摘要：高层建筑给排水施工复杂，采用传统二维CAD图纸施工，专业内部、专业间的冲突很难避免，由此造成的返工会显著增加成本，BIM技术能解决这一难题。本文介绍了BIM技术基础，分析了BIM技术建模及碰撞检查、三维漫游、四维模拟施工等应用。
关键词：给排水施工；BIM技术；高层建筑
相对于多层建筑或低层建筑，高层建筑给排水工程具有管线长、压力大、消防系统可靠性要求高等特点[1]，显然这对给排水施工提出了更高要求。由于高层建筑给排水施工难度大，采用BIM技术能为给排水施工提供规范的方法并提高施工质量[2]。因此，本文对BIM技术在高层建筑给排水施工中的应用进行了研究。
1 BIM技术基础
1.1 BIM概念
BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的英文缩写，是基于三维数字化的建筑模型，具有信息关联、信息一致、可视化、协调性、可模拟、可出图等特征，可用于协同设计、参数化设计、可视化设计、安装模型设计、管道综合、施工管理优化等[3]。
1.2 BIM对硬件的要求
BIM技术对计算机硬件有较高要求，一般应选择英特尔至强处理器，内存不低于16GB，显卡应选用专业图形显卡，显示器应配置双屏幕，并采用1680×1050像素真彩色。协同设计还应配置数据服务器、图形工作站及网络设备。
1.3 BIM软件选用
目前，建筑行业主要采用Revit软件建模，给排水设计可采用MEP，也有采用CATIA建模的，后者能构造很复杂的曲面模型。管线碰撞检查多采用Navisworks，因为Revit软件的碰撞检查对计算机硬件要求过高。
1.4 BIM在给排水施工中的操作流程
首先，建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业进行三维建模。然后，各专业检查模型的一致性，例如做碰撞检查，以确认不同专业模型有无冲突。在这个过程中，各专业要根据管综调整原则进行调整优化，通过调整避让使BIM模型协调一致。模型确认后即可安排二维CAD出图。
2 BIM技术在高层建筑给排水施工中的应用
2.1 建模
给排水专业建模一般在建筑专业和结构专业模型基础上利用MEP建立管线、设备，如果没有建筑模型和结构模型，就要利用二维CAD图纸建立结构模型，通过标高和轴网参数在Revit软件中建模，利用族文件创建墙、楼板、楼梯、屋顶、天花板、梁、柱、门窗、家具等，并重新定义属性参数。有了完整的结构模型，即可导入MEP中创建给排水管线、设备。首先，创建初始文件，定义管道、设备属性，例如管道材质、粗糙度、长度、管径等。卫生器具可直接载入软件中的模型，如果没有则需另外建模。然后，建立工作集，目的是为不同专业人员协同工作，实际上BIM技术的优势就是能让不同专业协同开展工作。然后，利用标高和轴网确定管道、设备位置，必要时通过二维CAD图纸复核数据。为了与实际施工一致，应先安装设备，把卫生器具放在合适位置上，然后调整属性参数，并要与实际安装的设备数据完全一致。确定位置后还要设定标高。完成设备安装后就可以安装管道。管道包括横管和竖管，应先安装横管，后安装竖管。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆安装管道时，先设置管道参数（如管材、管径、粗糙度、对正、偏移量、连接设备等）。所有管道、设备安装完成，再对它们赋材质，这样渲染时效果更加逼真。
2.2 碰撞检查
碰撞检查是在建筑、结构、给排水、暖通、电气等相关专业完成建模后综合在一起检查有没有冲突。当然，各专业完成自己的建模工作初步检查，找出明显错误，经过调整后再进行综合碰撞检查。碰撞检查时，先要选择两种可能冲突的类别，再勾选每个类别下的图元。每次碰撞检查后，软件会自动生成冲突报告，那么就可以根据报告进行修改。对于给排水管线来说，碰撞检查后调整的原则是给水管让排水管、低压管让高压管、压力管让重力管、冷水管让热水管、小管让大管等。在Revit软件中检查出冲突可以直接在软件中修改，而在Navisworks中检查的冲突必须返回到Revit软件中修改。
