论文部分内容阅读
【摘要】随着科学技术的发展，BIM技术在建筑给排水工程设计中得到了广泛应用，在提升设计效率、设计水平方面发挥着重要作用。本文首先分析了BIM技术发展背景，其后详细探讨了BIM在建筑给排水工程设计中的应用特征，最后围绕长沙旭辉国际广场项目分析了BIM在建筑给排水工程设计中的应用情况，以期可供参考。
【关键词】BIM技术;建筑;给排水;设计;应用
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.
18.
1、引言
近十年來，BIM技术在国家产业政策和全行业的努力下取得了长足的进步，深刻改变着工程建设行业。基于建筑给排水工程设计的复杂性、系统性特征，通过BIM技术的应用可构建可视化三维模型，直观呈现给排水工程中各种结构特性、位置关系等，实现工程信息的共享、集成与整合，全面提升给排水工程设计水平，为施工作业的顺利开展保驾护航。
2、BIM技术发展背景概述
近年来，建筑业紧跟时代步伐，逐渐与众多先进信息技术集成应用并为建筑业在新时代背景下的发展注入新机能，其中建筑信息模型技术 BIM（Building Information Modeling）的应用已经逐渐成为工程建设各阶段的主要信息支撑，并朝着实现建筑业现代化、信息化、集成化的方向融合演变，同时也为建筑业发展带来新的机遇和挑战。如下图1所示，BIM技术在建筑各行业的应用情况。
BIM技术在中国发展的十几年时间，总体来说是一个加速发展的过程。发展历程大致可以划分为以下四个阶段：
（1）北京奥运时期，也称作“被动应用”时期。这个时期属于被动地应用BIM技术，是一个宝贵的学习与探索的过程，在客观上推动了BIM技术在中国的初始发展，让BIM技术在中国从研究阶段真正进入到应用实践。
（2）上海世博会时期，可称作“主动应用”时期。当时国内处于引领地位的大型设计院和施工企业开始主动选择应用BIM技术，完成了上海世博文化中心等一批示范性建筑。上海世博期间BIM技术应用取得的突破性成果，也为国家进一步制定与BIM技术相关的发展战略规划提供了现实依据。
（3）“十二五”期间，可称作“实验应用”期。在国家战略规划的指引下，BIM技术应用进入到快速发展阶段，出现了大批实验性项目，也是BIM技术应用的第一次高潮期。
（4）“十三五”期间，中国逐步进入到BIM技术“应用深化”的阶段，到“十三五”中后期，迎来了BIM技术应用的第二次高潮。此时期大型复杂项目和重点项目在BIM技术的支持下从传统建造进入到精确建造，譬如港珠澳大桥、贵州天眼等国家重点项目的建成，都有赖于BIM技术的深化应用。
2020年是从“十三五”过渡到“十四五”的关键的一年，以13部委联合发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）为标志，国家对建筑业以BIM技术为主的信息化技术进行了全面快速的推进，这对推动BIM技术的应用发展意义重大。
3、BIM在建筑给排水工程设计中的应用特征
当前，人们对于建筑的要求从遮风挡雨向着舒适、美观方向发展，建筑行业进入转型期，建筑给排水工程飞速发展。在这种背景下，传统的建筑给排水设计方法已经很难满足现代建筑行业发展的需要，而 BIM 技术的出现和应用，恰巧弥补了建筑给排水设计的不足，能够科学解决排水管线的问题，促进建筑给排水设计水平的提高。
BIM技术运用于建筑给排水工程设计中，主要特征表现如下：
（1）可视化。建筑给排水工程设计时BIM技术的运用可构建三维模型，直观展现给排水设备、管线、位置、高度等，且可从各个角度、方向查看给排水系统。基于此模型下，设计、施工人员可全面、深入掌握给排水系统各部分情况，防止出现管线碰撞的情况，提高工程水平。
（2）一体化。通过BIM技术的运用可实现给排水工程综合性、协同性设计，多个专业开展一致性分析，达到共享设计标准，避免在施工中各专业冲突。基于此种设计方法下，可有效提高给排水工程设计水平，降低施工成本，获得更好的综合效益。
（3）参数化。基于参数化建模方法的运用，可将抽象的二维图形、复杂数据转变为三维模型，不同角度、方向反映建筑给排水工程设计情况;可实时修改相关设计参数，如：管径、尺寸、高度等，并实现各个结构部分的模拟分析，减少设计错误。
