BIM技术在建筑给排水管道设计中的应用

2020-11-29崔璟宜毕思航叶涛王振亚

中国建筑金属结构 2020年12期

崔璟宜毕思航叶涛王振亚

与传统设计模式相比，BIM技术所形成的建筑全生命周期设计理念可将与施工相关的一切要素纳入整体设计框架中，并同步将建筑元素与各类可能对建筑工程自身造成影响的其他要素进行整合，最终形成建筑工程信息模型。

1.BIM技术在建筑给排水设计过程中所拥有的优势

1.1 设计过程可视化

与传统设计模式相比，可视化是BIM技术最为直接的模式优势，而这一优势在建筑给排水管道设计过程尤为突出。与建筑工程其他设计工作不同，给排水系统设计过程中，不能按照楼层进行划分，而是根据系统内部的不同功能进行拆解。如果设计过程使用CAD，一旦某些子区域出现变动，将会直接影响多个楼层，同时，设计人员也需要同步打开多个平面设计，综合对照后才可进行后续工作，甚至需要将建筑本体设计进行改动。而在BIM软件中，设计人员只需在一个建筑模型内进行对应的修改工作，整体把控效果更佳，实际设计效率与设计可靠性更高。建筑工程给排水管线设计通常会与建筑结构的梁柱结构相互对应，设计人员需要分别从平面、立体以及建筑剖面三视图实现从平面向立体转换，随后再进行对应的设计工作，而这种设计方式不仅繁琐晦涩，也极容易出现设计失误[1]。而在BIM建筑信息模型中，设计人员可随时看到建筑整体结构与各个区域的细节，不仅降低设计人员自身的理解难度，也让管线设计得到全面把控。

1.2 设计过程协同化

传统CAD软件所形成的设计模式，每一个层面的设计图纸均为独立存在，不同系统之间的设计协同效果较差。设计过程中，建筑给排水管道设计人员需要将系统内所属的各项数据，例如水泵的参数、穿梁尺寸等，均反映在平面图纸上，之后将这些数据提供给其他专业人员，协助其完成相应的设计工作。这种模式下，不同系统相互独立，一旦出现修改，均需要将对应的修改详情发送至其他专业设计人员手中。同时，如果其他系统出现变动，给排水设计人员也需要在其他设计人员的支持下，完成对给排水管道的修改，但是，这种协同存在很大的滞后性，信息传递与整体修改效率较低。

2.BIM技术在建筑给排水管道中的设计应用

2.1 设计过程

2.1.1 前期准备过程

前期准备工作的重点在于模型的初创以及对应信息的录入，同时，也要根据其他设计模型，完成对给排水管道设计模型的匹配对比，确保设计模型定位与各项数据信息的精准。设计人员需利用BIM软件完成模型初始文件的创建，并融入各种工作集、导图与定位，这些内容会在后续设计过程中被使用。随后，设计人员需要利用MEP软件，将与建筑给排水管道相关的各种参数与信息导入到初始模型中，信息与参数应尽可能全面，如建筑信息、管材信息、卫生器具以及不同管材之间的关系等等。最后，完成建筑给排水管道三维信息模型与建筑模型的轴线定位信息及标高信息的对比，确定给排水设计模型内信息的准确性[2]。

2.1.2 模型与轴线的创建

设计人员利用BIM软件完成初始模型创建后，需要将自身的设计内容与其他专业的设计工作面保持对位，定位标高信息，亦可根据前期额定为设计所形成的基本参数，让整个模型信息更为完善，同时，相关数据信息也要为后续的验算流程做好初步的准备工作。验算完成后，如果信息数据出现问题，需要针对问题点，将数据重新对照，找出问题根源，在确认二维设计模型没有任何问题之后，可以直接将二维模型的轴线作为BIM三维模型的轴线，并根据具体的设计过程增加轴线标注，以提高三维模型的精准度与详细性。

2.1.3 卫生器具与排水管道的安装

建筑给排水管道工程在实施管线安装流程时，各项工作并不是独立进行，管线的实施需要整合排水横管、支管与立管等各类不同数据信息，并确保这些数据信息的适应性与相互匹配，也要保证不同的管线所处位置的合理性。另外，不同类型的管道所需具备的参数需要在设计过程中精准把控，实际管道的参数数据亦可在后期进行调整与修改，但是，修改后的数据参数不能影响整体布局。排水立管安装过程中，立管自身需保持对平面与纵面的友好度，并科学选择合理的基点，保证基点的高精准度，避免基点位置差异所引起的整体管线布局失衡现象。

