BIM技术是将建筑从设计到施工，到运维直至拆除的全生命周期中的全过程集成为一个信息数据库，相比于传统二维制图具有可视、可模拟、可协同等优势，因此在项目进行的过程中各相关单位可通过信息模型对项目进行全过程控制管理，因此本文提出BIM技术在建筑给排水设计中的应用思路。

1  BIM技术相对于二维制图的优势

BIM（Building Information Modeling），指建筑信息模型，自2010年中国房地产协会商业地产专业委员会、中国建筑业协会工程建设质量管理分会、中国建筑学会工程管理研究分会、中国土木工程学会计算机应用分会组织并发布了《中国商业地产BIM应用研究报告2010》和《中国工程建设BIM应用研究报告2011》以来，BIM技术在我国经历了政府发文、行业研究、政府推动发展的阶段，到目前已在工程中的应用愈加成熟，也受到了行业的肯定。

1.1 直观可视，模拟真实

相比于传统的二维制图，BIM最大的优势就在于建筑模型的直观可视性和模拟性，即使是不懂行的非专业人员亦可以轻松获取到建筑各部位、各构件、各设备等的位置、形态等基本信息。通过BIM人们可以浏览任何想了解的地方，比如建筑物中众多管道如何排布安装能够节省空间、清晰准确且安全可靠，甚至还可以模拟热能的传导等。在BIM的基础上配合MR等可视设备，可以更加清晰直观地将建筑物由外而内的所有部件呈现出来，在虚拟场景中，通过佩戴者的视角深入建筑物的任何部位，可以准确地对不满意的地方提出修改意见，及时进行整改。在模拟阶段，可以通过模拟软件对建筑物及周边环境进行日照、能耗、热效应等的模拟计算，从而不断地对整个工程项目进行优化。

1.2 协同配合，避免碰撞

一项建筑工程是由多个专业协同完成的，作为设计师大多数是对自己所做的专业非常熟悉，而对其他专业知之甚少，加之各专业之间的沟通不到位，导致各个专业之间存在设计误差，最常见的就是设备管道与结构构件发生碰撞，如果在审图期间不能及时发现问题而等到施工期间才发现，将导致工期延误，因此这也是图纸会审的重要内容之一。而BIM技术将各个专业集成在一个模型里，在各专业设计完成之后进行碰撞检查，如果发现有专业之间存在碰撞的问题，或是同专业不同设备之间存在协调配合的问题，通过碰撞及BIM的协调可及时发现问题，及时纠正，可以有效避免专业协同之间存在的偏差，节约设计时间，更重要的是可避免将设计中存在的问题遗留到施工阶段而影响工期。

1.3 有的放矢，精准管理

一个完整的建筑过程应当包括从设计到施工，到运维直至拆除的全生命周期中的全过程，而二维图纸在使用过程中存在着如图纸显示不清且无明确说明、图纸携带不便甚至破损、图纸长时间保存后纸张变色等不便，而BIM技术可以将建筑全生命周期中的所有过程集成为一个数据库，无论是设计、施工还是管理都可以通过调取各自需要的数据进行全过程跟踪管理。BIM是一个共享的知识资源，它可以为该项目从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程，同时在项目实施的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业，所以在项目的全过程中BIM进行数据的共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，使项目实施过程管理有的放矢精准管理。

2  BIM技术在建筑室内给排水设计中的应用流程

2.1  前期准备

通过建筑图了解建筑基本信息，了解市政管网水力情况，根据市政管网的位置，综合考虑经济、安装方便、供排水可靠性等确定进水引入点及排水排出方向，生活给水直接接入市政给水管网，消防给水需考虑一用一备。建筑排水根据市政排水资料确定建筑排水的总体走向，化粪池可根据建筑规模进行设置。根据《建筑给排水设计规范》中的规定，建筑室内给水系统需要确定给水设计扬程及设计流量，确定供水方式及供水分区；建筑室内排水系统需根据当地条件确定排水体制；建筑室内消防给水系统需确定消火栓流量及喷淋系统设计流量，以及消防喷枪使用支数及储水水箱容积。

