【摘要】BIM技術(shù)利用三維建模方式提高了建筑設(shè)計(jì)精度，在給排水等建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用廣泛。建筑設(shè)計(jì)師在給排水設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要充分利用BIM模型優(yōu)勢(shì)，在推進(jìn)全生命周期的建筑工程設(shè)計(jì)和管理體系建設(shè)當(dāng)中，通過(guò)搭建多場(chǎng)景模型的方式，在確定建筑數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)針對(duì)此前CAD設(shè)計(jì)中存在的管線避讓、系統(tǒng)碰撞問(wèn)題進(jìn)行重新的調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)精度。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);建筑工程;設(shè)計(jì);給排水系統(tǒng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.036

BIM技術(shù)的出現(xiàn)極大地改變了傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計(jì)方式方法，其中三維建模模式的應(yīng)用，彌補(bǔ)了原有CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)在立體信息展現(xiàn)方面的不足的同時(shí)，也使得在建筑設(shè)計(jì)技術(shù)交底中，設(shè)計(jì)信息的理解門(mén)檻更低，多方之間的交流協(xié)同目的性更加準(zhǔn)確。BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其所具有的三維模型數(shù)據(jù)信息的內(nèi)容完備性層面，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，應(yīng)用BIM模型設(shè)計(jì)能夠在建筑已有的設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)之上進(jìn)行更深層次的建筑綠色性能、可持續(xù)運(yùn)營(yíng)等方面的優(yōu)勢(shì)。在當(dāng)前的建筑工程背景下，BIM技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛，同時(shí)衍生出了以BIM技術(shù)為核心的多方協(xié)同的建筑設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式，極大地提高多方溝通效率，提升了建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量水平。

1、建筑工程項(xiàng)目中BIM技術(shù)的應(yīng)用

1.1建筑工程全生命周期應(yīng)用

全生命周期的技術(shù)應(yīng)用是BIM技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中的典型特征，結(jié)合建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)到施工再到交驗(yàn)的全過(guò)程需求，BIM均引用相應(yīng)的階段性應(yīng)用價(jià)值。方案設(shè)計(jì)階段，BIM建模能夠針對(duì)當(dāng)前建筑項(xiàng)目方案開(kāi)展建筑應(yīng)用定位和效能分析，引入復(fù)雜的環(huán)境系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完成建筑性能的綜合分析，確保項(xiàng)目方案全面精準(zhǔn);建筑設(shè)計(jì)階段，BIM建模可以直接將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念和呈現(xiàn)出的建筑效果以可視化的形式體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)以仿真可視的形式將建筑設(shè)計(jì)最終形態(tài)通過(guò)三維立體呈現(xiàn)出來(lái)，多方在進(jìn)行技術(shù)較低和施工前交流中，能夠直接通過(guò)三維模型對(duì)各個(gè)建筑施工細(xì)節(jié)進(jìn)行碰頭對(duì)接，避免交流壁壘導(dǎo)致施工效率降低;施工階段中，BIM建模能夠更好地指導(dǎo)各個(gè)階段的施工實(shí)務(wù)，并針對(duì)當(dāng)前施工進(jìn)度和施工技術(shù)特征以三維模型的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，針對(duì)施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行精確的施工復(fù)核，保證施工質(zhì)量;在建筑運(yùn)營(yíng)階段，BIM技術(shù)能夠提供詳細(xì)的建筑信息報(bào)表，為后續(xù)的建筑運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)性數(shù)據(jù)支持，降低項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本。

1.2 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

綜合比對(duì)BIM技術(shù)與傳統(tǒng)CAD技術(shù)為代表的技術(shù)手段后可以發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在其所擁有的幾個(gè)方面特征之上。首先BIM技術(shù)擁有模擬性特征，是一種基于三維模型的建模技術(shù)，能夠?qū)⒄鎸?shí)的建筑環(huán)境以等比例還原的方式進(jìn)行呈現(xiàn);其二是協(xié)調(diào)性，BIM技術(shù)能夠?yàn)槎喾絽⑴c協(xié)同提供交流場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)高效率的內(nèi)部技術(shù)碰頭，降低后期施工出現(xiàn)技術(shù)變量幾率;其三是具有全面優(yōu)化性，BIM技術(shù)應(yīng)用中能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行施工環(huán)節(jié)調(diào)整，最大限度避免出現(xiàn)施工失誤，降低異常狀況突發(fā)狀況的出現(xiàn);最后是可視化，BIM 所完成的三維建模以真實(shí)準(zhǔn)確的可視化信息來(lái)進(jìn)行呈現(xiàn)，各方能夠通過(guò)不同視角、不同關(guān)聯(lián)性對(duì)建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)部細(xì)節(jié)進(jìn)行查閱和分析，明確建筑整體構(gòu)造。

