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剖析建筑给排水设计中BIM技术的应用

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：胡泽民

[导读] 摘要：给排水工程设计在建筑建造中起着至关重要的作用, 本文旨在阐述BIM技术在提高建筑给排水工程设计质量方面的作用, 如应用BIM的可视化、参数化、协同化设计, 可有效提高建筑给排水工程设计水平, 并针对建筑给排水设计中BIM技术应用的部分问题做了详尽的分析, 以期对项目应用提供参考意见。

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        摘要：给排水工程设计在建筑建造中起着至关重要的作用, 本文旨在阐述BIM技术在提高建筑给排水工程设计质量方面的作用, 如应用BIM的可视化、参数化、协同化设计, 可有效提高建筑给排水工程设计水平, 并针对建筑给排水设计中BIM技术应用的部分问题做了详尽的分析, 以期对项目应用提供参考意见。
        关键词：建筑建设;给排水;BIM技术;
        1 BIM技术概述
        建筑信息模型的应用是利用项目数据在其全生命周期内进行设计、施工和运维的业务过程, 允许所有项目相关方通过数据互用使不同技术平台之间在同一时间利用相同的信息[1]。BIM应用技术最重要的意义在于重新整合建筑设计流程, 为引入建筑全生命周期概念对建筑进行全方位管理提供一个集中的数据平台, 所有参与方均将各自信息数据提交到BIM平台的信息数据库中, 通过构建共享工程数据模型保证调用数据的唯一性和精确度[2]。在建筑项目给排水工程中, 建筑工程设计中涉及的关键数据都可以存储在BIM模型中, 从而使建筑给排水工程的设计内容得以实现。它们都具有一定的相关性, 因而可以在BIM平台的支持下实现关键数据信息的传输和共享。在建筑给排水设计中, 可以从两个方面得到体现:其一是通过BIM技术应用, 可以更方便地收集设计、施工有关的数据信息, 提高设计和施工的效率;其次, BIM数据应用也可以通过反馈信息, 使项目经理了解迅速了解整个工程项目的进展, 以达到提高整个施工项目的设计和施工水平的目的。
        2BIM技术在给排水设计中存在的问题
        2.1 BIM中参数过多导致设计的复杂化
        BIM参数化应具备两个特征, 联动性和综合性[3], 其中在给排水工程设计中还涉及到其他因素, 如物业管理、技术管理、预算管理等众多方面。因此, 必须对这些因素进行综合的考虑, 因而相关人员在设计时会使用相当多的参数, 但是太多的参数可能会出现太多类型的分类与整合。这种现象对建筑给水排水设计有一定的影响, 如果设计者在设计过程中出现修改, 需要考虑到各个部件参数要同时进行修改, 容易忽略一部分内容而造成错误。
        2.2 BIM技术协同运作复杂
        BIM技术在建筑给排水设计中协同运作模式主要包括链接模式和工作集模式, 两种模式各具有优缺点。如设计人员在采用链接模式进行设计时, 管线综合会变得不那么方便, 在碰撞调整过程中需要另一方多次调整管线位置, 但是该方式减小了模型内存, 操作速度更快。工作集模式协同设计工作流程, BIM专业工程师每天从文件服务器上共享文件夹中打开中心文件创建中心模型的一个本地副本或从中心模型重新载入最新的更新, 在所选择的工作集中, 创建模型或编辑、浏览、修改模型或通过借用图元方式, 修改其他人员负责的模型, 最后适时“与中心文件同步”[4]。但是这种方式在模型体量较大时就不再合适, 且信息交换过程如果一方出错, 容易造成全体出错, 造成不必要的损失。
        3 建筑给排水设计中BIM技术的应用方式
        3.1 可视化设计
        BIM可视化能够让人将二维表达的构件以三维立体实体的形式展示出来, 形成“所见即所得”。在移动终端小型化便携化的发展大趋势下, BIM轻量化的设计模型可以为展示设计成果和指导现场施工带来极大方便[5]。另外, BIM技术还可以和VR技术相结合, 形成让用户身临其境地查看管线设计, 清楚地看到管线碰撞并做出相应的调整[6]。还有给排水设计人员可以通过平面、立面和剖面设计清晰的分析出不合理的地方并加以改正或优化, 提升图纸质量。BIM技术保证了设计、建造、运营都在可视化的状态下进行, 使整个施工过程都是透明可视[7]。可视化技术在消防水泵房、喷淋间和给水泵房区域的应用是显而易见的, 这部分区域管线众多, 布置复杂, 传统的二维设计完全凭借设计人员的想象能力去布置, 这些空间构架能力均是因人而异, 所以布置质量会出现参差不齐的现象。如果我们利用BIM可视化可以做到精细化布置, 减少泵房的面积, 控制泵房层高, 节省造价等。

