產(chǎn)生影響[2]。對于管線綜合的問題，在傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)模式下，有實(shí)力的設(shè)計(jì)院做，而大部分設(shè)計(jì)院不做管線綜合，即使做了管線綜合在二維圖紙狀態(tài)下仍然不夠直觀，施工過程中仍然會(huì)遇到諸多問題。

（3）在水力計(jì)算方面，基于CAD的傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)，在

CAD中無法直接進(jìn)行水力計(jì)算，需要借助其他軟件（如Excel等）額外手工計(jì)算，從而輔助設(shè)計(jì)。而BIM技術(shù)的引入可以直接在軟件中讀取設(shè)備、衛(wèi)生器具信息，設(shè)定好衛(wèi)生器具當(dāng)量等水力特性參數(shù)后自動(dòng)修改管徑。

2 BIM在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是繼CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)后出現(xiàn)的建設(shè)領(lǐng)域又一重要的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，它不僅支持設(shè)計(jì)人員提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，而且支持工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的重復(fù)利用。目前國內(nèi)設(shè)計(jì)軟件有Bentley、Revit、Archicad等，現(xiàn)在應(yīng)用較普遍的是Revit，傳統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)軟件通常是CAD，主要是點(diǎn)、線、面的組合平面圖與系統(tǒng)圖的繪制，平面圖與系統(tǒng)圖的繪制分開進(jìn)行，在這過程中難免會(huì)出現(xiàn)平面圖與系統(tǒng)圖不統(tǒng)一的現(xiàn)象，而BIM的“所見即所得”的特點(diǎn)具有先天的直觀性和統(tǒng)一性。另外BIM還具有協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點(diǎn)，各專業(yè)之間協(xié)同設(shè)計(jì)，節(jié)省了CAD設(shè)計(jì)時(shí)各專業(yè)之間溝通的時(shí)間。

BIM技術(shù)應(yīng)用于給排水設(shè)計(jì)優(yōu)勢如下：

（1）把BIM技術(shù)引入給排水設(shè)計(jì)，不再局限于二維設(shè)計(jì)，把給排水系統(tǒng)展示到三維空間，使給排水設(shè)計(jì)更直觀，從全局上進(jìn)行繪制，使設(shè)計(jì)人員更好的理解和把控系統(tǒng)，一處修改處處修改，節(jié)省了傳統(tǒng)CAD繪制過程中的一處修改需要打開多個(gè)圖紙的時(shí)間。

（2）BIM技術(shù)引入到給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使各專業(yè)更好的協(xié)同，傳統(tǒng)CAD軟件只是繪圖工具，無法加載設(shè)備的參數(shù)信息，這就使各專業(yè)協(xié)同起來比較困難，比如水泵繪制過程中要像結(jié)構(gòu)專業(yè)提設(shè)備基礎(chǔ)的要求，消防報(bào)警閥中的延遲器延遲的時(shí)間需要向消防電專業(yè)提要求，而BIM技術(shù)應(yīng)用到給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域之后，所有專業(yè)圍繞一個(gè)模型，模型中含有各種設(shè)備的參數(shù)，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中各專業(yè)之間繁瑣溝通的問題。

（3）BIM技術(shù)引入給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以輔助完成水力計(jì)算，真正實(shí)現(xiàn)了畫完等于算完的想法，傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)繪圖與計(jì)算通常是分開的，用CAD繪圖軟件畫完之后，還需要excel或者其他輔助軟件做水力計(jì)算，這樣一來CAD只是一個(gè)繪圖工具。而給排水BIM設(shè)計(jì)軟件中，繪圖與管道水力計(jì)算是同步的，這樣節(jié)省了時(shí)間，而且能保證參數(shù)準(zhǔn)確無誤。

3 項(xiàng)目實(shí)例

以繪制家用衛(wèi)生間給排水管道來說明基于BIM的給排水設(shè)計(jì)過程，此實(shí)例主要說明排水立管流量計(jì)算的過程：

（1）跳過了以往點(diǎn)、線、面的常規(guī)畫法直接放置衛(wèi)浴裝置，選擇所放置的衛(wèi)浴裝置，點(diǎn)擊創(chuàng)建系統(tǒng)，進(jìn)而生成布局，點(diǎn)擊完成布局按鈕使連接轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨艿馈?/p>

（2）以創(chuàng)建管道明細(xì)表作為水力計(jì)算的解決方案，將過濾條件設(shè)置為系統(tǒng)分類等于“衛(wèi)生設(shè)備”，見圖1。

