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BIM技术在建筑给排水设计中的应用研究

发布时间:2024/9/9 15:29:34 浏览次数: 作者: 马杰 来源: 《中国勘察设计》杂志

随着科技的飞速发展和信息化时代的到来,建筑行业正面临着前所未有的变革,BIM技术因其独特的优势,逐渐成为推动建筑行业创新和发展的重要力量。给排水设施是建设项目的重要组成部分,其设计直接决定整个建设项目的实际价值和用户生活体验。在建筑给排水设计领域,BIM技术的应用更是展现出了巨大的潜力和价值。传统的给排水设计方法往往存在设计周期长、信息传递不畅、协调成本高等问题,难以满足现代建筑对设计效率和精度的要求。BIM技术在建筑给排水系统设计中的应用,可以实现建筑给排水系统的全生命周期管理、设计信息的可视化展现、设计团队之间的协作与自动化设计和分析,通过数字化建模和参数化设计,实现设计信息的集成和共享,极大地提高设计效率和质量。


BIM技术的内涵与优势


BIM技术的内涵


建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是一种基于数字化建模的技术,旨在整合建筑设计、施工和运营管理的全过程信息,将建筑物的结构、材料、设备、施工工艺等各个方面的信息集成到一个综合性的模型中[1]。BIM技术采用对象导向的思想,以建筑元素作为基本单位进行建模和管理,使得建筑物的各个组成部分能够相互关联、交互作用,实现全过程信息共享和协同工作。


BIM技术的优势


BIM技术具有诸多优势,体现在以下四个方面:


第一,BIM技术能够实现建筑的全生命周期管理。传统的设计方法往往是分阶段进行,设计、施工、运营等各个阶段之间信息无法完全共享,导致信息的不连续性和不一致性。而BIM技术可以将建筑的所有信息整合到一个统一的数字模型中,实现信息的共享和持续更新。设计人员可以在同一个平台上查看建筑结构、管道、设备布置等信息,从而更好地进行设计优化和协调。


第二,BIM技术能够实现设计信息的可视化展现。通过BIM软件,设计团队可以将建筑以三维模型的形式呈现出来,设计人员和施工人员可以直观地了解建筑结构布局,从而更好地理解设计意图,减少设计错误和施工问题[2]。此外,BIM模型还可以进行虚拟现实漫游,让相关人员在虚拟环境中查看建筑内部结构及系统,发现问题并作出及时调整,提升设计质量。


第三,BIM技术可以实现设计团队之间的协作。在传统的设计过程中,各个专业之间往往信息传递不畅,造成协作困难和冲突。而BIM技术可以将建筑设计、结构设计、给排水设计等专业的信息整合到一个模型中,设计团队可以实时共享信息,快速协作,及时沟通,从而减少设计冲突,提高设计效率。设计团队还可以在BIM模型中进行多方协作,共同优化设计方案,提升设计水平。


第四,BIM技术可以实现自动化设计和分析。通过BIM软件,设计人员可以利用建模工具快速生成建筑内部结构模型,并进行自动化设计和分析,如水流分析、管道布置优化等。设计人员还可以通过BIM软件进行参数化设计,根据不同的需求快速生成多种设计方案并进行比较分析,帮助设计团队做出最佳决策,提高工作效率和质量。


BIM技术在建筑给排水设计中的应用管线设计


管线设计


对于传统的二维CAD软件等工具应用而言,在修改给排水管道设计时,需要耗费大量的人力资源和时间成本,且设计过程中会受到人为主观因素的影响,不可避免地出现这样那样的问题。针对于复杂项目的设计而言,传统的设计工具更是无法保证设计工作的科学性,给后期的施工、运维等带来严重影响。BIM作为一种新型三维技术,能够直观地反映管道系统的整体情况,包括管道的集成情况、距地高度等,工作人员可以清晰地了解管线的位置,快速检查管道是否存在重叠、不合理等情况,并及时进行调整和完善,以确保设计方案能够在工程项目实施过程中充分发挥出自身的价值。设计人员可以利用BIM软件对建筑物的给排水系统进行建模和分析,实现对管线布局、管径选择、设备配置等方面的优化和调整[3]。设计人员可以将建筑物的给排水系统以三维模型的形式呈现出来,直观地查看管线的布局情况,并通过软件的碰撞检测功能,及时发现管线之间的冲突,从而避免在施工过程中出现问题。设计人员可以在模型中添加各种设备,如泵站、阀门等,并进行模拟分析,确定最佳的设备配置方案,提高给排水系统的运行效率。利用BIM技术,设计人员还可以通过模拟分析,确定每根管线所需的流量和压力要求,优化管径的选择,使得给排水系统的运行更加高效、稳定。