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        3.2 材料统计
        传统设计中因管线种类多、设备型号多等原因, 造成建筑给排水材料表统计变成了一项相当复杂的任务。但是在BIM建筑给排水设计中, 可以用构件属性的关联性和综合性, 一次统计完毕, 后续不再重新统计, 每次更新了设备或者管道后, 材料表会重新进行自动化计算统计, 方便、精确、快捷。因此, 通过BIM数据库的调用, BIM技术极大方便了工作人员快速准确地掌握项目工程材料清单, 制定精确的造价详单。
        3.3 协同设计
        传统设计中, 建筑、结构和机电各专业之间缺乏及时沟通交流的工具, 只能针对某一个问题多人聚在一起进行讨论解决。但是在BIM设计中, 可通过工作集模式及时发现其他专业的布置不合理的地方, 提出反馈意见。另外建筑给排水专业还可以复制监视建筑的卫生器具、轴网和建筑标高等, 一旦对方发生了改动, 我方便会接收到相应的警示, 提示建筑修改的内容。这种高效的技术应用可极大的提高建筑给排水设计中因专业之间的对接出现的问题, 并减少许多不可预知的错误。
        3.4 参数化设计
        参数化设计是指一种将全部设计要素作为某个函数的变量, 通过设计函数或者算法将相关变量关联起来, 通过输入参数便可自动生成模型的设计方法。目前参数化设计应用较多的是Dynamo, 它是一个Revit参数化建模插插件, 采用的是节点可视化编程方式, 通过操作模型节点参数达到控制造型的目的。如我们可以利用Dynamo对管道穿梁或墙体进行自动开洞, 并统计开洞的尺寸大小, 导出Excel表格给施工方。
        3.5 模拟安装
        机电安装过程常常会多专业同时施工, 如果前期不能合理安排施工工序, 合理计划管线位置, 那么施工过程中经常遇到返工, 不利于安装工程的有序进行。为了保证工程的正常运行, 采用BIM技术模拟给排水工程的安装, 可以大大缩短施工时间, 提高工程进度。
        3.6 管道综合设计
        BIM模型在给排水管道设计中的应用, 可以直接反映管道的间隙高度。通过三维模型直接展示管道系统, 使设计者能够快速获知管道区域的真实状况。比如说, 模型中的管道是否存在冲突与碰撞现象可以被设计人员直接观察到。完成绘图设计后, 碰撞检测功能也可用于软碰撞检测和硬碰撞检测, 应碰撞主要是指碰撞发生在物理意义上的碰撞, 而软碰撞主要是指管道空间的运行检查等。此外, 该模型还可用于检测三维管道设计中的冲突, 及时反馈到给排水设计人员, 从而不断改进给排水管道设计。
        4结语
        总而言之, 建筑和工程团队的内容需求是不同的, 这将导致设计软件的使用有一定的差异, 因此有必要提前注意BIM技术的本土化。为了获得更广泛和更有效的应用, BIM软件开发人员和设计人员还需要做更多的努力。不可否认, 在建筑工程给排水设计过程中, BIM技术还存在许多问题, 但BIM技术的优势及其优越性不容忽视, 因此设计人员应努力将BIM技术付诸实践, 使我国的给排水设计更加完善。
        参考文献
        [1]黄强.我们该为BIM做点什么[J].建筑,2016(05):9-13.
        [2]付翃,张尚义,师前进.高层居住建筑群水系统BIM结合绿色建筑优化设计[J].中国给水排水,2017(6).
        [3]张丽丽.参数化BIM建筑设计技术的发展及应用[J].智能建筑与智慧城市,2019(1).
        [4]安徽省建筑信息模型(BIM)技术应用指南[Z].2017.
        [5]黎羚君.BIM正向设计在建筑设计阶段的实践探索[J].建筑工程技术与设计,2018(15).
        [6]宋文鸽.基于BIM模型的VR可视化协同设计[J].住宅科技,2018,38(10).
        [7]白晓东,高大勇.浅谈BIM技术在某工程设计中的应用[J].低温建筑技术,2018,40(4).