（4）优化出图。BIM技术在建筑给排水工程设计中的应用，可实现设计图纸深化设计，全面展现逻辑关系，提高设计水平。
4、实例探析BIM在建筑给排水工程设计中的应用要点
4.1 工程概况
长沙旭辉国际广场，位于长沙市劳动东路与万家丽路交汇处，总建筑面积达32万平方米。整个项目地上部分包括11栋洋房，3栋一类高层住宅，3栋一类高层综合楼（其中有C1#栋为超100m的超高层）和一个大型商业mall。地下为两层地下车库，部分为人防工程。本项目做为绿建二星工程，给排水专业除设计了平时的建筑给排水及消防设计外，洋房和部分公建均设计了太阳能热水系统，整个项目地块室外设置了雨水收集工程。
生活泵房及消防泵房设于地下室内。本工程室外设有生活给水系统、绿化洒水系统和消火栓给水系统;室内设有生活给水系统、消火栓给水系统、自动（湿式）喷水灭火系统、污水排水系统和雨水排水系统等给排水系统。
4.2 BIM设计软件选择与人员配置
4.2.1软件选择
国内建筑行业常用BIM设计软件包括Autodes Revit系列软件、Graphisoft ArchiCAD系列软件、Bentley 系列软件等。本项目选用Revit +鸿业 BIMSpace2020开展建筑给排水工程设计工作，此软件优势如下： （1）专业度高：Revit 为专用于建筑行业的建模软件，在建筑设计领域实现了高度开发，且进行了本土化定制，充分考虑了中国设计师设计习惯;
（2）功能齐全：Revit 在建筑结构、机电专业均较为适用，在专业协调性、软件兼容性、参数化功能、可出图性以及渲染能力等方面表现较好;
（3）全过程设计：Revit 属于全过程设计软件，可用于方案设计、初步设计、施工图设计以及管线综合设计阶段。
4.2.2人員配置
本项目在建筑结构模型基础上开展机电专业正向协同设计，其中，给排水专业、电气专业以及暖通专业各配置1名设计人员，以给排水专业设计为核心构建中心文件，中心文件与工作集结合完成设计工作。
4.3建筑给排水 BIM 设计要点
4.3.1协同设计
本项目构建机电项目协同工作站，采取文件夹共享方法，建立设计院的内网信息交通通道，文件夹中在建筑结构模型基础上构建BIM机电协同设计中心文件。本项目由机电负责人落实给排水设计工作，根据项目体量创建给排水、自动喷水灭火系统等各子项工作集，设计师访问中心文件，并创建本地文件、领取工作集。
协同设计工作流程如下图2所示。在完成项目样板创建、工作集内容分配等工作后，开始协同设计工作。协同设计前，各个专业设计师经讨论确定各个部分设计内容制图高度、位置范围，减少协同设计中的碰撞;协同设计时，各专业定时将设计内容同步到中心文件中，以供其他专业的设计人员查看模型进度、设计内容。在协同设计中，一旦发现冲突及时沟通解决，提高设计效率。
4.3.2管线设计
（1）卫生间给水排水系统管线：利用“布置卫浴”、“定义洁具”功能，布置卫浴设备、定义洁具，选择洁具的冷热水给水点，为管道和洁具的连接做好准备;利用“绘制横管”功能绘制给水、排水系统，设置管道相关信息，如：管径、材质、标高、坡度等。完成上述设计工作后，利用给水、排水自动设计功能，连接洁具给、排水点与管道，连接过程中一旦发现问题，可采取手动连接方法，并利用三维视图、剖面图调整管线。完成连接后，通过“一键布置阀门组件功能”设置水管阀件、组合阀件、清扫口，完成卫生间给排水系统绘制工作。
（2）室内消火栓给水系统管线：本项目消防用水量标准及一次灭火用水量如下表1所示，利用“布置消火栓”功能设置消火栓，同时提供显示范围检查线功能，支持其他消火栓族识别和使用;利用“绘制横管、创建立管”功能，设计消火栓管线，根据系统流量确定室内消火栓给水管的管径，完成管线绘制后设置阀门。
（3）自动喷水灭火系统管线：利用鸿业 BIMspace2020“绘制辅助线”功能，绘制喷头定位线，可一键删除，方便快捷。完成喷头定位线的绘制工作后，布置喷头、绘制自动喷水灭火系统管线，设计中无需考虑管径，绘制管线走向即可;利用“连接喷头”功能，连接喷头和自动喷水灭火系统管道，并利用“定管径”功能确定管径。
4.3.3碰撞检测