2.1.4 管线碰撞交叉检查

建筑工程给排水管道在设计过程中，管道难免存在交叉与碰撞的现象，因此，设计人员在完成给排水管道初始三维模型设计工作后，需要在模型内部对已经完成的设计线路进行全面检查[3]。检查过程中可利用REVIT-MEP软件，在确保前期数据信息准确完整的前提下，软件会自动显示具体的检查结果，如果发现所得出的结果存在一定的错误与问题，需要针对三维设计模型进行具体的修改与调整，优化并完善整个模型信息与结构。设计人员需要将BIM软件所形成的建筑模型导出，然后添加到REVIT-MEP软件的Navisworks组件之中，随后需要选择所可能发生的碰撞对象，如排水管道与框架柱以及框架梁，而碰撞类型会根据具体的标准进行选择，通常为接触性碰撞。另外，操作人员需要在对话框中添加好对应的参数数据，确保数据完整准确后，点击开始运算即可完成指定区域的检查工作。如果REVIT-MEP软件没有得到最终的检查结果，则说明BIM软件所形成的模型存在数据或模型结构的差错。当得到检查结果后，REVIT-MEP软件会自动根据检测结果进行更为准备的汇报过程，并最终形成检查报告。检查报告内部会将各类碰撞点的详细坐标与图像信息展示，最终方便设计师完成对管道设计模型的优化与调整。

2.1.5 管线计量过程

设计人员在完成建筑给排水管道设计模型后，BIM软件会自动完成管线计量工作，完成对实际数据的分析与计算[4]。因此，设计人员在修复模型内所存在的碰撞问题，最终设计模型所蕴含的管线与给排水构件数量将自动完成统计，并以数据表格的形式完成汇报。

2.2 设计要点

2.2.1 管线综合与碰撞检测

REVIT-MEP软件内可将建筑给排水管道模型、建筑电气管道模型与暖通模型实施整体整合，并使其处于相同的设计环境中，软件会自动完成对不同模型的平面视图与三维视图的有效检查与切换，及时找到对应的碰撞点。另外，软件分析前，设计人员也要通过对三维视图的有效观察，排查其中可能存在的漏洞，找到对应的碰撞发生区域。无论是硬碰撞抑或软碰撞，REVIT-MEP软件均可快速完成检测，同时这一软件对计算机硬件也没有太高要求，模型整合后，亦可让相关设计者更为便捷地看到对应的浏览模型，最终提高整体工作效率。

2.2.2 可视化设计检查

传统设计手段在实施建筑给排水管道设计工作中，设计人员需要获取大量专业信息，例如建筑的平面图与立体图，并同时将这些数据信息在信息平台进行处理，在完成设计后还要根据建筑工程的具体状况对相应的管道设计图形进行复原对照。通常情况下，给排水管道工程在设计过程中，会根据建筑工程自身的具体信息进行详细分析，同时，也会根据具体设计需求，对建筑工程内部的结构进行调整，虽然这种方式会让建筑工程整体进度明显提升，但是，反复调整的过程会让信息传递极为复杂，建筑工程内部结构也会在信息变动下不再是最优设计，后续施工隐患较为严重。现代建筑工程给排水设计过程所使用的BIM技术，这种可视化操作方式，可以让建筑工程信息的具体模型得到直观展现，设计人员在解读建筑工程信息模型后，可实现对建筑数据的快速获取与解读，并以此为根本，实施更为优异的给排水管道设计，并有效减少信息传递所要消耗的时间，提高沟通效率，减少不同系统相互协同的阻碍。

2.2.3 参数设计

BIM建筑信息模型可将原本建立在图纸上的数据信息存入模型数据库，设计人员如果在管线设计过程中想要调整某一平面布局，模型数据库的相关数据也会同样跟随变动。建筑给排水工程设计过程中，如果某一区域需要进行调整，很容易带动各类工程材料的变化，因此，参数的录入与设计过程需要保持数据库的实时性，确保实际设计工作的效率与准确率。