給排水設(shè)計中BIM 技術(shù)的應(yīng)用研究

王思堯 蔣曼潔 張凱

1.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司 湖北武漢 430000

2.中冶華天南京工程技術(shù)有限公司 江蘇南京 210019

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)基于三維數(shù)字技術(shù)，對有關(guān)數(shù)據(jù)通過建模的方式，利用三維模型做出動態(tài)可視化展示。所以，BIM 技術(shù)能夠?qū)υO(shè)計涵蓋的全部零部件與基礎(chǔ)信息等做出全方位的表述，從而構(gòu)建起同工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)相符的可視化建筑模型。建筑模型能夠?qū)λ婕叭吭靥卣髯龀鲋庇^呈現(xiàn)，同樣可對各元素之間所具有的關(guān)系做出準(zhǔn)確顯示[1]。

對于BIM 技術(shù)而言，所具有的特征具體涵蓋：第一，信息集成。項目設(shè)計期間，關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，對結(jié)構(gòu)采取建模屬于行之有效的方法，BIM 技術(shù)依托信息集成功能，能夠?qū)θ拷Y(jié)構(gòu)設(shè)計信息做到有效集成，并對信息采取綜合分析以及運(yùn)行。同時，BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一平臺下多人共同進(jìn)行設(shè)計工作，使設(shè)計目標(biāo)可以實現(xiàn)綜合統(tǒng)一。第二，協(xié)調(diào)設(shè)計，協(xié)調(diào)設(shè)計屬于顯著特征，BIM技術(shù)提供了可靠的設(shè)計平臺，便于設(shè)計人員之間開展溝通交流，打破時間、空間方面的約束限制，使信息傳遞更為便捷高效。

2 市政給排水設(shè)計中BIM 技術(shù)應(yīng)用的不足

在社會經(jīng)濟(jì)與科技穩(wěn)定發(fā)展的背景下，為各個領(lǐng)域都帶來了眾多幫助，尤其是針對BIM 技術(shù)的應(yīng)用，其在各個行業(yè)都能夠發(fā)揮不可替代的作用，尤其是針對建筑工程設(shè)計方面，其可以發(fā)揮重要的作用，使得工程順利進(jìn)行。但是，BIM 技術(shù)的實際應(yīng)用到市政給排水設(shè)計當(dāng)中，由于技術(shù)應(yīng)用過程中還存在眾多問題，難以保證設(shè)計工作的效率，需要得到有關(guān)部門的重視，確保在開展各項工作的過程中能夠做好相對較為全面的分析，并對BIM 技術(shù)應(yīng)用存在的問題進(jìn)行分析與優(yōu)化。首先，BIM 技術(shù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，缺乏行業(yè)的共同認(rèn)可的設(shè)計思路，在實際運(yùn)用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)設(shè)計上的問題，若對此環(huán)節(jié)問題不夠重視，則無法保證BIM 技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。其次，Revit 等配套BIM 技術(shù)設(shè)計軟件與建筑行業(yè)連接不夠密切，其中針對給排水設(shè)計工作來講，一旦缺少常用管道及構(gòu)架的模擬，這不僅為設(shè)計人員的工作帶來一定的難題，而且若問題沒有得到及時解決，則會限制各項工作的順利進(jìn)行，不利于保證工程的順利進(jìn)行，甚至誤差沒有得到解決會影響后期優(yōu)化。再次，市政給排水工程設(shè)計方案需要涵蓋的范圍相對較廣，而且各項工作開展的過程中都會受到較為嚴(yán)重的影響。再加上設(shè)計工作涉及到的內(nèi)容相對較多，一旦某一環(huán)節(jié)工作沒有得到落實，則會導(dǎo)致設(shè)備或某個管道存在問題，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不利于保證市政工程質(zhì)量。最后，市政給排水工程設(shè)計工作流程具備多樣化特點(diǎn)，而且需要涉及到二維圖紙，但是針對當(dāng)前設(shè)計工作來講，Revit 軟件的二維構(gòu)圖能力較為薄弱，經(jīng)常受多種因素影響，從而對市政工程給排水設(shè)計帶來一定的影響，無法保證工程質(zhì)量。

