BIM技术在高层建筑给排水的应用
【摘要】为了优化管综布置方案、减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失，采用BIM技术对哈尔滨市某小区商住混合楼的建筑给排水工程进行设计。在各系统设计计算以及CAD绘图基础上，采用BIM技术，进行三维建模、可视化管理，可以直观得到各系统管道是如何敷设、与设备连接状况，以及管道是否发生碰撞。BIM技术可使项目管理信息化，提高建筑质量、缩短工期以及降低建设成本。
【关键词】BIM；建筑给排水；数字化模型；协同设计；建模
0引言
建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）技术自1975年被提出后，随着其技术的成熟发展与应用，已经成为继CAD技术之后的建筑行业的第二次革命[1-3]。采用BIM技术，可提高设计人员工作效率，并且可以有效促进设计数据重复使用，避免信息资源浪费。在建设项目设计阶段，运用相应的三维BIM技术，能直接进行建筑、结构及水暖电设备专业的同步设计，建立一种带有属性信息的三维设计模型，因此，同一项目的BIM数据对各个专业可以实现共享，这样可有效地避免由于重复输入数据而引起的失误[4]。三维可视化是BIM技术最直观的特点，利用BIM技术，在建设项目设计前期即可进行管综排布方案优化、碰撞检查、优化净空，这样可以减少在建筑施工阶段出现错误、损失及返工的几率。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管综排布方案，进行施工交底、施工模拟[5]。高层建筑给排水设计的关键问题是系统需分区、管材需根据不同系统特点进行选择，所以对各系统的管道设计要求较高，容易发生管道碰撞，净空高度不足，对此造成的拆改返工问题[6,7]，在设计过程中引进BIM技术进行审核，进行机电管线综合排布，确保室内净空高度的控制要求以及工程量的精确统计，模拟真实施工效果，避免在施工时出现管道碰撞问题，从而降低施工成本，缩短施工周期。
1BIM在建筑给排水工程中的应用
传统的建筑给排水设计模式是采用CAD技术进行二维设计，在平面图中使用线和图块的组合方式来表达设计内容，最后再进行标注建筑标高和管径[8]。而采用BIM技术，工程师可利用可视化的设计模型，直观发现设计中的碰撞冲突[9,10]。目前，BIM设计图根据《建筑给水排水制图标准》进行出图[11]。BIM技术借助RevitMEP软件，设立了一个给排水设计的公共平台，在平台中嵌入给排水设计中常用的模板，包括创建管道系统、配置管道参数及建立图纸信息等。一般RevitMEP软件中会预设包含生活给水系统、中水系统、污废水系统等在内的各种系统形式，在实际设计过程中，对应软件中的任意一种管道系统，只需设置管道参数，例如管道尺寸、管段类型，便可实现项目的设计。这种方式的另外一个优势是便于后期设备材料的统计。
2项目概况
本工程为哈尔滨市某小区商住混合楼，建筑高度91.80m，属一类高层建筑。建筑地上部分共28层，地下一层，建筑总面积为30295.63m2，1~3层为商用裙房，4层以上为住宅。建筑给排水设计主要内容为：建筑给水系统、建筑排水系统、建筑消防系统和建筑屋面雨水系统。
2.1生活给水系统BIM建模
首先进行生活给水系统设计及计算，主要包括给水方式选择、管材选择及管道布置、给水管网水力计算、加压及贮水设备选择等。采用CAD技术，绘制商住混合楼地下一层生活给水平面图、首层及标准层生活给水平面图、卫生间生活给水大样图等图纸之后，采用BIM技术，进行三维建模、可视化管理，直观的看到给水管道是如何敷设，与卫生器具连接状况，以及管道是否发生碰撞，以下是BIM生活给水系统建模图。
2.2室内消防系统BIM建模
首先进行室内消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统设计及计算，采用CAD技术，绘制地下一层消防平面图，首层和标准层消防平面图、地下一层自动喷淋平面图，首层和标准层自动喷淋平面图，以及消火栓系统图和自动喷淋系统图等图纸之后，加入BIM，进行三维建模、立体化，直观的看到消火栓给水系统、自动喷淋管道是如何敷设，并且是如何与消火栓、喷头连接的，管道之间是否发生碰撞等问题，以下是BIM消防系统建模图。
2.3生活排水系统BIM建模
首先进行生活排水系统的设计及计算，主要包括排水体制选择、排水管道布置和敷设、排水系统水力计算、局部处理及提升构筑物选择。采用CAD技术，绘制商住混合楼地下一层生活排水平面图，首层及标准层生活排水平面图、卫生间生活排水大样图等图纸之后，采用BIM技术，进行三维建模、可视化管理，直观的看到排水管道是如何敷设，与卫生器具连接状况，以及管道是否发生碰撞，以下是BIM生活排水系统建模图。
2.4BIM建模效益分析
（1）经济效益。基于BIM技术应用，提高项目计划的可行性：节约施工成本，减少二次拆改施工；控制空间成本，确保在有效的空间内合理布置各专业的管线；降低时间成本，有序施工，缩短工期。其中节约成本7.8万元，提升吊顶标高100mm，累计优化工期20天。（2）社会效益。在与社会各阶层、业主方等相关单位相对接时，可以非常形象、直观、多角度化、精细化、节点化的对施工过程进行全方位的展示，在展现现场管理与软件管理相协调的基础上，可更加展示出BIM技术应用上的实力，以及对现场施工的管控作用。通过BIM模型，直观、准确展现施工过程、关键节点、现场问题细节，进行可视化方案交底，减少专项交底会议35场，大幅提高了沟通效率。基于BIM的图档管理应用，查询图纸效率提高了80%。
3结语
对哈尔滨某小区商住混合楼的建筑给排水设计，是了解其建筑基本资料和建筑特点的基础上，对建筑给排水各系统进行设计与计算，采用CAD技术对各系统进行平面图以及系统图的绘制。在CAD图纸的基础上，建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，对建筑和管道进行建模，使其具备信息完备性、关联性、一致性以及设计可视化、模拟性、协调性、可出图性和优化性特点。同时，BIM技术可以提升项目生产效率、提高其建筑质量、缩短工期和降低建造成本，并将项目参与方，例如建设单位、设计单位、施工单位和监理单位等协同在同一平台上，共享建筑信息模型。利于项目可视化、精细化建造，将设计更好的呈现出来。在BIM模拟构建过程中，可以及时发现项目设计过程中存在的问题，从而及时提出有效改进措施并加以改进。因此，BIM技术可应用于大型的综合设计项目，可以有效地提高设计质量、设计效率以及设计水平，同时能够有效延长设计成果。例如，可以将BIM设计成果延伸到施工阶段、运营服务管理等阶段，促使其科技含量得到极大地提升，实现社会效益和经济效益的最大化。应用BIM技术，使项目管理信息化，提高其建筑质量、缩短工期以及降低建造成本。
参考文献
［1］吴娜.BIM在给水排水消防设计中的应用［J］.重庆建筑,2015,14（12）:64-67.
［2］杨佩衡.BIM技术在建筑设计中的应用探索［J］.水利与建筑工程学报,2016,14（6）:235-238.
［3］王义锡.BIM技术在建筑给水排水工程设计中的应用［J］.中外企业家,2017（14）:134.
［4］李会涛.乌鲁木齐甘泉堡工业园区综合楼给水排水专业BIM设计概述［J］.给水排水,2013,49（7）:77-81.
作者：刘丽娜 张鑫 杨嘉睿 郭鹏 单位：黑龙江工程学院土木与建筑工程学院 深圳市协鹏建筑与工程设计有限公司 哈尔滨综合开发建设有限公司
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