BIM 技术在住宅给排水系统中的应用研究

杜晓甫

（广州市住宅建筑设计院有限公司山西分公司，山西太原 030000）

0 引言

CAD 技术在我国建筑业迅速发展的同时，也存在许多问题。例如，在实时和共享方面需要改进，其不能进行协同设计，因为不同的图纸组合在一起，很有可能会发生冲突。此外，在CAD 中，平面、立面、剖面等都无法更改。若要更改小的设计图，则要对许多连结于此的设计图进行修正，从而使整体的设计更加复杂[1]。由于目前的工程项目日益复杂化，各种施工技术的组合将会造成整体的协调能力和交流能力的降低，因此迫切需要一种新的技术来替代CAD 绘图，并对其进行相应的改造。因此，本文将BIM 技术运用于住宅给排水工程，以满足的住宅给排水的设计需求。

1 概述

BIM 是通过数字化表示建设项目的物理和功能特性，是共享的建筑信息资源，能为项目的全生命周期的各种决策提供可靠的依据。结合国内外对BIM 的各种定义，总体来说BIM 的概念可以概括为以下3 点。

（1）BIM 是建设项目的所有信息的数字化表达，是可以作为建设项目虚拟替代物的信息化电子化模型，是共享信息的资源。

（2）BIM 是在开放标准和相互性基础上建立、完善和利用设施的信息化电子模型的行为过程，有关建设项目的各方能够通过各自使命对模型添加、索取和修改信息，以保证建设项目的各类需求。

（3）BIM 是透明的、可检查的、可反复的、可延续的协同工作平台，在这一平台下，每个参与者在建设项目的移交进程中都能够随时接洽，项目信息共享，并经过信息分析，给出计划及改进建设项目的交付进程，从而能对建设项目实现有效管理。

2 BIM 技术的功能分析

2.1 协作设计

BIM 技术具有集成整个施工过程的能力，能够对整个工程的各个方面的数据进行分析和实时更新，从而简化了整个项目的整个流程，提高了各个项目的协同工作。

2.2 参数化设计

在给水工程中，参数化是当前关键的一步。BIM 技术在信息获取与分析上有着天然的优越性，能够根据工程现场的具体情况，对有关的参数进行实时的校正，大大提高了工程建设的工作效率[2]。

2.3 可视化设计

作为一种重要的三维技术，在住宅给排水工程的设计中，设计者可以通过直观的方式获得现场的第一手资料，从而防止了设计中的信息被歪曲。给水系统通常设置在建筑所处的地下或墙壁内，利用BIM 的三维模型，可以直观地显示出管网的具体位置，方便用户对管网进行校正。

3 BIM 技术的应用优势

BIM 的作用就是让工程的设计更加精细，这样才能更好地解决施工中的问题，最重要的是在施工之前，要解决工程中的一些问题，以及如何处理好各个专业之间的关系，一个好的BIM 设计，可以给施工单位提供一个直观的模型，而且这个模型很精细，可以帮助施工单位在施工完成后，对工程的效果和模型的要求进行调整，从而提升工程的设计、施工，包括工程的管理，从而提升工程的整体水平和工作质量[3]。在BIM 技术的开发中，最重要的就是要解决人员的配备问题，经验丰富的工程师在使用BIM 技术的时候，往往会出现一些问题，如果工程师在住宅给排水设计中没有应用好BIM技术，会给后续的建模造成很大的麻烦，甚至在实际操作的时候，会出现一些问题，例如，结构上的错误，安装的时候，会出现一些小的偏差。

4 传统住宅给排水设计中存在的问题

CAD 出现后，在建筑业得到了快速的发展，减轻了设计师手工绘制设计图的烦琐工作，让设计师可以将更多的时间和精力用于建筑的设计。随着CAD 技术的逐渐普及，CAD 图纸存在一些缺陷越发凸显，很难适应高层复杂结构的设计需求。传统住宅给排水设计中存在的问题主要有以下4 点。

