BIM在给水排水工程设计中的应用.docx

BIM在给水排水工程设计中的应用摘要：本文阐述了BIM三维绘图在建筑给水排水工程设计中的运用，通过在实际项目的设计中遇到的问题及解决，分析了BIM三维制图在建筑给水排水工程设计中的优点、目前存在的不足之处，以及在应用BIM绘图时，应该注意的问题。关键词：三维视图 给水排水工程 碰撞检查1 前言从20世纪60年代开始，CAD开始进入到设计领域，CAD的使用大大的提到了工作效率，使设计人员从繁琐的手绘图纸中解脱出来1，目前，在CAD的基础上出现了，天正建筑、理正建筑等设计软件，但是这些软件都是在二维的图纸上进行设计，具有一定的局限性，每个设计人员都是独立的设计，不能有效的联系沟通，当各专业进行条件改动时，往往会涉及到几个专业的大量的图纸改动，设计人员要进行繁重的重复工作，尤其对于设备专业，各专业管道复杂，管道综合成为一个极为重要的问题，因此就凸显出了三维制图在建筑设计当中的重要作用。 BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling），是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过计算机的数字化技术，模拟整个建筑的完整的信息2，大到整个建筑的外观效果，小到每个管道组件的链接，均能反映到平台上，实现了图纸设计与现场施工的有效结合。本文通过具体的项目设计，讲述BIM在建筑给水排水工程设计中的应用。2 BIM在给水排水工程设计中的应用2.1项目介绍 中国医科大学第一附属医院浑南国际医院建设地址位于沈阳市浑南新区，总院区占地面积：19.07万，总建筑面积为52.29万，包括门诊中心、医技中心、肿瘤及急救中心、国际医疗中心、心血管中心（暂缓建设），我们在浑南医院项目中拿出单独一栋较复杂的建筑肿瘤中心及急诊急救中心，尝试进行BIM医疗设计，浑南国际医院-肿瘤中心及急诊急救中心由中国医科大学附属第一医院开发建设，总建筑面积55393.97平方米，其中地上面积41279.34平方米，地下面积14114.63平方米，建筑高度44.9米，地上10层，地下3层，病房数329间，共676床。本工程给水排水工程设计包括生活给水系统，生活热水系统，消火栓给水系统，自动喷水灭火系统，建筑灭火器系统，生活污水系统以及雨排水系统。在进行建筑给水排水系统设计时，主要由以下几个步骤：1） 项目准备（项目创建、系统的选择，管道配置，系统创建）2） 管道及设备布置3） 碰撞检查4） 管道计算等2.2 项目准备在运用BIM进行建筑给水排水工程设计时，项目的前期准备工作时非常重要的，准备工作做的充分，将给后续的管道绘制，管道修改，系统调整等带来很大的方便。项目的创建是由建筑专业提供的建筑模（如图1所示）。图1 建筑专业提供的建筑模型管道配置和系统类型创建，是运用BIM进行建筑给水排水工程设计前，非常重要的两项任务。首先一定要先创建好所需要的系统，包括生活给水系统，热水系统，消防系统等，然后进行系统类型属性设置，由于系统不同，所用的材质不同，对应的管道连接方式，管道尺寸等均不同，因此要对每个系统类型进行设置，主要包括：管道材质，管道尺寸，连接方式，流体设计参数以及在系统中的显示颜色等（如图2、3），这样，绘制管道时，选择相应的系统类型，管道类型，再进行管道绘制。在以后的设计过程中，可以对不同的系统类型进行单独显示、修改甚至计算，使后续的设计更加快捷、方便。 图2 管道尺寸、连接件的设置图 图3系统类型，材质，颜色等的设置2.3管道及设备布置在管道绘制前，还要做的一项任务就是与各专业做好协调工作，尤其是管道空间布置问题，设备专业管网综合设计的原则，就是在有限的空间高度内，将各专业管道有序的排放，避免各专业管道发生碰撞（如图4所示）。