2.2  应用流程

在得到计算结果后进行建筑室内给排水系统BIM建模时可以有两种方法：可先绘制给排水二维图，然后根据已经设计好并且绘制完成的管道系统进行转化（称设计后BIM或翻模），或者直接建立三维模型进行BIM出图。具体流程见表1。

表1  BIM技术在建筑室内给排水设计的应用流程

类别设计后BIMBIM出图

建筑室内给水系统调入CAD建筑平面图→布置给水立管→布置给水水平管→布置给水设备→连接给水设施与给水管道→模型优化调入CAD建筑平面图→布置给水立管→布置给水管道系统平面→布置给水设备→调整优化管道高度→模型优化

建筑室内排水系统调入CAD建筑平面图→布置立管→布置排水水平管→调整管道坡度→布置排水设备→连接排水设施与排水管→模型优化调入CAD建筑平面图→布置立管→布置排水系统平面→调整管道坡度→连接排水设施与排水管道→模型优化

建筑室内消火栓给水系统调入CAD建筑平面图→布置消防立管→布置消防系统平面→布置消防设备→连接消防水管与消防设备→模型优化调入CAD建筑平面图→布置消防立管→布置消防系统平面→布置消防设备→模型优化

建筑室内消防喷淋给水系统调入CAD建筑平面图→布置喷淋立管→布置加压及储水设备→转化喷头及喷淋管→连接消防水管与消防设备→模型优化调入CAD建筑平面图→布置喷淋立管→布置喷淋系统平面→布置喷淋设备→模型优化

2.3  操作步骤

2.3.1  调入CAD平面图

将工程CAD平面图调入BIM建模软件中，根据建筑信息设置楼层信息，并根据各层基点将各层图纸复制到相应的楼层中。若CAD图纸中一些图层不能显示，需要解锁所有图层。

2.3.2  立管布置

按照计算所得的数据以及建筑给排水引入管、排出管、设备等的位置确定立管的直径及布置位置。考虑到设备的经济性，立管在垂直方向存在管径的变化，因此在BIM建模时需注意立管变径。

2.3.3  水平管布置

若采用设计后BIM的设计方式可按照设计好的管道系统，将系统分类调整到相应的专业模式下，对照管道系统图进行水平管的布置。若采用BIM出图则需要根据计算结果、需要布置给排水设备的房间的情况、给排水立管的位置以及消防水枪的支数等确定水平管的管径，然后在房间内布置给排水水平管。

2.3.4  设备布置

建筑室内给排水设备如用水设备、污水收集器、水泵、水箱、消火栓箱、灭火器、喷淋头、阀门法兰等可以选择转化设备，也可以自行布置。

2.3.5  管道与设备连接

在将管道系统及设备布置完成后则需要将设备及管道进行连接，若设备采用转化布置，在连接时可采用选择布管线，如此可将设备与管道有效连接。若管道采用自由绘制的方式可根据设备及管道的具体情况进行连接布置。

2.3.6  模型优化

将建筑室内给排水的整体模型建成后需要对各个系统的管线及设备进行检查优化，通过碰撞检查、模型漫游等手段检查如管径等是否有误、管道的排布是否符合规范、管道与设备的连接是否妥善、专业内管道是否有碰撞、整体模型是否有偏差等问题，逐步将模型做一步步优化，使之符合建筑给排水设计及建筑信息模型的各项标准，为其他专业的BIM建模及项目管理提供优质的信息模型。

3  BIM技术在建筑室内给排水设计中的应用要点

3.1  建筑室内给排水管道及设备模型的创建

3.1.1  构件尺寸调整

建模软件中已有构件的尺寸已经是固定的，但在建模过程中往往需要的构件尺寸与默认构件尺寸不符，则需要用户调整原有构件尺寸以符合本工程使用，因此用户可以通过调整原构件参数或插入点位置来满足本工程安装要求。

3.1.2  新构件设置

在BIM建模软件中有许多软件公司已经创建成型的构件，但是在建模过程中会有许多新设备需要布置，但是软件默认构件库中并没有此类构件，则需要用户自定义构件，即用户通过所需的二维图形创建构件的三维模型，或者通过云构件库选择合适的设备模型。

