BIM技术在建筑给排水工程设计中的应用

余海宁 贵州师范大学材料与建筑工程学院教授

给排水工程是保障建筑物实现功能的基础，也是现代化城市发展中减少建筑物水媒传染病流行和水污染等问题发生的重要环节。本文引入信息技术中的BIM 技术，结合BIM 技术的特点和优势，探讨了如何在建筑给排水工程中更好地发挥BIM 技术的价值，不断提高给排水工程的建设质量。

1 BIM技术概述

1.1 BIM技术的含义

B I M（B u i l d i n g I n f o r m a t i o n Modeling）技术的全称是建筑信息模型，该技术是以数字化虚拟模型展现，模型的设计元素是由建筑工程项目的构件组成，建筑构件的几何数据、物理性能、材质数据等信息组合起来就形成了建筑综合虚拟化的整体数据库。BIM 技术出现以来，对该技术的定义，因其不断发展而有众多不同的解释，虽然并没有形成比较完整统一的理解，但是受到比较广泛认可的定义是：BIM 技术作为软件技术，不仅能构建建筑模式，而且能将过去比较粗放式的建筑管理经营模式转变为更为细致、高效、精确、一致的管理工作模式。BIM 技术在建筑领域的广泛应用，给建筑及其相关领域带来了革命性的变化。

1.2 BIM技术的特点

BIM 技术让建筑工程的工作环境更加透明、可持续，参与建筑工程全生命周期的多方能基于该技术进行工程建设信息的核查、复制、更新和使用，能保证各参与方实现信息的准确沟通、及时交流和共建共享，从而对建筑工程项目有更为科学的分析判断和决策管理。相比传统建筑设计管理，BIM 技术的特点主要体现在以下三方面：

一是能实现所见即所得的可视化设计。在有限的建筑范围和空间内，众多系统、管道、线路分布其中，并要满足人们对空间相应的美观功能要求。BIM 技术的可视化设计，便于设计师更加直观地掌握空间所有部位的情况，从而能更加科学合理地开展设计，大大提高了设计效率和质量。

二是能实现建筑空间的碰撞检查。建筑系统、结构的日趋复杂化，给建筑空间的使用效率提出了更高要求。如果不能在设计阶段发现建筑内部各种结构在空间存在的碰撞问题，并进行合理修改调整，会直接影响后续的施工建设。BIM 技术能利用计算机的运算功能快速实现建筑项目的全面检查，虽然不能完全避免空间碰撞问题，但是查找效率会大大提高[1]。

三是能实现多方的关联修改。通俗来看，BIM 模式就是不同施工建设方共同建立的包含所有专业设计信息的数字化文件，设计过程中的所有信息都会汇总在这个数字模型平台上。这样不同专业的设计信息发生变化后对模型进行修改，能让与其信息有关联的数据同步进行修正。这就大大降低了图纸修改的工作量，提高了信息使用的准确性和及时性。

2 BIM技术在我国建筑给排水设计中的应用现状

给排水设计一般包括建筑内部的用水设计、污水废水排出设计、雨水处理设计、排水节能设计、建筑内部水资源综合利用等。BIM 技术应用于我国建筑给排水设计中的时间不是很长，虽然在弥补传统设计方法不足上发挥了很好的作用，但是在推广应用中也存在一些困难和问题，主要表现如下：

2.1 应用BIM技术需要大量经过专门培训的技术人员

目前，我国实施BIM 技术应用的主要软件是AutoCAD。该软件过去是用来绘制二维图纸和最终设计成果图纸的设计软件。该软件的优势是系统和功能比较成熟。但是，要基于AutoCAD 拓展实现BIM 的协同设计，需要对技术人员进行专业培训，特别是要转变设计人员的设计理念和设计思想，改变已成为思维惯性的设计方式是难度比较大的工作。BIM 技术的兴起，要求设计人员必须对AutoCAD 软件功能进行深入学习和掌握。该软件的功能也在不断开发和更新，这就要求要定期对专业设计人员进行技术更新培训，才能适应BIM 技术的应用需要。