本项目采用BIM正向协同设计方法，与翻模设计方法相比减少了大量的碰撞，但是依旧存在部分专业碰撞情况，需开展碰撞检测与调整工作。本项目采用 Revit 自身碰撞检测功能，实现目标定位。具体操作流程如下图3所示。
上图中，方案优化调整主要是在碰撞检测前，粗略调整管线，修改明显的、成片的碰撞，如：电梯前室走廊上方、地下室车道上方等区域，通过整体提升、平移管线等方法减少管线碰撞。
结语：
综上所述，建筑给排水系统设计专业内容多、复杂性高，基于现代信息技术的发展，合理引进BIM技术可有效提高给排水设计效率与质量。在建筑给排水工程设计中，需合理选择BIM软件、落实人员配置工作，根据项目实际情况落实协同设计、管线优化与碰撞检测等工作，切实保证给排水系统顺利完成施工作业。
参考文献：
[1]张丹. BIM建模软件与MEP基础应用[A].中国土木工程学会计算机应用分会、中国图学学会土木工程图学分会、中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会.大数据时代工程建设与管理——第五届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C].中国土木工程学会计算机应用分会、中国图学学会土木工程图学分会、中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会：中国土木工程学会，2015：4.
[2]刘丽娜，张鑫，杨嘉睿，等.BIM技术在某高层建筑给排水设计中的应用[J].低温建筑技术，2019，41（08）：48-50.
[3]殷铭，郭营.BIM技术在建筑给排水管道工程中的应用研究[J].工程技术研究，2019，4（03）：91-92.
[4]邵光华，高爱丽，谭晓慧，等.BIM技术在某建筑实例排水管道设计中的应用[J].青岛理工大学学报，2015，36（01）：90-95.
[5]顾海玲，归谈纯.BIM技术在上海中心大厦建筑给排水设计中的应用[J].给水排水，2012，48（11）：92-97.
[6]梁超，濮文渊，王磊，等.BIM在建筑给排水工程设计中的应用[J].给水排水，2012，48（01）：142-144.
作者简介：
盛靖宇（1987-），男，湖南益阳，工程师，本科，工作方向：给排水工程。
【关键词】BIM技术;建筑;给排水;设计;应用
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.
18.
1、引言
近十年來，BIM技术在国家产业政策和全行业的努力下取得了长足的进步，深刻改变着工程建设行业。基于建筑给排水工程设计的复杂性、系统性特征，通过BIM技术的应用可构建可视化三维模型，直观呈现给排水工程中各种结构特性、位置关系等，实现工程信息的共享、集成与整合，全面提升给排水工程设计水平，为施工作业的顺利开展保驾护航。
2、BIM技术发展背景概述
近年来，建筑业紧跟时代步伐，逐渐与众多先进信息技术集成应用并为建筑业在新时代背景下的发展注入新机能，其中建筑信息模型技术 BIM（Building Information Modeling）的应用已经逐渐成为工程建设各阶段的主要信息支撑，并朝着实现建筑业现代化、信息化、集成化的方向融合演变，同时也为建筑业发展带来新的机遇和挑战。如下图1所示，BIM技术在建筑各行业的应用情况。
BIM技术在中国发展的十几年时间，总体来说是一个加速发展的过程。发展历程大致可以划分为以下四个阶段：
（1）北京奥运时期，也称作“被动应用”时期。这个时期属于被动地应用BIM技术，是一个宝贵的学习与探索的过程，在客观上推动了BIM技术在中国的初始发展，让BIM技术在中国从研究阶段真正进入到应用实践。
（2）上海世博会时期，可称作“主动应用”时期。当时国内处于引领地位的大型设计院和施工企业开始主动选择应用BIM技术，完成了上海世博文化中心等一批示范性建筑。上海世博期间BIM技术应用取得的突破性成果，也为国家进一步制定与BIM技术相关的发展战略规划提供了现实依据。
（3）“十二五”期间，可称作“实验应用”期。在国家战略规划的指引下，BIM技术应用进入到快速发展阶段，出现了大批实验性项目，也是BIM技术应用的第一次高潮期。
