BIM技術(shù)在大型商業(yè)綜合體給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
——以巢湖萬達(dá)廣場項(xiàng)目為例

劉前進(jìn)

(安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽合肥 230000)

0 引言

大型商業(yè)綜合體，是城市中商業(yè)、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、文娛等功能組合形成的一個(gè)多功能、高效率、復(fù)雜而統(tǒng)一的綜合體，功能多而雜，對(duì)給水、排水、消防等要求越來越高，系統(tǒng)分類繁多，設(shè)計(jì)難度增大。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，面對(duì)復(fù)雜的綜合體，需要逐一分析梳理綜合體具體的功能需求，對(duì)不同功能需求進(jìn)行系統(tǒng)分類，對(duì)每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括管道、管件、管道附件、設(shè)備等進(jìn)行選型，工作量巨大。設(shè)計(jì)過程中，建筑功能的修改，也會(huì)給給排水設(shè)計(jì)的修改帶來很多麻煩，容易出現(xiàn)圖紙版本不同步，漏改、錯(cuò)改等問題。二維圖紙的局限性和修改帶來的錯(cuò)漏等，也會(huì)給工程算量工作造成很大麻煩。而BIM技術(shù)的可視化、信息化、協(xié)同設(shè)計(jì)等功能，可以很好地解決傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)所面臨的諸多問題。

1 BIM技術(shù)簡介

國際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)(Facilities Information Council)將BIM(Building Information Modeling)定義為：在開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的項(xiàng)目以全壽命周期信息的可計(jì)算、可運(yùn)算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值[1]。

在CAD技術(shù)給手工繪圖設(shè)計(jì)帶來革命性進(jìn)步以后，BIM技術(shù)即將給CAD技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，為建筑行業(yè)帶來顛覆性的變革。從方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工程算量、工程施工至運(yùn)營維護(hù)，整個(gè)建筑的全生命周期[2]，都或多或少會(huì)被BIM技術(shù)帶來改變。

其中，BIM技術(shù)為施工圖設(shè)計(jì)和工程算量階段帶來的變革，主要體現(xiàn)在可視化、信息化以及協(xié)同設(shè)計(jì)等方面。

2 BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 可視化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)，基本是采用CAD軟件進(jìn)行平面設(shè)計(jì)，由點(diǎn)、線、面來表達(dá)管道、附件以及設(shè)備等。這些在現(xiàn)場安裝是否滿足要求，只能依靠設(shè)計(jì)師的空間想象能力，所以圖紙到現(xiàn)場以后，難免會(huì)出現(xiàn)安裝困難或無法安裝等問題。

BIM具有三維建模功能，可以將原來的線管道建成與實(shí)際尺寸一致的管道模型，包括不同材質(zhì)、不同連接方式的管件，都可以在模型中準(zhǔn)確表達(dá)。管道的附件和設(shè)備等，同樣可以按照實(shí)際產(chǎn)品建立族模型，立體化表達(dá)。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中，可以像搭積木一樣，根據(jù)建筑不同的功能，在設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，由“繪制圖紙”轉(zhuǎn)變成“搭建模型”。模型在建立過程中，可以隨時(shí)了解對(duì)應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)是否滿足給排水的專業(yè)需求；而且，一旦建模完畢，不需要再去繪制剖面圖，只需要利用剖面工具，隨時(shí)隨地進(jìn)行剖切面。設(shè)計(jì)工作是一個(gè)反復(fù)修改的過程，傳統(tǒng)的二維圖紙修改起來容易出現(xiàn)平剖面不一致、疏漏修改等，在BIM設(shè)計(jì)中，只需要修改模型，剖切面可以時(shí)時(shí)自動(dòng)更新修改。

2.2 協(xié)同設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)，是不同專業(yè)各自獨(dú)立設(shè)計(jì)，經(jīng)過上游專業(yè)設(shè)計(jì)完畢，傳遞至下游專業(yè)，一旦有修改，仍然需要完成這樣一個(gè)流程。其周期較長，且一旦出現(xiàn)圖紙版本不一致，或者上游專業(yè)修改不到位即傳遞至下游專業(yè)，則會(huì)導(dǎo)致下游專業(yè)反復(fù)核查修改。