3 給排水設(shè)計中BIM 技術(shù)的應(yīng)用

3.1 建立管網(wǎng)模型

市政給排水設(shè)計期間，管網(wǎng)工程模型建立時，需對系統(tǒng)做出系統(tǒng)分類，如利用軟件對部分管線采取設(shè)計期間，應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的機(jī)械模板，模板建立后，則需對所涉及的管道類型做出仔細(xì)分析，基于類型開展設(shè)計工作。針對市政給排水項目，管網(wǎng)工程設(shè)計期間，設(shè)計的管網(wǎng)具體涵蓋給水、污水、廢水以及雨水等，因為管線所具有的用途各不相同，所以，設(shè)計期間，務(wù)必根據(jù)管道所對應(yīng)的用途以及所用材料，對各管道采取系統(tǒng)區(qū)分，可基于各不相同顏色做出系統(tǒng)區(qū)分，如此，有利于工作人員快速做出辨別和統(tǒng)計。各環(huán)節(jié)工作結(jié)束后，便可建立模型，建立模型期間，應(yīng)當(dāng)對各閥門以及關(guān)鍵的具體結(jié)構(gòu)做出綜合考慮，具體問題具體分析，基于市政給排水設(shè)計特點(diǎn)與具體情況，對建立模型方法做出合理選擇運(yùn)用。同時，工作人員需基于系統(tǒng)提示，對各管道的具體參數(shù)信息做出詳細(xì)準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)，以此為建立模型提供可靠保障[2]。

3.2 管線設(shè)計出圖

對于BIM 技術(shù)，具備出圖功能，市政給排水設(shè)計期間，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)管線具體運(yùn)行情況，對應(yīng)用BIM 技術(shù)完成的設(shè)計方案采取打印出圖，基于管線具體運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)參與和數(shù)據(jù)，直接輸入至BIM 系統(tǒng)，對方案做出優(yōu)化完善，使方案更具科學(xué)性與可行性。市政給排水管線設(shè)計期間，設(shè)計人員務(wù)必對BIM 技術(shù)所具有的優(yōu)勢特點(diǎn)加以充分了解，基于自身設(shè)計經(jīng)驗，對設(shè)計理念做出積極轉(zhuǎn)變革新，確保設(shè)計方案科學(xué)可行。與此同時，附屬構(gòu)筑物設(shè)計期間，設(shè)計人員同樣可對BIM 技術(shù)加以科學(xué)應(yīng)用。因為附屬構(gòu)筑物多具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，若構(gòu)筑物安全存在問題，則會對給排水整體設(shè)計與施工產(chǎn)生不利影響。所以，設(shè)計人員務(wù)必對BIM 技術(shù)加以科學(xué)應(yīng)用，構(gòu)建構(gòu)筑物虛擬模型，使設(shè)計方案更具科學(xué)性與可行性的同時，為設(shè)計、施工質(zhì)量提供可靠保障[3]。

3.3 系統(tǒng)管線及撞擊實驗

基于Revit 平臺，對給排水、供暖與通信和供電等模型添加到相同設(shè)計背景模塊，以平面、三維設(shè)計之間的靈活轉(zhuǎn)換，對碰撞點(diǎn)做到及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)，并位于三維視圖之中，對明顯的管線碰撞以及管線同構(gòu)筑物碰撞進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)查找，對具有的碰撞做出及時發(fā)現(xiàn)解決。一般而言，存在碰撞的情況下，可對管線位置與設(shè)計標(biāo)高等進(jìn)行合理調(diào)整，以此對碰撞問題做出合理解決。Revit 平臺具備“碰撞檢測”功能，不過對硬件有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，同時，工程整體規(guī)模相對較為龐大，僅利用Revit 難以實現(xiàn)對碰撞的全部有效檢測，因此，可搭配Navisworks 平臺進(jìn)行沖撞檢測，完成硬碰撞或是軟碰撞的有效檢測，Navisworks 平臺并不要求非常高標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)硬件條件，所有專業(yè)模型保持規(guī)整的情況下，可對模型采取快速瀏覽，使工作效率和質(zhì)量得到充分保證。各專業(yè)將模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，獲得nwc 文件模式，借助Navisworks 平臺進(jìn)行碰撞檢驗，從而獲得碰撞報告。基于BIM 三維管道設(shè)施模型，對設(shè)計存在的問題和不足做出及時檢查發(fā)現(xiàn)，并提交至設(shè)計人員，從而做出科學(xué)修改與合理調(diào)整[4]。

3.4 可視化相關(guān)設(shè)計

市政工程給排水設(shè)計期間，傳統(tǒng)設(shè)計模型只是通過部分信息平臺進(jìn)行設(shè)計，所以，設(shè)計期間也涉及大量信息，如平面視圖為主的圖形模式，設(shè)計結(jié)束后，還需結(jié)合工程項目實際情況，對圖形采取準(zhǔn)確復(fù)原。給排水具體設(shè)計階段，應(yīng)基于工程具體情況做出仔細(xì)研究，并做出科學(xué)合理調(diào)整，優(yōu)勢在于工期可以得到充分保證，不過，同樣具有相應(yīng)的問題和不足，導(dǎo)致工程構(gòu)造相對復(fù)雜繁瑣，信息輸送程序以及具體情況難以采取有效處理，從而造成相應(yīng)的不利影響。給排水設(shè)計階段，對BIM 技術(shù)加以科學(xué)有效應(yīng)用，可以實現(xiàn)對工程信息的真實模擬，并構(gòu)建相應(yīng)的模型?；诠こ藤Y料模型，可快速獲取信息數(shù)據(jù)，使信息傳輸效率和質(zhì)量得到可靠保證[5]。