4.1 CAD 的渲染效果不好

由于高层建筑中管线密度大、设备复杂，因此，平面图不能清楚地标明管线的空间位置。部分居民楼的能见度非常低，因为居民楼内的电线、管道都非常密集，相应的设施也非常的复杂。若采用CAD 绘图方法，无法清晰地观察管道的位置，而且管道的空间位置也不明确，难以找出管道的连接问题。当工程人员拿到了平面图之后，就需要布置好各种管线，一旦出现了问题，那么就会影响到整个工程的顺利进行，无法看出问题所在的。

4.2 CAD 的运行效率中等

在二维平面上，要对空间布局进行优化，需要花费大量的时间和精力。由于二维可视化的效果不理想，使得在工程中不能进行密集的管线建设，从而造成了更多的工程变更。

4.3 参与者与其职业之间的沟通不方便

住宅给排水系统是一个很复杂的系统，要求多个专业的协作，否则，管道与构件之间的冲突、管道之间的冲突将导致材料的浪费和费用的提高。在设计图的时候，所有项目参与方并没有立刻同意共同审核的时间和地点。

4.4 设计信息难以管理

在高层建筑物的给水工程中，由于工程资料较多，管理也比较烦琐，利用计算机辅助设计的规划不方便获取和管理信息。另外，在设计过程中，设计者还需要了解有关的规范和参数，这将会耗费大量的时间。

5 基于BIM 技术的住宅给排水系统

随着建筑的规模越来越大，建筑的层数也越来越多，住宅给排水系统也变得越来越复杂，很多管道都是连接在一起的，如果出了什么差错，很可能会给以后的用水带来很大的麻烦。但是如果将BIM 技术应用于整个建筑的给排水系统，可以解决很多设计和施工方面的问题，从而使给排水系统更加完善。

5.1 总体应用

利用BIM 技术进行管道的协同设计，并结合实际的工程需要，完成BIM 的搭建、总装等工作，并在仿真测试的支持下，顺利、有效地完成了工程给水管道的初步设计，实现了2D 和3D 的高质量设计。在工程实践中，要注重从整体的角度来度量BIM 技术，并以BIM技术为基础，对其进行科学、合理的设计。由于给水管道工程内容复杂，设计者必须建立起一套完整的给水管线和有关设备的三维模型，并以一个模型为中心，完成对各专业间的模型碰撞问题的检测，从而综合了给水管道、污水管道、中水管道、雨水管道等四种管道模型数据，最终通过BIM 技术，可以自动绘制出二维的平面图和截面图。通过动画呈现的方式，可以实现三维可视化工程的建立[4]。因此，BIM 技术在住宅给排水管道设计中的应用，不仅要对设备、管线、地形、构筑物的特殊井进行三维建模，同时，还要做好模型总装，二维出图，碰撞现象检测，管线内容统计，动画渲染，设计审核等工作。

5.2 基于BIM 的住宅给排水施工参数设计

在设计时，运用Revit 软件对项目进行信息建模，将项目现场调研的资料导入。引入的资料包含了整个建筑的总体设计图，不同的平面和截面的二维视图，建议的三维图，建筑的建筑材料和细节的详细清单。在输入了有关建筑物的相关资料后，利用计算装置建立了排水系统。为保证所建立的模型能够很好地适应工程的实际结构，需要在Revit 中建立新的MEP 项目文件，通过鼠标点击操作界面上的“协作”按钮，将已有的资料与该中心文档进行MEP 项目文件的对接，同时读取设计中的给水设计标高、预设轴线、排水管预埋墙等信息，并将所获得的信息作为参数设计的初始化点。然后，将BIM 中心模型文件与预先设定的信息相连接，生成立体可视化模型。为了方便建筑物的给水设计，可在给排水管道绘图中划分不同楼层高度。考虑到此时所创建的排水管视图存在隐藏信息，只能直接显示在前端，不能实现真正的可视化。因此，上面创建的MEP 项目文件可以在完成上述相关操作之后以文本形式进行整理，授权后将文件信息部署到中心服务器上，通过这种方式构建了针对住宅给排水设计的核心文件。创建文件后，可以将中心文件保存为本地文件，并将所有设计工作转移至本地计算机[5]。在设计时，如果局部文档中有对排水设计参数的更改，只需按一下操作界面上的“同步”文件，就可以完成对住宅给排水的设计和三维可视化模型的更新。

