馬逢樂

（安慶供水集團(tuán)公司，安徽 安慶 246004）

引言

建筑工程項(xiàng)目在設(shè)計方案確定的過程中，給排水設(shè)計是比較重要的。一般來說，建筑給排水設(shè)計具有非常重要的功能，是保證人們正常生活的關(guān)鍵。本文主要是利用BIM 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)建筑給排水工程模型的建設(shè)，綜合分析多種影響因素，從而可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計的高效進(jìn)行，能夠達(dá)到整體性規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，更好地提升設(shè)計水平，全面提升建筑設(shè)計總體水平。同時，在設(shè)計時還使用了模糊綜合評價方法來展現(xiàn)出給排水設(shè)計使用BIM 技術(shù)所產(chǎn)生的積極作用，能夠進(jìn)行設(shè)計與施工信息共享，能夠進(jìn)行仿真作業(yè)，達(dá)到人們的個性化使用要求。

一、BIM 簡述

BIM 的英文全稱是Building Information Model，即建筑信息模型。BIM 的概念是指把建筑工程人員在項(xiàng)目管理中的一個基本工具或者是基本元件做成一個基本元素，通過一定的數(shù)據(jù)特性和信息資料與基本元素組織起來，構(gòu)成一個建筑過程的信息模型，即在建筑過程中產(chǎn)生的建筑信息數(shù)據(jù)庫，這其實(shí)是一種項(xiàng)目管理方法和技術(shù)創(chuàng)新。需要說明的是，建筑信息管理數(shù)據(jù)庫模型中的建筑數(shù)據(jù)包含的絕不僅僅是一個個分割的建筑信息，而是這些建筑信息之間已經(jīng)建立了一種對應(yīng)關(guān)系的模型，這些建筑信息模型是“活的”，是動態(tài)的。在大型建筑的信息管理過程中，整個大型建筑的相關(guān)信息都直接儲存在建筑信息管理數(shù)據(jù)庫模型中，各個建筑項(xiàng)目的設(shè)計參數(shù)和信息是相互聯(lián)系的，我們可以輕松地實(shí)現(xiàn)建筑BIM 內(nèi)的數(shù)據(jù)和建筑相關(guān)信息的實(shí)時共享和信息交流，十分便捷。在一個大型建筑工程的整體設(shè)計、施工、運(yùn)營以及建筑信息管理的整個生命周期，BIM 數(shù)據(jù)庫可以很好地滿足不同階段、不同管理人員的不同信息和數(shù)據(jù)收集需求以及交流活動，可以有效地幫助他們完成設(shè)計任務(wù)；與此同時，當(dāng)設(shè)計任務(wù)完成時，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生新的設(shè)計數(shù)據(jù)和信息反饋，這些數(shù)據(jù)和信息又會重新進(jìn)入系統(tǒng)存儲到建筑數(shù)據(jù)庫中，如此往復(fù)。BIM 的應(yīng)用極大地豐富了建筑信息管理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計數(shù)據(jù)和信息管理知識，輕松地實(shí)現(xiàn)了BIM 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時更新和信息數(shù)據(jù)庫的自動化擴(kuò)大。BIM 的信息化管理流程促進(jìn)了建筑工程的順利開展，縮短了施工工期，降低了建造成本，而且為建筑的安全和可持續(xù)發(fā)展提供了必備條件。

二、建筑給排水設(shè)計現(xiàn)狀及存在問題

隨著日益增加的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和建筑功能需求，建筑管道也愈加復(fù)雜，同一個建筑物內(nèi)部常常會出現(xiàn)大量不同功能、類型材質(zhì)、直徑以及安裝要求等的管道。由于給排水管道的設(shè)置還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)、建筑以及暖通與電氣管道之間的關(guān)系其布置方法、設(shè)計要求以及造價規(guī)劃都會隨著建筑物功能要求的多樣化和建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化變得越來越煩瑣。設(shè)計復(fù)雜程度提高的同時，建筑給排水設(shè)計的要求也在不斷提高，尤其對于一些高層、復(fù)雜的建筑，相較于以往的設(shè)計，由于其層數(shù)多、高度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能多元化的特點(diǎn)，設(shè)計時需考慮的因素、限制條件也越多，設(shè)計要求也相應(yīng)提高，如更大的靜水壓力、更重的消防任務(wù)、更高的可靠性要求及更強(qiáng)的防振防噪能力等。同時，綠色、環(huán)保要求也使得建筑給排水的節(jié)能設(shè)計要求越高。除上述兩點(diǎn)外，產(chǎn)業(yè)鏈上游建筑材料的不斷發(fā)展也給予建筑給排水設(shè)計在材料與構(gòu)件選擇上更大的空間。以往建筑給排水管道較為單一，主要包括銅管、鑄鐵管、鍍鋅鋼管等金屬管道，如今HDFE 管、UPVC 管等新型管道已在建筑給排水中大量應(yīng)用。但是，這在一定程度上增加了設(shè)計的難度，使得建筑給排水設(shè)計中水壓計算變得比較復(fù)雜，在滿足設(shè)計水壓要求的同時，還需綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性的需求。