（4）“十三五”期间，中国逐步进入到BIM技术“应用深化”的阶段，到“十三五”中后期，迎来了BIM技术应用的第二次高潮。此时期大型复杂项目和重点项目在BIM技术的支持下从传统建造进入到精确建造，譬如港珠澳大桥、贵州天眼等国家重点项目的建成，都有赖于BIM技术的深化应用。
2020年是从“十三五”过渡到“十四五”的关键的一年，以13部委联合发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）为标志，国家对建筑业以BIM技术为主的信息化技术进行了全面快速的推进，这对推动BIM技术的应用发展意义重大。
3、BIM在建筑给排水工程设计中的应用特征
当前，人们对于建筑的要求从遮风挡雨向着舒适、美观方向发展，建筑行业进入转型期，建筑给排水工程飞速发展。在这种背景下，传统的建筑给排水设计方法已经很难满足现代建筑行业发展的需要，而 BIM 技术的出现和应用，恰巧弥补了建筑给排水设计的不足，能够科学解决排水管线的问题，促进建筑给排水设计水平的提高。
BIM技术运用于建筑给排水工程设计中，主要特征表现如下：
（1）可视化。建筑给排水工程设计时BIM技术的运用可构建三维模型，直观展现给排水设备、管线、位置、高度等，且可从各个角度、方向查看给排水系统。基于此模型下，设计、施工人员可全面、深入掌握给排水系统各部分情况，防止出现管线碰撞的情况，提高工程水平。
（2）一体化。通过BIM技术的运用可实现给排水工程综合性、协同性设计，多个专业开展一致性分析，达到共享设计标准，避免在施工中各专业冲突。基于此种设计方法下，可有效提高给排水工程设计水平，降低施工成本，获得更好的综合效益。
（3）参数化。基于参数化建模方法的运用，可将抽象的二维图形、复杂数据转变为三维模型，不同角度、方向反映建筑给排水工程设计情况;可实时修改相关设计参数，如：管径、尺寸、高度等，并实现各个结构部分的模拟分析，减少设计错误。
（4）优化出图。BIM技术在建筑给排水工程设计中的应用，可实现设计图纸深化设计，全面展现逻辑关系，提高设计水平。
4、实例探析BIM在建筑给排水工程设计中的应用要点
4.1 工程概况
长沙旭辉国际广场，位于长沙市劳动东路与万家丽路交汇处，总建筑面积达32万平方米。整个项目地上部分包括11栋洋房，3栋一类高层住宅，3栋一类高层综合楼（其中有C1#栋为超100m的超高层）和一个大型商业mall。地下为两层地下车库，部分为人防工程。本项目做为绿建二星工程，给排水专业除设计了平时的建筑给排水及消防设计外，洋房和部分公建均设计了太阳能热水系统，整个项目地块室外设置了雨水收集工程。
生活泵房及消防泵房设于地下室内。本工程室外设有生活给水系统、绿化洒水系统和消火栓给水系统;室内设有生活给水系统、消火栓给水系统、自动（湿式）喷水灭火系统、污水排水系统和雨水排水系统等给排水系统。
4.2 BIM设计软件选择与人员配置
4.2.1软件选择
国内建筑行业常用BIM设计软件包括Autodes Revit系列软件、Graphisoft ArchiCAD系列软件、Bentley 系列软件等。本项目选用Revit +鸿业 BIMSpace2020开展建筑给排水工程设计工作，此软件优势如下： （1）专业度高：Revit 为专用于建筑行业的建模软件，在建筑设计领域实现了高度开发，且进行了本土化定制，充分考虑了中国设计师设计习惯;
（2）功能齐全：Revit 在建筑结构、机电专业均较为适用，在专业协调性、软件兼容性、参数化功能、可出图性以及渲染能力等方面表现较好;
（3）全过程设计：Revit 属于全过程设计软件，可用于方案设计、初步设计、施工图设计以及管线综合设计阶段。
4.2.2人員配置
本项目在建筑结构模型基础上开展机电专业正向协同设计，其中，给排水专业、电气专业以及暖通专业各配置1名设计人员，以给排水专业设计为核心构建中心文件，中心文件与工作集结合完成设计工作。
4.3建筑给排水 BIM 设计要点
4.3.1协同设计
本项目构建机电项目协同工作站，采取文件夹共享方法，建立设计院的内网信息交通通道，文件夹中在建筑结构模型基础上构建BIM机电协同设计中心文件。本项目由机电负责人落实给排水设计工作，根据项目体量创建给排水、自动喷水灭火系统等各子项工作集，设计师访问中心文件，并创建本地文件、领取工作集。
