BIM技术在医院给水排水工程设计中的应用

张爱华，梁书凯，万 芳

（中国建筑东北设计研究院有限公司，沈阳 110006）

BIM技术在医院给水排水工程设计中的应用

张爱华，梁书凯，万 芳

（中国建筑东北设计研究院有限公司，沈阳 110006）

BIM，即建筑信息模型，是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的“可计算数字信息”；覆盖了整个建筑生命周期，是有效的将建筑业主、设计理念、施工现场、运营管理全方位有效的结合到一起的一种新型设计方法，由于其三维化、参数化、信息化等优点越来越受到各界的重视。本文以浑南医院肿瘤中心及急诊急救中心建筑给排水工程设计为实例，分析BIM相比于传统二维制图软件在医院给水排水设计中的优势。

BIM；给水排水工程设计；协同工作；碰撞检查；三维视图

0 引言

从20世纪90年代开始，CAD发展日渐成熟，CAD的使用大大地提高了工作效率，使设计人员从繁琐的手绘图纸中解脱出来[1]；但是随着科技的发展，CAD已经不能满足现阶段建筑行业的要求；其中医疗类建筑的设计是建筑及复杂工艺设计的集合体，通常比其他建筑设计复杂程度高，涉及建筑能耗系统、物流运输系统及生命支撑系统的交叉设置，建筑内管线错综复杂，同时需要多学科人员紧密配合。应用BIM技术能够较好的解决这些问题，并且清晰地表现各种管道系统布置方式，为日后运营维护提供信息支持。

目前，BIM技术主要用于建筑设计，设备专业工程师对BIM的认识深度和接受应用的程度上远远低于建筑工程师。本文以实际设计项目“沈阳市浑南医院——肿瘤中心及急诊急救中心”为基础，使用revit软件进行设计，详细介绍了BIM技术在医疗类建筑的给水排水设计中相比于传统二维制图软件所表现的优点。

2 BIM在医院给水排水工程设计中的应用

2.1 BIM协同化工作的优势

协同化工作，包括设计时的能量分析、碰撞检查、成本计算；施工时的进度跟踪、现场安全；使用时的运营管理、维修管理[2]；以及建筑使用后的翻新、改造、拆除等等[3]。如此，BIM能够有效地综合所有建设项目所涉及到的部门，为建设项目的每个过程提供精准化服务。

在二维设计中，通常先由建筑专业向其他各个专业提出最初的建筑条件，随后各个专业根据自身需要向建筑专业反提条件，如此反复直到设计工作最终完成。在这样的传统设计过程当中，因软件及技术的局限性，各部门设计人员难以实现协同化工作，必然引发沟通不足与非必要性修改等问题，由此极大地影响了设计团队的工作效率。而在BIM技术协同工作中存在一个共享平台，即信息模型。各个专业设计人员可同时对此信息模型进行设计，将各自所需要的设备构件、管道信息设置于模型中并赋予参数，各专业的设计人员即可在第一时间了解其他专业的设备参数、设计进度、交叉碰撞情况。

2.2 BIM三维可视化的应用

BIM的三维视图和可视化是不能分割的，三维视图的出现就是为了通过视觉效果，从不同的角度认识、了解建筑。在BIM的三维视图中，软件不再是一种画图的工具，更是一种设计的手段，基于BIM的三维可视化特点，设计人员的设计构思能够得到实时性呈现，不再局限于通过平面图、立面图、剖面图的想象[4]。BIM的三维视图不仅能够实时呈现设计构思，同时还允许设计人员任意角度观察、绘制及修改模型，使整个设计过程变得鲜活流畅。图1是BIM技术设计的肿瘤中心的外部效果图，包括外部的建筑颜色、日照分析、场内的功能划分等，建筑效果一目了然。同时BIM的漫游功能，能够模拟设计人员亲临建筑内部，通过内部的视觉效果了解拟建建筑物的功能性、合理性、安全性及舒适度等问题。通过漫游功能模拟的内部走廊中管道布置状况、管道高度、消火栓位置、墙体、门窗材质、颜色等，整个拟建建筑的内部设计都尽收眼底。

图1 BIM设计建筑外部三维效果图

对于给水排水专业，由于所有管道、设备均被参数化，可视化的三维效果，能够准确的了解到每一根水管的走向、坡度、与设备的连接方式、是否有利于检修以及能否与室外管线衔接等各种问题。在运用BIM技术进行设计时，所有的设备构件都与实际的尺寸一致，在设计时，就能够合理的布置设备、确定管道走向、管径大小、管道材质及管道连接方式等。以排水管道为例，图2为医院诊室内洗手盆排水管道的局部剖面图，与洗手盆连接的排水立管管径为d75，排水横干管管径为d100，排水坡度为1.2%，排水横干管在梁下敷设，所有设计效果均能准确呈现。