3.5 數(shù)值化設(shè)計

針對普通模型，全部信息均為圖紙所涵蓋的信息，如二維、三維視圖等，通?；谙嗤Ｐ蛿?shù)據(jù)庫為主。比如，給排水設(shè)計期間，針對平面布局調(diào)整，勢必會造成設(shè)計數(shù)量的調(diào)整和改變，所以，針對施工材料表，則應(yīng)及時做出修正調(diào)整，這樣才能夠使設(shè)計效率和質(zhì)量得到有效提高。對于數(shù)值化，首先為信息模型，表達(dá)策略高度存在相似性，其次可以對輔助計算有效導(dǎo)入至模型。例如，設(shè)計人員通常進(jìn)行計算期間，以excel 表格與其他計算軟件為主進(jìn)行計算工作，利用公式進(jìn)行數(shù)值報告的編輯以及制作，為給排水設(shè)計工作提供可靠基礎(chǔ)依據(jù)。通過BIM 技術(shù)的科學(xué)有效應(yīng)用，能夠?qū)π畔⒛Ｐ妥龀鋈轿徽故?，對各不相同設(shè)施進(jìn)行研究，并獲取相關(guān)信息資料，從而實現(xiàn)對設(shè)施特性數(shù)值的科學(xué)設(shè)計。

3.6 施工安裝模擬

針對給排水設(shè)計而言，最終目標(biāo)是為施工提供科學(xué)正確指導(dǎo)，施工期間通常會涉及到部分管線錯綜復(fù)雜、分布較多的設(shè)備層，因為給排水設(shè)施所使用的專業(yè)管道具有差異性，且各專業(yè)管線之間也存在著交叉重疊或是沖撞等情況，致使施工難度極大。而通過對BIM 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，能夠?qū)r間程序置于三維空間設(shè)計程序，建立四維施工安裝模型，對管線與重點(diǎn)區(qū)域采取可視化、動態(tài)化、具體化的4D 施工模擬，協(xié)同安裝秩序的同時，使安裝空間可以更加清晰合理，對安裝進(jìn)程做出合理規(guī)劃，使施工效率與質(zhì)量得到充分保證。再加上建模工作的開展可以對BIM 技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，確保其效果最大化的同時，還可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對管道系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析，并對管道的用量及種進(jìn)行細(xì)致的問題，節(jié)省一定時間的同時，保證各項工作的順利開展。除此之外，市政給排水施工涉及到的閥門結(jié)構(gòu)和管道構(gòu)件相對較多，一旦各項工作過沒有得到落實，則影響后期的設(shè)計與安裝工作。所以，針對建模工作來講，其不僅能夠發(fā)揮對工程模擬的作用，同時可以全面保證各個環(huán)節(jié)施工的準(zhǔn)確性，通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用生產(chǎn)三維視圖，并利用視圖的整合，保證管道設(shè)計的效果，為之后工作提供強(qiáng)力保障。不僅如此，BIM 技術(shù)在工程量統(tǒng)計中仍然能夠發(fā)揮自身的優(yōu)勢，對各項工程明細(xì)進(jìn)行記錄，掌握設(shè)計方案的數(shù)據(jù)信心，提高設(shè)計的效率，為后期安裝提供更多幫助，最大化發(fā)揮施工模擬的效果，促進(jìn)市政工程的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.7 設(shè)施材料計算

市政給排水設(shè)計期間，設(shè)施材料計算編制時，傳統(tǒng)方法下，設(shè)計、造價人員按照設(shè)計圖紙進(jìn)行測算，工作效率無法得到充分保證，若設(shè)計圖紙產(chǎn)生變化的情況下，重新計算不但繁瑣且較易產(chǎn)生錯誤。通過對BIM 技術(shù)的科學(xué)有效應(yīng)用，能夠?qū)Υ嬖诟牟糠肿龀隹茖W(xué)系統(tǒng)調(diào)整，使工作效率可以得到有效提高。

4 結(jié)語

綜上所述，市政給排水設(shè)計階段，對BIM 技術(shù)的科學(xué)有效應(yīng)用，可以使傳統(tǒng)設(shè)計工作中突出的不足和問題得到有效解決，使設(shè)計工作效率和質(zhì)量得到顯著提升，節(jié)省綜合成本的同時，實現(xiàn)給排水設(shè)計進(jìn)度的科學(xué)優(yōu)化，為市政給排水工程提供可靠保障的同時，促進(jìn)市政給排水工程的良好發(fā)展。