BIM理念在给排水工程设计中应用的研究

随着社会经济的快速发展，拥有广泛的渗透性及无与伦比的先进性的信息技术和传统产业的结合，使人类向着以信息技术为核心的知识经济时代前进。建筑业充分利用信息技术的优势来实现我国建筑业的跨越式发展，而建筑信息模型(BIM)技术可以有效地提高建筑业提生产效率。即使BIM软件还不太成熟，但是BIM理念是正确的，技术是可行的。本文通过分析当前水排水工程设计的特点，结合了排水工程设计中需要的BIM技术，对以BIM技术为基础的设备设计软件进行了研究，为BIM应用于建筑设计提供了丰富的理论和应用依据。

建筑的给水排水工程设计是建筑工程设计中的重要组成部分，在完整的建筑信息模型（BIM）中，给水排水管道与设备也是必不可少的。而目前大规模对水厂与污水厂扩建或改造工程越来越多，考虑到节能减排和环境污染等因素，在扩建或改造工程设计中，水厂与污水厂深度处理工程必须得重视。影响设计效率主要因素是沟通问题，它花费时间占整个设计的三分之一。目前，沟通方式主要通过图纸或效果图，对于较大型的扩建或改造工程，考虑到成本因素，可以做些动画，但这些都属于静态沟通。静态沟通可以用于沟通原则问题，但是对于较细节的问题沟通比较困难。而动态沟通通过实时漫游或对三维模型任意剖切进行沟通能解决这些细节问题，能起到比较好的效果。正是由于这种背景，本文将着重于BIM技术在给水排水设计方面中的应用。

    对BIM理念的认识

    BIM是指在建筑工程项目中利用三维数字技术，集成的各种相关信息的工程数据模型。BIM技术的应用使项目管理信息化，提升项目生产效率、缩短工期、提高建筑质量及降低建造成本。BIM应该符合以下五个特点：

    1.可视化

    BIM的可视化是能够同构件之间形成互动性和反馈性，在BIM建筑信息模型中，不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，而且使得项目建造、设计、运营过程中的讨论、沟通、决策都在可视化的状态下进行。

    2.协调性

    BIM的协调性服务体现在BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成并提供协调数据。

    3.模拟性

    BIM可以根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。

    4.优化性

    现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。

    5.可出图性

    BIM通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出图纸。

    建筑给水排水工程设计的特点

    1.材料丰富，计算复杂

    建筑给水排水工程不同功能的给水排水管道材料也有所不同，多而不同材质的管道，其安装要求也不同。

    2.管道种类多、数量多，而且复杂

    建筑给水排水工程不同功能的给水排水管道常常多达七、八种之多。不同种类的管道其安装要求不同，因此合理地布置给水排水管道显得格外重要。

    3.占建筑工程的投资少，但作用大

    给水排水工程一般占整个项目投资的10%不到，但是给水排水的设计决定了建筑是否安全和舒适，因此给水排水工程是建筑必不可缺的组成部分。

    BIM在建筑给排水工程设计中的应用

    1.协同设计

    在传统设计模式中，ＣＡＤ只不过是个不能加载太多的附加信息的绘图工具，因而给排水设计在绘图之外还需要向结构专业提荷载与向电气专业提用电负荷。但在BIM模式下，所有信息都在模型中汇总，可以直接读取跨专业信息，甚至水专业的水泵电量修改后，电气专业负荷计算可以实时随时更新。所有的专业都围绕着一个统一的模型，不仅简化了工作模式，而且强化了协同的有效性和联动性，使排水系统设计人员可以随时观察到所以专业设计人员的修改，给协同设计带来了质的飞跃。

    2..材料表统计

    给排水设计人员过去在编制材料表时，大多依靠ＣＡＤ文件进行测量和统计，这种方式费时费力而且极易出错。而BIM本身就是一个信息库，可以提供实时可靠的材料表清单，通过这些清单可以用于前期方案比选、成本估算与工程预决算。

    3.管道综合

    BIM模式的出现，使得繁琐的拍图过程简单化，可以直观反映出来管道综合后的净空高度，满足了建筑专业的需要。在BIM?模式下，三维直观的管道可以系统反映管道真实的空间状态，工程设计师不仅可以在绘图过程中直观观察到模型中的碰撞冲突，还能在绘图后期利用软件本身的碰撞检测功能或其他软件来进行硬碰撞或软碰撞的检测。设计人员通过BIM?三维管道设备模型，能够发现并检测出设计冲突，及时地进行调整和修改，满足了建筑专业的需要。

    4.安装模拟

    BIM模式的出现，使得指导施工和施工过程中一些管线较多、复杂的的吊顶区域更为方便。在传统设计模式中，各分包常常是互不相让或互相挤占空间，这不仅仅造成了不必要的浪费，还耽误了工期。然而将时间维度引入三维设计，制定出准确的四维安装进度表，就能够实现对施工项目的预先可视化，可以合理安排安装进度，并且更加全面地评估与验证设计是否合理以及各专业是否协调，可以更加简化设计和安装的工作流程，减少浪费及提高效率，有效的减少设计变更。

    5.可视化设计

    在传统设计模式下，土建专业主要基于传统ＣＡＤ平台向给排水专业提资时，通过使用平、立、剖等三视图的方式来表达和展现，整合结构梁高和位置的信息，一旦遇到项目复杂、工期紧的情况，在信息传递的过程中极容易造成三维信息割裂与失真，甚至造成差错。而BIM的具有先天的直观性和实时性，保证了信息传递过程中的完整与统一，BIM从全局上进行绘制，保证了对系统的理解及把控，对于细微部分修改起来极其简便。

    BIM在给排水设计方面目前存在的问题

    1.缺少符合中国建筑设计标准的构件，族库不够完善。

    2.生成二维图纸功能较弱，需二次深化。

    3.BIM希望其内在的参数能够涵盖设计、概预算、施工、物业管理等整个环节。但过多的参数造成分级分类方式过多，修改较为复杂，并且有许多冗余信息。

    4.BIM协同设计有两种模式，工作集和链接模式。链接模式下管道综合时调整管道较麻烦，工作集方式中权限的获得与释放较为繁琐。

    5.缺少符合中国建设标准的构件市政工程常用的管道、管件类型、机械设备族库。

    6.数据流通的问题，其与各种分析软件的接口还不够完善。

    7.进行管道计算、系统计算前，管道与器具、管道与设备必须建立逻辑连接和物理连接，有时候一处管道没连好，可能造成整个系统无法计算。

    8.目前BIM设计还没有形成统一的满足施工要求的设计标准。

    9.在项目中建成的单体构筑物二次利用难度较高,不仅不能在项目中设置变量,而且现有的模型复制和移动时经常出现管路连接断开、不能随意移动等问题。

    技术是信息技术革命应用于建筑业的产物，尽管现在BIM软件还有着诸多不完善的地方，但代表了当今设计工作的发展方向，随着建筑行业信息化进程的加快，BIM设计也将不断完善和成熟，大力推广BIM技术，将有助于提高建筑企业的管理水平与技术水平，提高工程质量和效率，增强企业的竞争力。本文通过研究BIM技术在给水排水工程设计中的应用，提出了在给水排水工程设计中应用BIM技术的具体实施办法，具有推广和使用价值。