2、建筑給排水設(shè)計(jì)基本情況

2.1 建筑給排水設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，城市化建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平也相應(yīng)提升，大量的面向城市居民建筑項(xiàng)目開(kāi)始出現(xiàn)，在呈現(xiàn)數(shù)量豐富性的同時(shí)也呈現(xiàn)出復(fù)雜性特點(diǎn)。土建工程逐漸成為社會(huì)熱門(mén)行業(yè)的同時(shí)，相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)與施工管理也有了更為精準(zhǔn)嚴(yán)苛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，隨著綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，在建筑工程當(dāng)中執(zhí)行綠色節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)升級(jí)也成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。給排水項(xiàng)目在建筑工程當(dāng)中雖然相比于其他建筑環(huán)節(jié)受到的關(guān)注和投入的精力都較小，但是對(duì)于建筑使用舒適度、綠色節(jié)能水平等，都有著較大的影響，通過(guò)給排水的精準(zhǔn)射擊，要保證系統(tǒng)運(yùn)行的立場(chǎng)性和穩(wěn)定性，使建筑能夠真正用上放心水、安全水，提高水資源利用效率，提高生活質(zhì)量。

2.2建筑給排水設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)

根據(jù)居民建筑的工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，面向居民生活需求的給排水系統(tǒng)主要分為多個(gè)應(yīng)用模塊，較為常見(jiàn)的模塊由市政供水系統(tǒng)和內(nèi)部排水系統(tǒng)共同組成。其中室內(nèi)采用市政自來(lái)水供水，搭建相應(yīng)的積水系統(tǒng)。通常會(huì)根據(jù)建筑物本身的 層高，設(shè)置若干個(gè)給水分區(qū)。其中在低層建筑當(dāng)中設(shè)置直接供水系統(tǒng)，由市政自來(lái)水進(jìn)行直接供水;高層建筑給水系統(tǒng)需采用變頻加壓設(shè)備進(jìn)行有效供水。除了兩個(gè)環(huán)節(jié)之外，建筑系統(tǒng)內(nèi)部還需要設(shè)置消火栓供水和自動(dòng)噴水滅火供水兩個(gè)重要的分區(qū)。

在內(nèi)部排水方面，主要以衛(wèi)生間排水和綠建中水回流兩組系統(tǒng)為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中衛(wèi)生間排水主要采用地面重力排水或虹吸式排水進(jìn)行內(nèi)部污水引流排放，使污水排入到室外污水井中。中水回流主要以雨水收集為主，通過(guò)布設(shè)在建筑物頂端的雨水中水收集系統(tǒng)對(duì)降水進(jìn)行收集存儲(chǔ)，并將其應(yīng)用于綠化灌溉等方面，實(shí)現(xiàn)中水的二次利用，最大限度發(fā)揮中水資源優(yōu)勢(shì)。

2.3建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式與難點(diǎn)

建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮多個(gè)方面，其中給水系統(tǒng)需要滿(mǎn)足生活給水和消防給水的不同給水需求，排水系統(tǒng)則需要采用分離管道設(shè)計(jì)方式，將不同排水進(jìn)行類(lèi)型區(qū)分，保證排放和再利用?，F(xiàn)代建筑項(xiàng)目當(dāng)中管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要堅(jiān)持多樣化原則，在建筑物內(nèi)部的給排水系統(tǒng)當(dāng)中，需要針對(duì)不同的功能需求設(shè)置不同材質(zhì)、類(lèi)型、直徑的管道設(shè)備，同時(shí)還需要結(jié)合暖通和電氣的布設(shè)情況進(jìn)行環(huán)境調(diào)整。在早期的建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中，給排水系統(tǒng)所采用的硬件管道材料主要以通關(guān)、鍍鋅鋼管等金屬材料為主，隨著材料技術(shù)發(fā)展，目前給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要改用聚氯乙烯、高密度依稀、復(fù)合管道等新型管道材料，相應(yīng)的在強(qiáng)度、環(huán)境腐蝕方面需要進(jìn)行更為復(fù)雜的實(shí)用設(shè)計(jì)和造價(jià)設(shè)計(jì)。

現(xiàn)階段給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)更多應(yīng)用CAD方法開(kāi)展，傳統(tǒng)CAD應(yīng)用二維圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)繪制，但是其可視能力較差，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的建筑環(huán)境或較為龐大的給排水系統(tǒng)，CAD應(yīng)用價(jià)值十分有限，不僅容易造成施工環(huán)節(jié)的困擾，還會(huì)導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，甚至導(dǎo)致多個(gè)環(huán)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)碰撞，需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行改良。部分建筑細(xì)節(jié)內(nèi)容以文字形式進(jìn)行呈現(xiàn)，沒(méi)有響應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，導(dǎo)致施工環(huán)節(jié)各方人員交流困難，容易出錯(cuò)。BIM技術(shù)的應(yīng)用為建筑工程設(shè)計(jì)尤其是給排水等復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)的發(fā)展創(chuàng)新的曙光。