給排水專業(yè)在建筑設(shè)計(jì)環(huán)境中屬于下游專業(yè)，待建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)圖紙完整后，再開展設(shè)計(jì)工作，反復(fù)修改、錯(cuò)改漏改、時(shí)間緊迫等問題一直困擾著給排水設(shè)計(jì)師。

BIM技術(shù)所采用的協(xié)同設(shè)計(jì)，分兩個(gè)方面，一個(gè)是鏈接協(xié)同[3]，一個(gè)是建立工作集，在工作集平臺(tái)匯集不同專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)操作。

2.3 信息化精確算量

傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)，是采用設(shè)計(jì)說明、標(biāo)注、表格、線段、圖塊等方式，表達(dá)管道、附件、設(shè)備等信息，當(dāng)算量工作人員進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)時(shí)，需要手動(dòng)測(cè)量管道長度，數(shù)附件、設(shè)備等數(shù)量，工作量非常大，且容易出現(xiàn)錯(cuò)漏等。

BIM技術(shù)可以對(duì)所建立的模型進(jìn)行信息化賦值，且數(shù)值會(huì)隨著模型大小、數(shù)量的變化實(shí)時(shí)自動(dòng)更新。在利用BIM設(shè)計(jì)結(jié)束后，可以采用“一鍵算量”模式將工程量導(dǎo)出來，不會(huì)出現(xiàn)與設(shè)計(jì)錯(cuò)漏。

3 BIM技術(shù)結(jié)合某商業(yè)綜合體給排水設(shè)計(jì)案例分析及相關(guān)建議

3.1 工程概況

巢湖萬達(dá)廣場項(xiàng)目包含有步行街、商鋪、運(yùn)動(dòng)集合店、寶貝王、早教、次主力店、大玩家、影院、健身、地下超市及設(shè)備用房等，總用地面積6.09萬m2，總建筑面積110 174m2，其中，地上建筑面積91 363m2，地下建筑面積18 811m2。給排水專業(yè)需要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，包括生活給水系統(tǒng)、冷卻補(bǔ)水系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)、生活污水系統(tǒng)、生活廢水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)、玻璃防護(hù)冷卻噴水系統(tǒng)等，功能需求復(fù)雜，而且對(duì)給排水專業(yè)設(shè)計(jì)要求較高。為了更好地從設(shè)計(jì)角度解決該商業(yè)綜合體在給排水專業(yè)上的需求問題，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，分析BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)與不足。

3.2 BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.2.1BIM可視化設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目采用Autodesk Revit軟件進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)，其中可視化設(shè)計(jì)效果如圖1～圖4所示。

圖1 管道可視化

圖2 管件可視化

圖3 管道附件可視化

圖4 設(shè)備可視化

從以上諸圖中可以看出，管道、管件、管道附件以及設(shè)備等，均可以建成與實(shí)物一致的模型，并且所有模型均附帶相應(yīng)的信息。例如管道，在BIM設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)給排水功能設(shè)計(jì)需求，在合理的建筑相對(duì)安裝高度，建一段滿足流量和流速要求的管道，并賦予相應(yīng)的管徑、材質(zhì)、系統(tǒng)、色標(biāo)、連接形式等參數(shù)。雖然一段管道，賦予的信息很多，但是只要提前設(shè)置好一個(gè)模板，在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，只需要簡單地建立管道模型，其中的信息會(huì)自動(dòng)賦予。在可視化面板，設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)查看信息是否錯(cuò)誤，并及時(shí)予以修正。

由于模型是按照實(shí)物大小建立的，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中，就無須再費(fèi)神去想象設(shè)備等安裝位置是否合理等，在BIM可視化設(shè)計(jì)中，只需要將模型放置進(jìn)去，就可以很輕易判斷出設(shè)備等安裝是否滿足要求。

3.2.2BIM協(xié)同設(shè)計(jì)

從圖5中可以看出，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)只是在建筑底圖之上，繪制衛(wèi)生間管道雖然也會(huì)標(biāo)明管道尺寸大小，但是僅僅能夠表達(dá)設(shè)計(jì)原理，而管道的安裝是否滿足要求，并不能夠直觀表達(dá)出來。