3.1.3  系统分类

建筑室内给排水系统按照水质、用户要求等不同分为生活给排水、生产给排水、消防给水、雨雪水排水等，而且根据用水流量等不同又会设置不同的系统类别，因此在建模时要按照不同的系统分类在相应的系统类别下面进行绘制。

3.1.4  排水管道布置的方法选择

建筑室内生活排水横管一般都布置在本层楼板下方，然而在BIM建模中如果将管道绘制在下一层中，可能会因为下层排水设施与本层排水设施布置方式不同而导致无法进行绘图建模，因此许多设计师习惯在布置本层排水横管时采用降低管道标高的画法，这样方便设计师根据本层具体情况进行调整优化，如图1，但是在最终调管综时由于排水管绘制位置非下层而可能会出现排水管无法显示的问题，因此采用将楼层调到下一层，然后按正标高（即升高标高画法）来进行管道的布置，如图2。

图1  降低标高画法图2  升高标高画法

3.2  建筑给排水BIM建模应用实例

某实验楼总建筑面积8500m2，均为地上，层数为五层，首层层高为3.9m，标准层层高为3.6m，主体建筑总高度为18.300m。该工程给排水设计范围为该建筑的给水、排水、消防、雨水等管道系统。

本工程主要借助鲁班BIM来建模，建模完成后应用于该项目实施过程。其室内给排水建模效果如图3。

图3  部分给排水管道模型

通过BIM技术在该项目中的应用，建筑给排水设计采用BIM技术可以节约二维出图以及碰撞检查的时间，而且可以更加方便快捷的计算工程量，尤其在发生变更时工程量的计算以及核对工程量时将更加便捷。

3.3  设计后BIM技术在应用中的不足

3.3.1  二维图错误导致模型错误

虽然通过BIM技术虽然可以有效避免碰撞问题，但如果二维图在设计时存在错误，将导致建模时模型与图纸不对应，比如会出现存水弯无法将洗手盆与排水支管连接等问题。此外在管道设计时本专业内部都可能发生管道阻挡，比如并列两根立管发生重叠，或坡度管与其他管交叉碰撞等，这是因为建筑给排水工程中给排水设备的属性需要根据建筑物条件、市政管网供水能力等情况对建筑室内给排水系统进行详细设计，其生活生产消防给水及排水管网中管道种类繁多，布管错综复杂，难免会出现未能成功审出的错误。

3.3.2  增加出图时间

设计后BIM的过程就是在二维图纸设计完成后将所有的信息用数据库的形式集成在一个信息模型中，通常这个过程也称之为“翻模”，将二维转化为模型是需要时间的，这样无疑增加了设计阶段的时间消耗。同时BIM建模过程中各个专业需要协调配合，设计人员在初步设计时绘制一遍模型，水力计算时输入一遍计算模型，碰撞检查后重新建立三维精确模型，在这个过程中模型重复建立，尽管在某些阶段的模型能够重复使用，但是总体工作效率较低，增加时间成本。

3.3.3  增加劳务费用

由于BIM技术目前还处于推广阶段，许多熟练二维设计的设计师对BIM技术的掌握程度还不够或没有精力掌握，因此项目在完成二维设计及出图后还需要聘请专业BIM设计师或设计团队来完成其信息模型的建立，这样就增加了项目在设计阶段的劳务费用。此外模型在使用阶段仍需要BIM团队驻场服务，对项目的全过程进行BIM技术支持，因此设计后BIM将会增加一定的劳务费用。

4  结语

BIM技术在建筑给排水设计中的应用已经有了飞速的发展，从管道设备的布置，到工程量的计算，以及各种管道系统的碰撞检查及协调，甚至各专业之间的协调配合等，其信息数据库从很大程度上缩短了工期，提高了工程质量，而且节约材料，使得项目的设计、施工、运营维护等全过程都方便且高效。无论是设计后出图还是BIM直接出图，都存在着一些不尽如人意之处，因此在BIM技术的开发以及应用方面还需要继续努力，以真正达到便捷高效的全过程控制。

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