图4管道布置示意图2.3.1 BIM可视化的应用 在BIM的绘图时，要有效的利用BIM的可视化功能，将各专业的管道均处于显示状态，避免管道碰撞，及时将绘制完成的管道上传于中心文件，保证各专业人员及时了解其他专业的情况。同时对工作集，过滤器，族，系统分类隐藏的巧妙运用，更能实现部分可视化。我们以排水管道为例，在建筑给水排水设计规范中要求，卫生器具至排出管的距离应最短，管道转弯应最少，并且排水施利用重力流自行排出，如果排水坡度不够，室内污水不能顺利排出，坡度过大，会造成不能与室外排水管线衔接，这时就可以利用通过可视化的功能，从不同的角度直接确定排水坡度，排水管出户标高，确保生活污水在管道最短的情况顺利排出室外，以及与室外管线的衔接，并确保不与结构梁以及各专业的管道发生碰撞（如图5-6）。图5管道坡度设置图图6排水管道及排水坡度的可视化图 2.3.2 BIM精准绘图的应用在BIM的绘图中，所有的设备构件都与实际的尺寸是一致的，在设计时，要合理的排放设备，确定管道走向，管径大小，管道材质、管道的链接方式等。能够自动控制放置构件的位置，自动链接管道设备，控制管道设备间的连接距离、连方式。以消火栓为例（图7），会出现立管与消火栓的距离过近，那么消火栓将不能与立管链接，这时要调节设备或管道的位置，添加管道连接件，保证设备与管道顺利连接到一起。保证设计与施工的一致性，保证了整个建筑的安全、美观。图7 消火栓与立管链接图2.3.3 BIM的多视图绘图的应用在运用BIM进行给水排水设计时，可利用多窗口，多角度，多剖面同时观察，同时设计；并且在任一窗口进行的设计修改，结果会实时反馈到其它窗口，这对空间内尤其是竖向的管线布置及设备连接有很大帮助,并且保证了系统图与平面图的完全一致，大大的减少了繁琐的工作量，更减少了错误的出现。如下图所示图8 平面、剖面、三维视图同时绘制的卫生间放大图2.3.4提高管道布置效率的方法1 在进行BIM绘图时，同样要学会快捷键的使用，我们的设计人员长时间使用不同的二维的软件画图，习惯了各自的快捷画图方式，在BIM中同样拥有这样的快捷键的设置，将画图方式改为自己习惯的方式（图9），提高设计人员的画图效率。2 改变管道连接件的使用也是很重要，在BIM的管道绘制中，可以将管道的连接件进行快速修改，例如，弯头改为三通，三通改为四通，只要通过管件的“加减号”就能够快速转换（图10），不需要重新绘制，不仅提高了画图的速度、质量，并且保证实际施工与设计的相一致。 图9快捷键设置说明图 图10管道连接方式的转换示意图2.4 BIM的碰撞检查在建筑设计中，尤其是复杂建筑，工程量庞大，因此，管道综合是这个过程中一个非常重要，非常复杂的问题，如果协调不到位，就会造成在施工过程中不断的返工，延长工期，提高成本，因此，BIM的管道碰撞检查就起到了至关重要的作用，在设计过程中，就能够了解到管道的碰撞问题（图11-12），及时调整解决，为后续工作减轻了压力，提高工作效率，将设计、施工、业主有效的联系到一起。BIM的碰撞检查，不仅是针对本专业，而是针对多有专业间的碰撞都能够检查出来，碰撞的位置，碰撞的专业，管道类型，都一目了然，针对各个碰撞位置进行修改。 图11 给水管道碰撞检查结果 图12给水专业管道与暖通及电气专业管道碰撞检查结果图13管道综合后局部及全图展示2.5 BIM管道设备计算管道的计算主要有管道压力计算，及管道长度，材质，尺寸设备材料数量等，从而估计整个系统的造价，在本次设计中，我们给出了部分设备的明细，所属类型，设备主要参数，以及简单的压力损失报告信息，更深一步的管道压力计算以及项目整体造价的估算，还在进一步的研究中。 图14部分设备及参数明细表图15压力损失报告信息3 BIM在给水排水工程设计中目前存在的不足1，族库不全，由于BIM在建筑工程设计的应用时间还较短，给水排水设计中的很多设备构件在BIM的,族库中是没有的，要想使用这个族就必须由设计人员建族，但是对于刚刚使用BIM的