BIM技术在建筑给水排水工程设计中的应用

从20世纪90年代开始，CAD发展日渐成熟，使设计人员从繁琐的手绘图纸中解脱出来，大大地提高了工作效率。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。

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，被国内外众多设计师们认为是继CAD技术后建筑行业的第二次革命性技术。它通过软件建模，把真实的建筑信息进行参数化、数字化后形成一个模型，以此模型为平台，从设计师、工程师一直到施工单位和建成后业主的运维各个项目参与方，在直到项目生命周期结束被拆毁的整个项目周期里，都能统一调用、共享并逐步完善该数字模型。

在给排水工程设计中，BIM 技术能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。本文以某医院项目为基础，使用revit软件进行设计，详细介绍了BIM技术在建筑给水排水设计中相比于传统二维制图软件所表现的优点。

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；以及建筑使用后的翻新、改造、拆除等等。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。

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。

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。

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

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。

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

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，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

现阶段BIM的优缺点

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，主要有如下优点：

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”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。

5. 施工难点部分可以进行预览，有利于提高施工效率，缩短工期，降低施工成本。

6. 便于制作详细工程量清单，提高工程概预算编制效率。

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。

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。我们应与时俱进，积极学习BIM技术，深入挖掘BIM在工程设计中的潜力，促进企业创新发展。