BIM技术在大型商业综合体给排水设计中的应用
——以巢湖万达广场项目为例

刘前进

(安徽省建筑设计研究总院股份有限公司 安徽合肥 230000)

0 引言

大型商业综合体，是城市中商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、文娱等功能组合形成的一个多功能、高效率、复杂而统一的综合体，功能多而杂，对给水、排水、消防等要求越来越高，系统分类繁多，设计难度增大。传统的二维设计，面对复杂的综合体，需要逐一分析梳理综合体具体的功能需求，对不同功能需求进行系统分类，对每个系统进行设计，包括管道、管件、管道附件、设备等进行选型，工作量巨大。设计过程中，建筑功能的修改，也会给给排水设计的修改带来很多麻烦，容易出现图纸版本不同步，漏改、错改等问题。二维图纸的局限性和修改带来的错漏等，也会给工程算量工作造成很大麻烦。而BIM技术的可视化、信息化、协同设计等功能，可以很好地解决传统二维设计所面临的诸多问题。

1 BIM技术简介

国际标准组织设施信息委员会(Facilities Information Council)将BIM(Building Information Modeling)定义为：在开放的工业标准下，对设施的物理和功能特性及其相关的项目以全寿命周期信息的可计算、可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值[1]。

在CAD技术给手工绘图设计带来革命性进步以后，BIM技术即将给CAD技术带来一场新的技术革命，为建筑行业带来颠覆性的变革。从方案设计、施工图设计、工程算量、工程施工至运营维护，整个建筑的全生命周期[2]，都或多或少会被BIM技术带来改变。

其中，BIM技术为施工图设计和工程算量阶段带来的变革，主要体现在可视化、信息化以及协同设计等方面。

2 BIM技术在给排水设计中的优势

2.1 可视化设计

传统的给排水设计，基本是采用CAD软件进行平面设计，由点、线、面来表达管道、附件以及设备等。这些在现场安装是否满足要求，只能依靠设计师的空间想象能力，所以图纸到现场以后，难免会出现安装困难或无法安装等问题。

BIM具有三维建模功能，可以将原来的线管道建成与实际尺寸一致的管道模型，包括不同材质、不同连接方式的管件，都可以在模型中准确表达。管道的附件和设备等，同样可以按照实际产品建立族模型，立体化表达。设计师在设计过程中，可以像搭积木一样，根据建筑不同的功能，在设计规范的基础上，由“绘制图纸”转变成“搭建模型”。模型在建立过程中，可以随时了解对应的建筑结构等其他专业是否满足给排水的专业需求；而且，一旦建模完毕，不需要再去绘制剖面图，只需要利用剖面工具，随时随地进行剖切面。设计工作是一个反复修改的过程，传统的二维图纸修改起来容易出现平剖面不一致、疏漏修改等，在BIM设计中，只需要修改模型，剖切面可以时时自动更新修改。

2.2 协同设计

传统二维CAD设计，是不同专业各自独立设计，经过上游专业设计完毕，传递至下游专业，一旦有修改，仍然需要完成这样一个流程。其周期较长，且一旦出现图纸版本不一致，或者上游专业修改不到位即传递至下游专业，则会导致下游专业反复核查修改。

给排水专业在建筑设计环境中属于下游专业，待建筑、结构等专业图纸完整后，再开展设计工作，反复修改、错改漏改、时间紧迫等问题一直困扰着给排水设计师。

BIM技术所采用的协同设计，分两个方面，一个是链接协同[3]，一个是建立工作集，在工作集平台汇集不同专业进行协同设计操作。

2.3 信息化精确算量

传统二维CAD设计，是采用设计说明、标注、表格、线段、图块等方式，表达管道、附件、设备等信息，当算量工作人员进行工程量统计时，需要手动测量管道长度，数附件、设备等数量，工作量非常大，且容易出现错漏等。

BIM技术可以对所建立的模型进行信息化赋值，且数值会随着模型大小、数量的变化实时自动更新。在利用BIM设计结束后，可以采用“一键算量”模式将工程量导出来，不会出现与设计错漏。

3 BIM技术结合某商业综合体给排水设计案例分析及相关建议

3.1 工程概况

巢湖万达广场项目包含有步行街、商铺、运动集合店、宝贝王、早教、次主力店、大玩家、影院、健身、地下超市及设备用房等，总用地面积6.09万m2，总建筑面积110 174m2，其中，地上建筑面积91 363m2，地下建筑面积18 811m2。给排水专业需要设计的系统，包括生活给水系统、冷却补水系统、生活热水系统、生活污水系统、生活废水系统、雨水系统、自动喷淋系统、室内外消火栓系统、自动跟踪定位射流灭火系统、玻璃防护冷却喷水系统等，功能需求复杂，而且对给排水专业设计要求较高。为了更好地从设计角度解决该商业综合体在给排水专业上的需求问题，应用BIM技术进行设计研究，分析BIM技术在给排水设计中的优势与不足。