安装模拟


安装模拟设计系统是BIM技术的重要内容之一,具有非常重要的地位。在设计给排水工程施工图纸时,BIM技术的安装模拟设计系统能够发挥巨大作用。给排水工程设计需要设计给排水管道的分布,内部情况较为复杂,稍有错误、差错就会造成资源的浪费、成本的增加[4]。BIM技术的安装模拟设计系统可以实现给排水系统的碰撞检测。在设计复杂的给排水系统时,不同部分之间往往存在交叉、干扰等问题,容易导致在施工过程中出现碰撞和冲突。通过BIM技术,可以将不同系统的模型进行集成,进行碰撞检测和分析,及时发现和解决潜在冲突,避免施工过程中出现问题,提高施工效率,减少施工成本。此外,BIM技术的安装模拟设计系统还可以实现施工过程的监控和管理。通过BIM技术,可以实时监测施工进度和质量,对施工过程进行全面管理,及时发现和解决问题,确保施工过程顺利推进。同时,BIM技术还可以实现施工数据的记录和分析,便于不断优化设计和施工流程,为今后的设计和施工提供参考,提高整体工程质量。


自动统计


在以往测量和修改建筑物给排水工程设计图纸的过程中,大多数CAD设计都会使用自动提供的图纸来测量和汇总统计数据。这种绘图环境下的工作效率比较低,容易出现绘图计算错误。一旦出现计算错误或需要重新修正图纸,则可能需要重新统计,使计算变得更加复杂和困难。BIM模型不仅仅是一种静态的设计工具,它更像是一个动态的数据库,存储着大量的建筑信息和数据。数字化时代,BIM技术的应用已经深入建筑行业的方方面面,其中也包括BOM表统计。BOM表(Bill of Materials)是一份清单,列出了构成一个产品的所有零部件、原材料和组件。在建筑领域,BOM表统计是一个非常关键的环节,其直接影响着项目的成本控制和施工进度[5]。通过BIM技术执行BOM表统计,设计人员可以轻松地获取真实可靠的BOM表。在BIM模型中,每一个构件都被赋予了具体的属性和参数,包括尺寸、材质、数量等信息。当设计人员需要进行BOM表统计时,只需要点击鼠标,系统就会自动按照预先设定的规则,从BIM模型中提取出所需的信息,生成完整的BOM表,不仅大大减少了人为的错误和漏项,同时也提高了工作效率,节约了时间和成本。此外,通过BIM模型生成的BOM表还可以与其他管理系统无缝对接,实现信息共享和协同工作,进一步提升整个建筑团队的协作效率。


参数优化


BIM技术的应用,能够对建筑设计过程中的多项建模数据进行整理与分析,如三维视图整理分析与二维视图整理分析等。当BIM模型设计参数发生变化时,设计者可以在不同的时间随时调整设置。在传统设计中,一旦设计方案确定,即使后期发现问题或者需要调整,都会面临巨大的困难,造成成本的增加。在一个建筑项目中,设计参数的变化是非常常见的。业主的需求变化,或者是由于施工过程中的实际情况与最初设计不符,都可能导致设计参数的调整。在传统设计中,这种变化可能会导致设计方案的混乱和不一致,甚至会影响整个项目的进度和质量。借助BIM模型,设计人员可以根据需要随时进行调整,保证设计的准确性和完整性。在应用BIM技术对参数化设计进行优化时,将信息数据导入计算机中,利用计算机对数据进行细致分析,能够有效地提高工作效率,减少数据分析的时间,从而更加专注于设计的优化和改进。利用BIM技术,能够将设计参数以更为直观的形式展示出来,便于设计人员进行数据分析,实现对设计方案的快速调整和优化,更好地应对设计过程中出现的诸多变化和挑战。