在完成了建筑给水设计的基本工作之后，通过DWG 文件的方式将建筑物的外部参数连接起来，将连接的平面图直接呈现在MEP 项目文件中。然后，点击“类型”对话框，对排水管参数进行调节。该模型的参数除包含给水材料外，还包含了结构的几何、属性等方面的信息。将设定好的有关参数输入电脑，即可进行建筑物的给水工程设计。将设定好的有关参数输入电脑中，即可进行建筑物的给水施工参数设计。这种方法可以很好地弥补无法通过CAD 对文档内容进行更新的缺点。

5.3 BIM 解决传统住宅给排水问题

针对传统住宅给排水设计中出现CAD 无法满足设计需要的问题，采用BIM 技术进行模型化，建筑内部的管道、线路都会很清楚，设计者可以更好地根据模型进行设计，可以有效避免传统设计中管道冲突等问题。针对参与者与其职业之间的沟通不方便的问题，BIM技术可以大大缩短项目中各参与方的配合，利用BIM技术，可以将整个住宅给排水系统的模型绘制成一个完整的模型，让不同的参与者能够更好地进行交流。若能将相关的资料纳入资料库中，可节省大量的工作时间，并可有效地提升整个设计的工作效率及工作效率。因此，BIM 技术在我国应该得到广泛的应用。由于BIM技术能够全方位、可视地显示出各种数据，同时也是一种很好的信息管理技术，可以很好地保存数据，便于不同的参与方查阅[6]。

5.4 住宅给排水管线平衡优化

根据住宅给排水管道的标准配线原理，对卫生间管道进行了优化。在这个过程中，卫生间管道要安装在大楼的顶端，电力管道要安装在大楼二层，而且管道要和大楼的高度一致，放在大楼的底层[7]。分支接线应遵守大口径管道的优先次序，避免使用压力管道。若在铺设管线时，横杆与阀门发生交叉，应根据已有的施工经验，在铺设管线的地方留出施工场地，并为每条管线留出400mm 宽度的检验通道；在MEP 文档中，对给水和排水管道进行了详细的设计，在此基础上，各个模型都要放在一个与三维可视化的协同设计环境中[8]。

在完成了电力管线和供热管线模型布置后，在运行接口上建立了一个碰撞点，在预视界面中对管线的表面干扰进行检测，并对管线的定位进行相应的调整。

另外，在碰撞探测结束后，会产生一份碰撞分析报告，并按照这份报告，对管道进行不同等级和位置的处理。在调试完毕后，必须再次进行接线干扰试验，直至全部接线都通过了干扰试验[9]。以此为基础，建立了以信息模型为基础的给水与排水管系统的设计与规划，为工程的设计与施工提供了科学的依据。

5.5 完善施工方案

充分发挥BIM 技术的协同作用，有效地改进设计方案，保证各专业的施工工作顺利进行。首先，在具体的设计过程中，由于设计起点、专业要求等因素的差异，设计方案的最终总结和分析难免会出现碰撞、交叉等问题，从而影响到工程的质量和工作效率[10]。所以，在各专业的设计完成后，如电气、通风等，都要统一为一种型号，采用不同的色彩来展示，以发现各专业的设计缺陷，并及时修改，以保证住宅给排水工程的顺利进行。

其次，过去的设计大多依赖CAD 等平台进行，导致抽油机的重量和体积是否能够满足结构的重量等信息，这给协同设计带来了很大的困难。在这方面，可以采用BIM 技术把各种资料结合起来，确定住宅给排水设计与其他专业的设计方案是否相一致，从而解决设计中存在的不对称性，从而得到更加完善、科学的住宅给排水设计方案。

6 结语

将BIM 技术运用到住宅给排水设计中，既能反映出未来建筑设计的发展趋势，又能说明给排水设计在建筑整体设计中的作用。为使设计更加合理和有效，必须以BIM 技术为指导，合理安排施工材料，收集数据参数，完善施工方案，以确保整个工程的协调。这样就方便了以后的施工，减轻了工程的难度，减轻了工程的繁重，避免了设计上的变化。这样既可以保证项目整体的质量，又可以在一定程度上控制建设费用，从而为建设单位的效益最大化提供依据。