3.2 BIM技术在给排水设计中的具体应用

3.2.1BIM可视化设计

该项目采用Autodesk Revit软件进行BIM设计，其中可视化设计效果如图1～图4所示。

图1 管道可视化

图2 管件可视化

图3 管道附件可视化

图4 设备可视化

从以上诸图中可以看出，管道、管件、管道附件以及设备等，均可以建成与实物一致的模型，并且所有模型均附带相应的信息。例如管道，在BIM设计中，可以根据给排水功能设计需求，在合理的建筑相对安装高度，建一段满足流量和流速要求的管道，并赋予相应的管径、材质、系统、色标、连接形式等参数。虽然一段管道，赋予的信息很多，但是只要提前设置好一个模板，在整个项目设计中，只需要简单地建立管道模型，其中的信息会自动赋予。在可视化面板，设计人员可以随时查看信息是否错误，并及时予以修正。

由于模型是按照实物大小建立的，设计师在设计过程中，就无须再费神去想象设备等安装位置是否合理等，在BIM可视化设计中，只需要将模型放置进去，就可以很轻易判断出设备等安装是否满足要求。

3.2.2BIM协同设计

从图5中可以看出，传统的二维设计只是在建筑底图之上，绘制卫生间管道虽然也会标明管道尺寸大小，但是仅仅能够表达设计原理，而管道的安装是否满足要求，并不能够直观表达出来。

采用BIM设计，会根据下一层结构梁位置进行排水管安装设计，从而避免与梁的碰撞。卫生间同层排水需要穿梁，套管位置可以精确定位，遇到不合理的地方，比如管道穿梁不合适，可以反提给其他专业，进一步协同设计调整。

3.2.3BIM精确算量

图6 清单定额实物量汇总

基于BIM的信息化技术，设计师采用BIM设计完成后，可以“一键算量”。如图6所示，给排水专业设计完成后，可以进行清单定额实物量统计。相对于人工基于CAD图纸统计，BIM算量能够发挥足够精确化的优势。当设计师修改完之后，清单可以时时更新，而不需要重新进行算量统计，能够节省算实物量工作的时间和成本。

在设计阶段能够计算出工程量，对于项目概预算作用很大，而且随着修改，工程量跟着修改，可以避免出现统计错漏，便于精确有效地把控建设成本。

3.3 BIM技术在大型商业综合体给排水设计应用中的相关建议

3.3.1族库不完善

BIM设计虽然可以实现可视化、信息化等功能，但仍然存在部分族，尤其是设备族等不能够与实际厂家的产品完全匹配。例如水泵，分为卧式泵、立式泵、离心泵、轴流泵等，在传统设计时，只是按照水泵的流量、扬程、功率以及泵的功能特点来选择合适的泵型号，但是能够匹配到这些要求的泵有很多，不同厂家生产的能够满足这些要求的泵，都或多或少会存在尺寸、电机等差别。而不同尺寸的泵，其安装空间和安装方式也会存在差别，泵的进、出水口尺寸和高度也会影响进出、水管道的尺寸和安装高度。

3.3.2协同设计不完美

目前，专业的BIM协同设计实践，还只能运用链接模型的方式，例如在给排水设计时，可以链接建筑、结构等其他专业进行协同设计，而多个专业同时操作的协同设计，目前主要运用在机电管线综合设计，即建立工作集，在工作集中，对水、暖、电以及智能化等专业进行管线综合协同设计。要解决专业间在同一平台进行协同设计，还需要对软件、设计平台和数据传输等领域进一步深度开发。

3.3.3算量不到位

BIM的信息化技术带来了工程算量革命，即设计完成后“一键算量”。但是目前BIM的算量只解决了清单定额实物量算量，后续的清单编制工作，仍然需要人工手动进行编制。

3.3.4设计不完整

当前BIM设计概念虽然很流行，但是还不能够完全替代二维设计。例如给排水设计，采用BIM技术，可以很轻易地建管道、放置附件设备等，而给排水专业还有一部分是系统原理图的表达。目前的BIM技术还不能实现自动生成系统图，仍然需要借助二维设计来实现。

4 结语

基于BIM技术的设计，在很大程度上解决了给排水专业在大型商业综合体中可视化、信息化、精确算量等问题。虽然目前BIM技术的运用存在技术瓶颈，很多功能不够完善、实施技术衔接不够完整，但是BIM技术所带来的革命，以及信息化技术的深入研究，肯定会给建筑行业带来翻天覆地的革命。BIM技术在给排水设计中的应用普及，将是不可避免的发展趋势。