在明細(xì)表中添加一個(gè)設(shè)計(jì)值，設(shè)置公式根據(jù)排水當(dāng)量計(jì)算排水流量，以下是水力計(jì)算的基本過程：

a.在衛(wèi)浴裝置上設(shè)置正確的排水當(dāng)量。

b.創(chuàng)建管道明細(xì)表。添加衛(wèi)浴裝置當(dāng)量參數(shù)，選擇系統(tǒng)分類、衛(wèi)浴裝置當(dāng)量作為字段。

c.點(diǎn)擊“計(jì)算值”打開添加計(jì)算值對話框，在名稱處輸入“排水流量”選擇使用“公式”，規(guī)程處設(shè)置為“管道”類型設(shè)置為流量，最后在公式處輸入根據(jù)排水當(dāng)量計(jì)算排水流量的公式。例如：0.12L/s*1.5*sqrt（衛(wèi)浴裝置當(dāng)量）+1.5L/s，見圖2：endprint

d.點(diǎn)擊確定按鈕，創(chuàng)建明細(xì)表，則得到了每根管道的排水流量，見圖3。

e.如果用戶希望軟件提示不符合設(shè)計(jì)要求的管徑，可以使用明細(xì)表中的條件格式。添加一個(gè)計(jì)算值“排水管徑”根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置管徑和流量的關(guān)系。

小結(jié)：綜上所述把BIM技術(shù)應(yīng)用于給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域使設(shè)計(jì)更形象化，使設(shè)計(jì)與計(jì)算同時(shí)進(jìn)行，撇開了傳統(tǒng)的excel 或者其他工具水力計(jì)算統(tǒng)計(jì)問題，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的所見即所得。

4 BIM在給排水設(shè)計(jì)中存在的問題

BIM在給排水設(shè)計(jì)中存在的問題主要包括客觀與主觀兩個(gè)方面。

4.1 客觀方面主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)單位對待BIM的態(tài)度

（1）BIM作為技術(shù)發(fā)展趨勢，不得不重視，從紙質(zhì)繪圖到CAD是繪圖工具的變革，CAD為設(shè)計(jì)帶來了極大便利，快速得到了社會(huì)的認(rèn)可與推行，而從CAD到BIM是設(shè)計(jì)方式的革命，對設(shè)計(jì)單位而言從CAD過渡到BIM難度太大。

（2）引用BIM技術(shù)導(dǎo)致工作量增加，但利益無法體現(xiàn)，應(yīng)用BIM產(chǎn)生的額外費(fèi)用過多。

（3）部分設(shè)計(jì)單位把BIM技術(shù)作為增強(qiáng)市場競爭力的核心技術(shù)。

4.2 主觀方面主要體現(xiàn)在軟件自身

（1）出圖問題，BIM軟件所出的二維圖紙與傳統(tǒng)CAD圖紙相比沒有體現(xiàn)出優(yōu)勢，出圖困難。

（2）國內(nèi)缺乏統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)，BIM對于設(shè)計(jì)還只是起到輔助作用，無法完全取代CAD。

（3）對于revit提供的兩種工作模式，鏈接模式和工作集模式都不太理想，鏈接模式獨(dú)立性強(qiáng)，鏈接文件互導(dǎo)的時(shí)候信息容易缺失，修改過程不能同步。對于工作集模式修改方便但涉及到工作集權(quán)限問題，權(quán)限沖突問題導(dǎo)致工作效率低，反復(fù)形成中心文件的過程浪費(fèi)了大量時(shí)間。

5 總結(jié)與展望

BIM無疑是當(dāng)今建筑行業(yè)發(fā)展的潮流，但其在發(fā)展過程中遇到了諸多阻礙，設(shè)計(jì)單位對BIM持觀望糾結(jié)的態(tài)度，即使一些設(shè)計(jì)院引用了BIM但是沒有發(fā)揮BIM的最大優(yōu)勢，大部分設(shè)計(jì)單位還是先用CAD繪圖，然后通過BIM進(jìn)行翻模轉(zhuǎn)換為三維實(shí)體的后BIM模式，這使得BIM的優(yōu)勢不能最大限度地發(fā)揮出來，但BIM的潛在價(jià)值必將引導(dǎo)設(shè)計(jì)行業(yè)，與此同時(shí)基于BIM設(shè)計(jì)中遇到的問題也會(huì)得到突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁超，濮文淵，王磊，等.BIM在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].給水排水，2012（01）：142-144.

[2]趙彬，王友群，牛博生.基于BIM的4D虛擬建筑技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2011.endprint