目前，大部分建筑給排水工程的深化設(shè)計仍采用二維CAD 模式，不足之處已日益凸顯，具體表現(xiàn)為：（1）傳統(tǒng)的CAD 設(shè)計以二維圖紙為主要表現(xiàn)形式，在一些復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，無法準(zhǔn)確、立體地反映出各系統(tǒng)間的空間關(guān)系，缺乏直觀感受，使得建筑給排水的深化設(shè)計需要花費(fèi)更多的時間和精力進(jìn)行思考與繪制，同時其設(shè)計效率與呈現(xiàn)效果不佳。（2）以往的設(shè)計主要靠交流和圖紙審查來消除設(shè)計中錯、漏、碰等問題，如今復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)使得建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計更容易出現(xiàn)各種問題，僅靠傳統(tǒng)方式很難完善地處理這些問題。

從上述分析可以看出，以CAD 為核心的傳統(tǒng)建筑給排水設(shè)計方法在設(shè)計時愈顯乏力，很有必要將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑給排水的設(shè)計中，至少在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑給排水深化設(shè)計中十分必要。

三、BIM 技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用

（一）協(xié)同設(shè)計

建筑工程給排水項(xiàng)目設(shè)計環(huán)節(jié)，利用BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)三維模型，能夠?qū)⒔o排水部分融入模型內(nèi)。比如，模型中可以體現(xiàn)出水泵使用量、安裝尺寸等多個方面的信息，不同專業(yè)人員能夠按照自己使用需要調(diào)取使用。如果在設(shè)計中不得不進(jìn)行模型數(shù)據(jù)調(diào)整，在其他相關(guān)聯(lián)部位也會隨之自動調(diào)整。建筑工程的各個專業(yè)都能夠利用BIM 模型進(jìn)行檢查，提高工作效率和水平。如果建筑工程的任何單位人員修改建筑模型，設(shè)計人員都會立即發(fā)現(xiàn)，并且展開討論和分析，就能夠提高協(xié)調(diào)性，保證設(shè)計方案合格。

（二）實(shí)現(xiàn)可視化設(shè)計

建筑給排水工程設(shè)計過程中，若要充分發(fā)揮出CAD 技術(shù)的作用，設(shè)計人員要匯總建筑平面圖、立體結(jié)構(gòu)圖等與建筑相關(guān)的信息，復(fù)原建筑圖形信息，結(jié)合分析與設(shè)計調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)組合當(dāng)中的主體結(jié)構(gòu)等方面的信息。在建筑給排水工程設(shè)計當(dāng)中，運(yùn)用此種技術(shù)手段，若是給排水工程設(shè)計周期較短，信息數(shù)據(jù)傳遞當(dāng)中可能出現(xiàn)信息不準(zhǔn)確的問題，嚴(yán)重威脅到總體建筑給排水工程施工工作展開。如今，BIM 技術(shù)開始廣泛運(yùn)用到建筑給排水局部工程設(shè)計過程中，可以在建筑給排水設(shè)計當(dāng)中直接構(gòu)建起可以傳遞信息的模型，利用建筑信息模型，準(zhǔn)確獲取與給排水工程有關(guān)的信息與數(shù)據(jù)，從而防止傳遞信息中所出現(xiàn)的失誤，真正提高建筑給排水工程信息數(shù)據(jù)的完整有效程度。建筑給排水局部工程設(shè)計模型不同于其他的土建工程項(xiàng)目的設(shè)計模型，通常以普通的土建工程項(xiàng)目設(shè)計模型作為前提條件，實(shí)際上的建筑給排水局部工程設(shè)計模型要適當(dāng)展開調(diào)整，若是設(shè)計模型被修改，那么會對整個樓層的建筑平面設(shè)計帶來影響。所以，通常來講需要按照建筑樓層的設(shè)計來展開建筑給排水工程設(shè)計。

（三）模擬安裝的設(shè)計

BIM 設(shè)計理念運(yùn)用到建筑給排水工程設(shè)計過程中，最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)對給排水工程的模擬安裝設(shè)計。給排水工程施工當(dāng)中，排布管線屬于較為復(fù)雜且重要的工作，其中更為復(fù)雜的是吊頂區(qū)的管線排布工作，很難精準(zhǔn)展開，如果不能處理到位會導(dǎo)致資源浪費(fèi)，并且還會在很大程度上導(dǎo)致設(shè)計時間延長。通過引入BIM 技術(shù)，能夠更好地解決這些問題，BIM 技術(shù)利用三維手段為基礎(chǔ)，模擬施工環(huán)境，模擬一系列的施工過程，達(dá)到預(yù)期的效果后接著展開后續(xù)的施工。BIM 技術(shù)的應(yīng)用具備可視化的處理方法，能夠?qū)Π惭b和設(shè)計的流程進(jìn)行簡化，并且科學(xué)合理實(shí)施安裝，在很大程度上提高施工的有效性，減少設(shè)計變更。