采用BIM設(shè)計(jì)，會(huì)根據(jù)下一層結(jié)構(gòu)梁位置進(jìn)行排水管安裝設(shè)計(jì)，從而避免與梁的碰撞。衛(wèi)生間同層排水需要穿梁，套管位置可以精確定位，遇到不合理的地方，比如管道穿梁不合適，可以反提給其他專業(yè)，進(jìn)一步協(xié)同設(shè)計(jì)調(diào)整。

3.2.3BIM精確算量

圖6 清單定額實(shí)物量匯總

基于BIM的信息化技術(shù)，設(shè)計(jì)師采用BIM設(shè)計(jì)完成后，可以“一鍵算量”。如圖6所示，給排水專業(yè)設(shè)計(jì)完成后，可以進(jìn)行清單定額實(shí)物量統(tǒng)計(jì)。相對(duì)于人工基于CAD圖紙統(tǒng)計(jì)，BIM算量能夠發(fā)揮足夠精確化的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)設(shè)計(jì)師修改完之后，清單可以時(shí)時(shí)更新，而不需要重新進(jìn)行算量統(tǒng)計(jì)，能夠節(jié)省算實(shí)物量工作的時(shí)間和成本。

在設(shè)計(jì)階段能夠計(jì)算出工程量，對(duì)于項(xiàng)目概預(yù)算作用很大，而且隨著修改，工程量跟著修改，可以避免出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)漏，便于精確有效地把控建設(shè)成本。

3.3 BIM技術(shù)在大型商業(yè)綜合體給排水設(shè)計(jì)應(yīng)用中的相關(guān)建議

3.3.1族庫不完善

BIM設(shè)計(jì)雖然可以實(shí)現(xiàn)可視化、信息化等功能，但仍然存在部分族，尤其是設(shè)備族等不能夠與實(shí)際廠家的產(chǎn)品完全匹配。例如水泵，分為臥式泵、立式泵、離心泵、軸流泵等，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只是按照水泵的流量、揚(yáng)程、功率以及泵的功能特點(diǎn)來選擇合適的泵型號(hào)，但是能夠匹配到這些要求的泵有很多，不同廠家生產(chǎn)的能夠滿足這些要求的泵，都或多或少會(huì)存在尺寸、電機(jī)等差別。而不同尺寸的泵，其安裝空間和安裝方式也會(huì)存在差別，泵的進(jìn)、出水口尺寸和高度也會(huì)影響進(jìn)出、水管道的尺寸和安裝高度。

3.3.2協(xié)同設(shè)計(jì)不完美

目前，專業(yè)的BIM協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)踐，還只能運(yùn)用鏈接模型的方式，例如在給排水設(shè)計(jì)時(shí)，可以鏈接建筑、結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，而多個(gè)專業(yè)同時(shí)操作的協(xié)同設(shè)計(jì)，目前主要運(yùn)用在機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)，即建立工作集，在工作集中，對(duì)水、暖、電以及智能化等專業(yè)進(jìn)行管線綜合協(xié)同設(shè)計(jì)。要解決專業(yè)間在同一平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，還需要對(duì)軟件、設(shè)計(jì)平臺(tái)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域進(jìn)一步深度開發(fā)。

3.3.3算量不到位

BIM的信息化技術(shù)帶來了工程算量革命，即設(shè)計(jì)完成后“一鍵算量”。但是目前BIM的算量只解決了清單定額實(shí)物量算量，后續(xù)的清單編制工作，仍然需要人工手動(dòng)進(jìn)行編制。

3.3.4設(shè)計(jì)不完整

當(dāng)前BIM設(shè)計(jì)概念雖然很流行，但是還不能夠完全替代二維設(shè)計(jì)。例如給排水設(shè)計(jì)，采用BIM技術(shù)，可以很輕易地建管道、放置附件設(shè)備等，而給排水專業(yè)還有一部分是系統(tǒng)原理圖的表達(dá)。目前的BIM技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成系統(tǒng)圖，仍然需要借助二維設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)，在很大程度上解決了給排水專業(yè)在大型商業(yè)綜合體中可視化、信息化、精確算量等問題。雖然目前BIM技術(shù)的運(yùn)用存在技術(shù)瓶頸，很多功能不夠完善、實(shí)施技術(shù)銜接不夠完整，但是BIM技術(shù)所帶來的革命，以及信息化技術(shù)的深入研究，肯定會(huì)給建筑行業(yè)帶來翻天覆地的革命。BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用普及，將是不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。