协同设计工作流程如下图2所示。在完成项目样板创建、工作集内容分配等工作后，开始协同设计工作。协同设计前，各个专业设计师经讨论确定各个部分设计内容制图高度、位置范围，减少协同设计中的碰撞;协同设计时，各专业定时将设计内容同步到中心文件中，以供其他专业的设计人员查看模型进度、设计内容。在协同设计中，一旦发现冲突及时沟通解决，提高设计效率。
4.3.2管线设计
（1）卫生间给水排水系统管线：利用“布置卫浴”、“定义洁具”功能，布置卫浴设备、定义洁具，选择洁具的冷热水给水点，为管道和洁具的连接做好准备;利用“绘制横管”功能绘制给水、排水系统，设置管道相关信息，如：管径、材质、标高、坡度等。完成上述设计工作后，利用给水、排水自动设计功能，连接洁具给、排水点与管道，连接过程中一旦发现问题，可采取手动连接方法，并利用三维视图、剖面图调整管线。完成连接后，通过“一键布置阀门组件功能”设置水管阀件、组合阀件、清扫口，完成卫生间给排水系统绘制工作。
（2）室内消火栓给水系统管线：本项目消防用水量标准及一次灭火用水量如下表1所示，利用“布置消火栓”功能设置消火栓，同时提供显示范围检查线功能，支持其他消火栓族识别和使用;利用“绘制横管、创建立管”功能，设计消火栓管线，根据系统流量确定室内消火栓给水管的管径，完成管线绘制后设置阀门。
（3）自动喷水灭火系统管线：利用鸿业 BIMspace2020“绘制辅助线”功能，绘制喷头定位线，可一键删除，方便快捷。完成喷头定位线的绘制工作后，布置喷头、绘制自动喷水灭火系统管线，设计中无需考虑管径，绘制管线走向即可;利用“连接喷头”功能，连接喷头和自动喷水灭火系统管道，并利用“定管径”功能确定管径。
4.3.3碰撞检测
本项目采用BIM正向协同设计方法，与翻模设计方法相比减少了大量的碰撞，但是依旧存在部分专业碰撞情况，需开展碰撞检测与调整工作。本项目采用 Revit 自身碰撞检测功能，实现目标定位。具体操作流程如下图3所示。
上图中，方案优化调整主要是在碰撞检测前，粗略调整管线，修改明显的、成片的碰撞，如：电梯前室走廊上方、地下室车道上方等区域，通过整体提升、平移管线等方法减少管线碰撞。
结语：
综上所述，建筑给排水系统设计专业内容多、复杂性高，基于现代信息技术的发展，合理引进BIM技术可有效提高给排水设计效率与质量。在建筑给排水工程设计中，需合理选择BIM软件、落实人员配置工作，根据项目实际情况落实协同设计、管线优化与碰撞检测等工作，切实保证给排水系统顺利完成施工作业。
参考文献：
[1]张丹. BIM建模软件与MEP基础应用[A].中国土木工程学会计算机应用分会、中国图学学会土木工程图学分会、中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会.大数据时代工程建设与管理——第五届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C].中国土木工程学会计算机应用分会、中国图学学会土木工程图学分会、中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会：中国土木工程学会，2015：4.
[2]刘丽娜，张鑫，杨嘉睿，等.BIM技术在某高层建筑给排水设计中的应用[J].低温建筑技术，2019，41（08）：48-50.
[3]殷铭，郭营.BIM技术在建筑给排水管道工程中的应用研究[J].工程技术研究，2019，4（03）：91-92.
[4]邵光华，高爱丽，谭晓慧，等.BIM技术在某建筑实例排水管道设计中的应用[J].青岛理工大学学报，2015，36（01）：90-95.
[5]顾海玲，归谈纯.BIM技术在上海中心大厦建筑给排水设计中的应用[J].给水排水，2012，48（11）：92-97.
[6]梁超，濮文渊，王磊，等.BIM在建筑给排水工程设计中的应用[J].给水排水，2012，48（01）：142-144.
作者简介：
盛靖宇（1987-），男，湖南益阳，工程师，本科，工作方向：给排水工程。