3、給排水系統(tǒng)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1搭建BIM模型

BIM模型主要針對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)情況進(jìn)行三維仿真模擬，目前應(yīng)用在建筑工程項(xiàng)目中的BIM模型根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景主要分為整體建筑模型、建筑結(jié)構(gòu)模型、暖通電氣模型和給排水模型等幾種，而在實(shí)際的建筑施工中，多場(chǎng)景模型需要進(jìn)行模型整合，最終確定模型對(duì)應(yīng)的實(shí)體位置，保障施工過(guò)程中相關(guān)系統(tǒng)設(shè)施的布設(shè)準(zhǔn)確。

給排水系統(tǒng)在BIM系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)多BIM場(chǎng)景模型的相互整合，需要進(jìn)行幾個(gè)方面的工作項(xiàng)目。首先，建筑設(shè)計(jì)師需要對(duì)現(xiàn)有的建筑項(xiàng)目CAD二維圖紙數(shù)據(jù)進(jìn)行信息分析。國(guó)內(nèi)建筑審批中設(shè)計(jì)院仍然以CAD為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，提供相關(guān)的建筑數(shù)據(jù)。建筑設(shè)計(jì)師必須在拿到CAD圖紙后，結(jié)合CAD數(shù)據(jù)信息的分析，將原本二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為三維的BIM數(shù)據(jù)，完成前期設(shè)計(jì)的整體規(guī)劃;隨后，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)針對(duì)BIM技術(shù)以及圖紙信息當(dāng)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建項(xiàng)目樣板，利用項(xiàng)目樣板的方式，將給排水系統(tǒng)當(dāng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行確定，其中給排水系統(tǒng)的材質(zhì)要求、線路走向以及線寬設(shè)置等，都要在這一階段明確。設(shè)計(jì)師可以采用revit軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入，完成樣板創(chuàng)建，作為設(shè)計(jì)指導(dǎo);最后，設(shè)計(jì)師需要結(jié)合已完成創(chuàng)建的項(xiàng)目樣板，設(shè)置相應(yīng)的給排水系統(tǒng)模型，再將其他場(chǎng)景模型與給排水模型進(jìn)行融合對(duì)應(yīng)，對(duì)及排水系統(tǒng)預(yù)設(shè)計(jì)是否滿(mǎn)足其他模型中場(chǎng)景仿真要求，進(jìn)行判斷。這一階段主要判斷對(duì)象為給排水系統(tǒng)走線情況是否存在與暖通、電氣系統(tǒng)之間的矛盾沖突，對(duì)于存在的沖突，需要重新進(jìn)行細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)調(diào)整，并導(dǎo)出相關(guān)調(diào)整后的數(shù)據(jù)，以軸網(wǎng)、標(biāo)高等數(shù)據(jù)進(jìn)行場(chǎng)景呈現(xiàn)。

3.2 BIM中給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

首先，設(shè)計(jì)師需要結(jié)合建筑情況和給排水系統(tǒng)進(jìn)行前期分析。其中建筑設(shè)計(jì)高度與建筑的使用功能不同，需要以建筑預(yù)期吊頂方式為前提，確定建筑凈空間高度，明確當(dāng)前高度下的給排水系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，同時(shí)結(jié)合常規(guī)建筑布設(shè)方案，對(duì)給排水、暖通和電氣三個(gè)方面的管線走線方式進(jìn)行預(yù)估，判斷其是否出現(xiàn)穿越重要大梁的可能，如果出現(xiàn)這種可能，需要通過(guò)位置平移或垂直設(shè)置的方式進(jìn)行規(guī)避。

其次，建筑設(shè)計(jì)師在執(zhí)行設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行管線避讓的全面優(yōu)化。BIM系統(tǒng)應(yīng)用中需要在相同空間內(nèi)根據(jù)管線情況來(lái)進(jìn)行避讓設(shè)計(jì)，提高空間利用率的同時(shí)，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)。目前BIM中管線避讓設(shè)計(jì)一般遵循管徑差異、壓力差異和系統(tǒng)差異三個(gè)方面原則，設(shè)置大管徑、無(wú)壓、高壓管優(yōu)先原則。排水管、熱水管、風(fēng)管優(yōu)先原則進(jìn)行管線避讓?zhuān)畲笙薅劝l(fā)揮空間效果。

最后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中還需要針對(duì)碰撞情況進(jìn)行重新的調(diào)整和優(yōu)化。BIM模型設(shè)計(jì)應(yīng)用可以針對(duì)多系統(tǒng)協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)碰撞優(yōu)化，針對(duì)傳統(tǒng)CAD平面中未考慮高差情況的系統(tǒng)碰撞，通過(guò)BIM審查的方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)碰撞優(yōu)化，避免給排水系統(tǒng)出現(xiàn)與梁柱、其他系統(tǒng)之間管道彼此碰撞，影響施工進(jìn)度，借助BIM的空間控制優(yōu)化，發(fā)揮設(shè)計(jì)統(tǒng)籌優(yōu)勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介：

張福利（1988.09—），女，山東濟(jì)寧市嘉祥縣，中級(jí)工程師，研究生，研究方向：給排水。