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        探討B(tài)IM 在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用

        2021-11-27 12:42:07馬逢樂
        魅力中國 2021年30期
        關(guān)鍵詞:建筑信息模型

        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。

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