BIM技术在建筑给排水设计中应用的注意事项


了解建筑结构特点


设计人员在使用BIM技术进行建筑给排水设计时,需要充分考虑建筑结构和布局。建筑的结构类型、承重墙体、梁柱结构等都会对给排水系统的设计产生影响,通过BIM模型,设计人员可以清晰地查看建筑的结构框架,从而更好地规划给排水管线的布置,避免与其他构件产生冲突,确保给排水系统的连续性和稳定性。设计人员可以将建筑的结构模型与给排水系统模型进行整合,实现结构与给排水系统的协同设计。通过这种方式,设计人员可以更好地分析建筑结构对给排水系统的影响,优化设计方案,提高系统的稳定性和安全性。建筑的功能分区、空间利用等因素都会对给排水系统的布置产生影响,设计人员需要根据建筑的不同功能区域确定给排水设备的位置和管线布置,确保系统的高效运行和维护。通过BIM技术,设计人员可以模拟不同布局方案下的给排水系统运行情况,优化管线布置,提高系统的运行效率和可靠性。


关注建筑功能需求


在应用BIM技术进行给排水设计时,设计人员需要对建筑的功能需求和使用要求等有清晰的认识和了解。不同类型的建筑,如住宅、商业建筑、医院等,其给排水系统的设计标准和要求都会有所不同。对于住宅建筑而言,给排水系统的设计需要充分考虑居民的日常生活需求。在住宅设计中,设计人员需要合理规划卫生间、厨房等功能区域给排水设施,确保排水系统的畅通和卫生条件的良好。商业建筑作为人员密集、使用频繁的场所,其给排水系统设计更加复杂和重要,设计人员需要根据商业建筑的功能特点和人流量,合理设计给排水管道的布局和容量,确保系统在高峰时段能够正常运行,避免发生堵塞和漏水等问题[6]。医院作为特殊的建筑类型,其给排水系统设计更加严格和细致。在医院建筑中,给排水系统的设计需要符合卫生标准和医疗要求,确保医疗废水得到有效处理,避免交叉感染和环境污染。设计人员需要考虑医院建筑的功能区域划分、医疗设备需求等因素,合理设计给排水系统,保障医院的顺利运行和安全。


保持良好沟通协作


在使用BIM技术进行给排水设计时,设计团队需要保持良好的沟通和协作。BIM模型是一个多学科、多专业集成的平台,设计人员、结构工程师、机电工程师等多个专业都需要共同参与建模和设计过程。设计团队需要密切合作,及时交流信息,共同解决设计中的问题和挑战,确保整个系统的协调性和一致性。设计团队的沟通方式多种多样,可以采取会议、讨论、邮件、即时通讯工具等方式。在BIM模型中,设计团队的成员可以实时查看和编辑建模数据,通过共享数据,设计团队的每个成员能够了解整个项目的进展情况,及时发现和解决问题。此外,设计团队还可以利用BIM模型进行协同设计,不同专业的成员可以在同一个平台上共同进行建模和设计,实时交流想法和意见,确保设计的一致性和协调性。


结 语


给排水设施是建设项目的重要组成部分,给排水系统的设计质量直接影响建筑工程的整体质量和品质,直接决定整个建设项目的实际价值和用户生活体验。在建筑给排水设计领域,BIM技术的应用具有巨大的潜力和价值。BIM技术在建筑给排水设计中的具体应用包括管线设计、安装模拟、自动统计与参数优化等方面。在应用BIM技术进行建筑给排水设计时,应充分了解建筑的结构特点,关注建筑的功能需求,并在设计团队内形成良好的沟通协作机制;要进一步加强对BIM技术的研究,不断完善配套软件系统,不断改进BIM技术在建筑给排水设计中的应用,以提高建筑给排水设计效率和质量。(本文作者马杰来自中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司)


参考文献


[1]黄伟杰.BIM技术在高层建筑给排水设计中的应用研究[J].绿色建筑,2023,(06):112–114.

[2]韩逍逍.刍议BIM技术在高层建筑给排水设计中的应用[J].中国建筑金属结构,2024,23(01):170–172.

[3]王胤.BIM技术在建筑给排水设计中的应用[J].大众标准化,2024,(02):169–171.

[4]张曌.简析BIM技术在建筑给排水工程设计中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2023,(07):124–126.

[5]李哲.BIM技术在建筑给排水设计中的应用优势及实例解析[J].科学技术创新,2023,(17):105–108.

[6]李仲慧.BIM技术在建筑给排水设计与优化中的应用[J].住宅与房地产,2023,(11):86–88.