图2 BIM技术设计的排水管道剖面图

在普通的CAD绘图中，当任意管道或设备要修改时，相对应的其他图纸均需要自行修改，系统图更需要设计人员通过空间想象来绘制。而在运用BIM进行给水排水设计时，设计人员可利用多窗口、多角度、多剖面进行同时观察、同时设计；并且在任一窗口进行的设计修改，结果会实时反馈到其他窗口，这对于空间管线布置及设备连接有很大帮助，也避免了人为疏忽造成的错误或遗漏。同时BIM能够自动生成系统图（即三维视图），保证了系统图与平面图的完全一致，不仅减少了繁琐的工作量，更减少了错误的出现。如图所示，利用BIM的可视化功能对平面、剖面、三维视图同时设计的卫生间给水管道图（图3）及病房放大图（图4）。

图3 BIM技术绘制卫生间给水排水放大图

图4 BIM技术绘制的三维病房放大图

2.3 BIM管道综合的应用

在建筑设计中，尤其是遇到体量庞大复杂的工程时，各个专业的设计难度也将成倍增加。在二维的设计工作中，管道综合通常是通过简单的图纸叠加来实现，难于全面分析管道的交叉情况，无法直观的看出管道的纵向布置。因此管线之间或管线与结构构件之间常常发生碰撞，造成返工或浪费，给施工带来麻烦，影响室内净高[5]，甚至引发安全隐患。BIM技术就可以解决这些问题，全专业的真实尺寸建模技术能够准确定位管道高度，全面检查管线碰撞，通过平面图、剖面图、轴测图、3D模型以及动画漫游，将所有拟建构思完整呈现。图5为管道经碰撞检查前后对比图，图6为局部管道三维图。从图中我们能够看出，虽然整个工程的管道量非常大，但是通过不同的颜色区分出了不同专业和系统的管道，管道在建筑中的排列是井然有序的，为日后的施工和运营管理提供了更便利的条件。

图5 经碰撞检查前后局部管道综合对比图

图6 设备层局部管道综合图

3 结语

随着信息技术的不断发展。以传统的CAD技术为代表的二维设计已不能满足建筑行业的要求，BIM的诞生，将设计、施工、运营紧密联系在一起，极大地提高了人员的工作效率，节省工程建设成本。

1）参数驱动的建筑三维设计，给施工图修改带来的“一处修改、处处更新[6]”的便利，极大地缩减了改图工作量及出错几率。

2）三维协同设计为全专业实时配合带来的工作效率提高。

3）可视化使各设计部门的沟通变得方便直接。

4）碰撞检查技术能够排查设计盲点降低图纸出错率。

BIM技术有很多优点，但是对于现阶段，仍存在不足之处：

1）出图率低，现阶段BIM在给水排水专业中的出图率仅有30%左右，并且是二维图纸出图，而二维图纸无法明确表达设计意图，并指导施工。

2）目前针对BIM技术没有统一的国家标准[7]。

3）为了将BIM技术运用到整个建筑生命周期，就需要设计单位、施工单位、运营单位同时掌握BIM技术并学会使用，对相关人员的技术水平要求高。

随着科技技术的不断发展，国家政策的大力支持，BIM技术将逐步发展成为建筑工程设计的主要手段，有助于提高效率、节约成本、提高施工质量、完善运营管理等。本文从一个设计者的角度，总结实际项目的设计经验，介绍一些BIM设计的优缺点，希望能给更多的设计者一些帮助。

[1]李雄华.BIM技术在给水排水工程设计中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2009.

[2]Becerik-GerberB，JazizadehF，LiN，etal.Applicationareasand data requirementsfor BIM-enabled facilities management[J].Constr.Eng. Manag，2012，138：431-442.

[3]Teicholz Eastman，Liston Sacks.BIM Handbook-a guide to building information modeling for owners，managers，designers，engineers and contractors[M].Aufl，2，Wiley，Hoboken，2011.

[4]王哲，闫学坤.BIM技术在设计工作中的应用研究[A].第五届中国国际数字城市建设技术研讨会论文集[C].北京：中国电子商务协会，建设部，2010：392-396.

[5]薛训明，陈凯，等.BIM在合肥卷烟厂全生命周期应用的研究[J].电脑知识与技术：学术交流，2014（1）：195-198.

[6]梁超.BIM在建筑给排水工程设计中的应用[J].给水排水，2012，38（1）：142-144.

[7]杨珊珊，刘勤.由Revit软件初体验到BIM三维模式的思考[J].山西建筑，2011，18（37）：255-256.

TU205

A

1673-1093（2015）02-0076-03

张爱华，女，高级工程师。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.02.019

2014-09-30；

2014-11-22