2.2 BIM技术应用中存在各种设计风险

近年来，国家大力推进城市化建设，工程建设设计行业获得了良好的发展空间，设计项目的数量持续增加。在此背景下，普遍存在工程设计时间紧张、施工周期时间短等问题。有很多设计单位为了眼前经济利益，往往会大幅度压缩建设项目的设计周期。导致在设计初期如果开始开展BIM技术的专业协同，在当时的技术条件下，很难确定构建BIM 模型需要的各类专业技术数据。协同设计中会存在参与设计的专业技术部门数据信息不准确、设计方案难以通过碰撞检查等问题。此时，为追求企业市场份额，很多设计单位仍然采用传统的图纸设计模式，让AutoCAD 软件只是提高了二维图纸的制作效率，但是未发挥出BIM 模型的整体效能[2]。

2.3 应用BIM技术的相关机制不完善

BIM 技术是建筑工程设计领域比较先进的技术，在我国大型设计公司得到了较为广泛的应用。但是，目前国家并未出台相应的推动BIM 技术在整个行业应用的标准、制度和政策。这导致在项目实施中项目的参与方对BIM 技术的需求和要求不一致。例如，建筑使用方主要还是关注项目的使用质量和效果，对是否采用BIM 技术进行全方位过程控制不在意。BIM 技术需要参与方都具有相关专业技术人员，因此，目前只有一些比较高端的建筑项目中建筑使用方对BIM 技术有比较全面的了解情况下，才会要求设计方必须利用BIM 技术实现协同设计，利用BIM 技术来提高设计效率和质量。

3 BIM技术在建筑给排水设计中的应用要点

3.1 优化管线综合设计布置

在给排水设计中，对给排水的管道、线路进行规划，让管线满足建筑项目的功能需要是设计的重要任务和目标。给排水系统的特殊环境和位置，导致给排水设计的难度较大，传统图纸设计中无法显示不同管线的叠加层次效果等问题比较突出。利用BIM 技术进行设计时，要综合考虑管道工程设计的影响因素，确保设计质量。先利用专业软件进行设计，利用三维技术比较直观、全面地在设计中反映出给排水管道的工作环境和状态；要综合考虑叠压供水、变频调速供水、市政供水压力等情况，让设计方案更加科学合理，能为后续水泵数量、碰撞检查等设计提供技术支撑[3]。设计完成后，利用模型的对比分析技术，对工程项目数据进行全面的协调复核，以提高设计数据的准确性。

3.2 提升管线设计的可视化、直观化水平

给排水工程建设项目比较隐蔽，设计要求比较严格，对设计结果需要进行不断的审核检查。设计中，要利用BIM 技术针对工程的平面图、系统图绘制比较详细的样图。针对工程的关键部位，要建立专业的设计图集，借鉴其他建筑项目给排水设计的先进经验，结合实际项目建设需要进行设计。给排水设计是基于土建工程来进行的，因此要全面准确掌握土建工程图纸，确保能按照土建工程的实际尺寸来进行给排水设计。而且要不断丰富BIM 模型中包含的数据信息，如给排水管线的材料报表清单等，这样方便设计人员在设计阶段对工程成本进行有效估计和报价，也便于设计人员探索引入新型绿色给排水材料和设备，从而提高建筑项目的节能效果，提高建筑的水资源综合利用效果[4]。

3.3 更为准确地掌握工程建设工作量

在过去的工程建设中，成本设计人员主要是利用CAD 图纸来进行工程量的统计和测量。在给排水工程材料的编制中，这种方法不仅准确性不高，而且工作效率和质量较低。采用BIM 模型后，能实现给排水设计中所有涉及的材料清单全覆盖，为工程预算提供了有力支持[5]。

3.4 通过模拟安装减少安装设计程序

设计工作是为实际施工提供指导。给排水工程施工往往由不同的施工建设单位分别进行，不同单位对施工进度、施工质量等方面的控制存在一些差异。引入BIM技术后，能利用四维安装计划，对给排水工程施工单位的进场时间、工程进度、安装顺序、专业协作等工作进行统筹科学安排，对不同施工单位进行有计划、有步骤的安装评估，大大改善了过去安装流程比较复杂、管理比较混乱的局面。

4 结语

设计单位要加大BIM技术的应用力度，利用BIM 技术优化管线综合设计布置、增强管线设计可视化和直观化水平、准确掌握工程建设工作量、通过模拟安装减少安装设计程序等，从而不断提高给排水工程的建设效率和质量。