（四）管線綜合設(shè)計

BIM 可以直接反映三維管道系統(tǒng)集成后的管道凈空高度。在BIM 模型建立管道系統(tǒng)模型的每一個過程中，管道系統(tǒng)模型所呈現(xiàn)的三維管道系統(tǒng)模型展示的是建筑給排水管道的最真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。建筑給排水工程設(shè)計師在繪圖中不僅能夠?qū)崟r觀察到三維模型圖中管道發(fā)生的各種碰撞沖突現(xiàn)象，而且還能夠在三維繪圖模型制作完畢后，采用碰撞檢測的方法和功能，或者是利用其他檢測軟件對管道進(jìn)行軟碰撞、硬碰撞的綜合檢測。其中，硬碰撞指的是碰撞沖突發(fā)生在某種物理的意義上，軟碰撞指的是設(shè)計師使用檢測器對空間、安裝以及檢修的軟件進(jìn)行校核。通過三維模型可以實(shí)時檢測BIM 三維給排水管道的碰撞沖突，并及時向其他建筑給排水管線設(shè)計師進(jìn)行反饋，保證設(shè)計修改和綜合設(shè)計調(diào)整的準(zhǔn)確性、及時性，進(jìn)一步完善建筑給排水管線的綜合設(shè)計。

（五）參數(shù)化設(shè)計

BIM 模型中所有的二維設(shè)計視圖、三維視圖、明細(xì)表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計表以及圖紙等設(shè)計內(nèi)容，會根據(jù)相同類型的建筑工程，以信息的形式在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲和保存。所以，當(dāng)對模型的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行修改時，其設(shè)計引擎可以在不同的位置上，如建筑的平面設(shè)計、剖面結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖紙等；而且設(shè)計人員可以在不同的時間和條件下隨時對參數(shù)進(jìn)行修改和補(bǔ)充，而參數(shù)修改后的設(shè)計數(shù)據(jù)庫中所有的設(shè)計數(shù)據(jù)信息都會隨之立即發(fā)生改變和更新。在進(jìn)行建筑以及給排水工程設(shè)計時，進(jìn)行這種參數(shù)化的系統(tǒng)設(shè)計主要基于兩個方面的考慮：一是因?yàn)樗軌驅(qū)IM 模型中引入的計算機(jī)起到一定的技術(shù)輔助和指導(dǎo)作用；二是這種參數(shù)化的概念可以在設(shè)計人員表達(dá)模型的內(nèi)容和形式上得到體現(xiàn)。

（六）仿真設(shè)計的應(yīng)用

建筑工程給排水工程仿真設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是能對施工起到技術(shù)指導(dǎo)作用。在給排水工程施工中，由于施工空間狹窄，管道復(fù)雜且數(shù)量多，從而對管道的安裝會產(chǎn)生一些影響。管道施工前，利用BIM 技術(shù)建立三維模型，在保證施工質(zhì)量的前提下合理規(guī)劃施工和科學(xué)安排施工時間，保證管道施工安全穩(wěn)定運(yùn)行，加快施工進(jìn)度，減少建設(shè)資金投入。在給排水工程設(shè)計中，要明確施工預(yù)算目標(biāo)與所需的基本材料，相應(yīng)的編制材料清單，制定合理的安裝方案。并且在工程設(shè)計中，應(yīng)充分考慮和合理規(guī)避各種風(fēng)險，尤其是管道穿叉處應(yīng)合理布置，防止因?yàn)楣て谶M(jìn)度問題倉促解決問題。應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行仿真設(shè)計，可以模擬施工過程，及時調(diào)整不合適的部分，檢驗(yàn)施工過程的科學(xué)合理性，避免施工中無效因素的影響。

（七）排水管道方面的設(shè)計的應(yīng)用

管道的安放位置在整個房屋的建設(shè)過程中對整個建筑的整體形象影響很大，因此管道需要安放在合理的位置，從而更好地保證建筑的功能。在管道設(shè)計過程中，相關(guān)人員可以通過BIM 技術(shù)更好地了解管道在整個建筑中的位置，更直觀地認(rèn)識管道的實(shí)際高度和管道的真實(shí)空間狀態(tài)。在管道布置過程中，碰撞問題得到了很大程度的解決。相關(guān)人員可以通過BIM 技術(shù)識別管道可能發(fā)生的碰撞風(fēng)險，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同時，相應(yīng)的檢測可以檢測出BIM 模式下設(shè)計中的沖突，并通過信息技術(shù)反映給相關(guān)人員。充分認(rèn)識到這一點(diǎn)后，相關(guān)人員可以根據(jù)實(shí)際情況修改設(shè)計，對提高整個建筑給排水系統(tǒng)的管道設(shè)計效率有重大影響。此外，BIM 技術(shù)還能幫助有關(guān)人員對排水管道設(shè)計中的其他問題進(jìn)行了解，有利于有關(guān)人員及時糾正問題，提高整體工作效率。

結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展及移動網(wǎng)絡(luò)時代的到來，BIM 技術(shù)越來越廣泛地運(yùn)用于建筑給排水工程設(shè)計領(lǐng)域。此技術(shù)的廣泛應(yīng)用，彌補(bǔ)了以往建筑給排水工程設(shè)計中的不足，提升了建筑給排水工程設(shè)計的質(zhì)量和效率。因此，對建筑給排水工程設(shè)計中BIM 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要的意義。