2.3 三维漫游检查
碰撞检查解决了专业内及专业间管线、设备、构件的直接冲突问题，但还有个问题需要解决，即空间约束问题。如果管道高度过低，房间净空高度就会不够，人员在房间中行走就可能触碰管道并可能对人员造成伤害。另外，管道、设备处空间过于狭小，也影响这些管道、设备的维护和检修，所以仅仅通过碰撞检查还是不够的，还需要进行空间检查。检查空间可以通过三维漫游来实现。在BIM中设置一个与真人尺寸相同的人物模型，再设计特定的行进路线，运用人体工程学原理，在三维空间中漫游。漫游的实现方法有两种：一种是在Navisworks中漫游，发现人物模型与环境触碰之处，找出空间狭小、不合理的地方，同时做出标记；另一种是路径漫游，在重要位置上设置控制点，观察人物模型通过这些位置时的情况，可创建录像来反复观看，但在录像中不能做出标记。
2.4 四维模拟施工
所谓四维是指在三维空间上集合时间轴，通过时间变化模拟施工进程，换句话说就是在BIM中创建与三维模型适应的进度计划。编制进度计划可利用项目管理软件Project实现，再通过Navisworks链接三维模型、进度计划即获得四维模型，然后模拟施工安装，通过虚拟施工发现施工工艺、场地布置等方面的问题，从而提出改进意见，减少施工风险。
2.5 BIM技术在高层建筑给排水施工中的应用案例
某住宅小区占地8公顷，建有15栋高层建筑，每栋高26层，地上部分建筑面积约30万m2，地下部分近6万m2。现在的任务是依据二维CAD施工图纸进行给排水深化设计，给排水系统管道设备包括生活给水管、污水管、雨水管、消防管、废水管、卫生器具、消防栓、各类阀门、设备等。按照本文2.1节方法建模，在三维空间中绘制各类管线图、设备图。大样图只要截取需要的部分，然后放大、虚化背景就成了，而且通过三维模型很容易做出二维CAD图。建模之后可以按照本文2.2节的方法进行碰撞检查，完成检查后形成的冲突报告中会给出冲突的管道或设备类别、标记号、ID号，并能在三维空间中显示冲突的位置，对冲突的管道或设备一一修改后，应当再次进行碰撞检查，直至所有冲突解决为止。本工程检查出冲突约1530个，其中可以在实际施工中导致必须返工的超过210个（约占14%），86%的碰撞不会对施工产生实际影响，之所以出现这种情况是因为碰撞规则的设定。修改规则，重新检测，冲突数量大大减少。经过评估，给排水管道与暖通管道碰撞问题是最突出的，解决这部分碰撞可以节约69%的成本，其次为给排水系统内部碰撞，占用成本约为13%，给排水系统与电气或结构发生的碰撞问题成本各为9%，不难看出BIM技术在高层建筑给排水施工中的应用可以带来显著的效益。
3 结语
BIM技术是目前我国建筑行业大力推广的技术，其在建筑工程中的应用能解决建筑信息化难题，并且节约成本、缩短工期，对给排水专业来说，碰撞问题的解决可以带来显著的经济效益，因此BIM技术在给排水施工中的应用前景是光明的。
参考文献：
[1] 秦鹏华，楚钰典. 高层建筑工程给排水施工技术要点分析[J]. 技术与市场，2018，25（9）：151-152.
[2] 简伟杰. BIM技术在高层建筑给排水施工中的运用分析[J]. 建材发展导向（上），2018，16（7）：381.
[3] 王美城. BIM技术在高层建筑给排水中的应用[J]. 时代农机，2018，45（3）：119.
论文作者:雷炳雄
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第11期
论文发表时间:2019/11/7
标签：给排水论文; 模型论文; 管道论文; 建模论文; 技术论文; 冲突论文; 设备论文; 《建筑细部》2019年第11期论文;