BIM技术在建筑设备设计中的应用

一、信息时代的建筑设计技术—BIM

BIM的概念最早被提出是在20世纪80年代，是信息化技术与数字化技术结合的必然产物。BIM技术旨在实现建筑（组成与功能）全部信息的数字化表达，组建一个丰富的建筑信息数据库，在整个建筑生命周期内为所有参与者提供决策支持。BIM技术，是一种专门面向建筑设计的基于对象的CAD技术，用于对建筑进行数字描述。利用BIM技术可以在一个电子模型中存储完整的建筑信息，这种方法被称赞为一种最新的变革于对象的CAD不是一个新的概念，对建筑进行数字描述始终是一个理想的途径，但是一直没有在商业上实现，直到近年来个人计算机的普及，才出现了越来越多的BIM应用系统。

BIM软件不再是低水平的几何绘图工具，操作的对象不再是点、线、圆这些简单的几何对象，而是墙体、门、窗等建筑构件；在计算机上建立和修改的也不再是一堆没有关联的点和线，而是由一个个建筑构件组成的建筑物整体。

在BIM应用系统中，建筑构件被对象化，数字化的对象通过编码去描述和代表真实的建筑构件。一个对象需要有一系列参数来描述其属性。这个对象的代码必须包含这些参数。参数通常是预先定义好的，或者遵守某些制定好的规则。这些参数信息就构成了建筑的属性。例如，一个墙对象是一个具有墙的所有属性的对象，不仅包括几何尺寸信息如长、宽、高，还包含了墙体材料、保温隔热性能、表面处理、墙体规格、造价等等。而在一般的CAD绘图软件中，墙体是通过两条平行线的二维方式来表达，线条之间没有任何关联。

二、实施BIM的不同设计阶段

在建筑设计阶段实施BIM的最终结果一定是所有设计师将其应用到设计全程。但在目前尚不具备全程应用条件的情况下，局部项目、局部专业、局部过程的应用将成为未来过渡期内的一种常态。因此，根据具体项目设计需求、BIM团队情况、设计周期等条件，可以选择

在以下不同的设计阶段中实施BIM：

（1）概念设计阶段：在前期概念设计中使用BIM，在完美表现设计创意的同时，还可以进行各种面积分析、体形系数分析、商业地产收益分析、可视度分析、日照轨迹分析等。

（2）方案设计阶段：此阶段使用BIM，特别是对复杂造型设计项目将起到重要的设计优化、方案对比（例如曲面有理化设计）和方案可行性分析作用。同时建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都将对建筑设计起到重要的设计优化作用。

（3）施工图设计阶段：对复杂造型设计等用二维设计手段施工图无法表达的项目，BIM则是最佳的解决方案。当然在目前BIM人才紧缺、施工图设计任务重、时间紧的情况下，不妨采用BIM+AutoCAD的模式，前提是基于BIM 成果用AutoCAD深化设计，以尽可能保证设计质量。

（4）专业管线综合：对大型工厂设计、机场与地铁等交通枢纽、医疗体育剧院等公共项目的复杂专业管线设计，BIM是彻底、高效解决这一难题的唯一途径。

（5）可视化设计：效果图、动画、实时漫游、虚拟现实系统等项目展示手段也是BIM应用的一部分。

三、BIM技术在建筑给排水设计中的应用

（一）建筑给水排水工程设计的特点

1、材料丰富，计算复杂

建筑给水排水工程不同功能的给水排水管道材料也有所不同，多而不同材质的管道，其安装要求也不同。

2、管道种类多、数量多，而且复杂

建筑给水排水工程不同功能的给水排水管道常常多达七、八种之多。不同种类的管道其安装要求不同，因此合理地布置给水排水管道显得格外重要。

3、占建筑工程的投资少，但作用大

给水排水工程一般占整个项目投资的10%不到，但是给水排水的设计决定了建筑是否安全和舒适，因此给水排水工程是建筑必不可缺的组成部分。

（二）建筑给水排水工程设计应用BIM的意义

传统二维CAD设计通过向业主提供平面图、立面图、剖面图、详图，以及设计说明、材料表等设计图纸方式传递和提交设计成果。传统的二维CAD设计方式最常见的错误就是信息在各种复杂的平面、立面、剖面图之间传递差错，至于给排水管线之间的碰撞、错位可以说是层出不穷。而随着地标性建筑的不断涌现，建筑造型和空间关系复杂，体量巨大的设计项目来说，传统二维CAD设计方式在设计表达和协同上的问题显得尤为突出。

这种设计方式使得每项工程都有大大小小、成百上千张设计图纸，对整个设计而言，每张图纸都是一个相对独立、单独的组成部分。这些独立、单独的组成部分由于没有一个能有效整合所有信息以保证数据完整性的中央储存库，导致分散的资料必须依靠专业技术工程师的解读才能相互联系成为一个可理解的整体。因此，如何保证各项设计内容和各专业间的协同配合，如何使设计意图上下沟通顺畅，始终是艰巨的挑战。在对项目整合度和协作度要求越来越高的今天，这无疑成了提高项目整合度和协作度的最大障碍。

而将设计归总为数字化数据库而不是单独的文件，会极大促进行业的发展。就BIM而言，项目的中央数据库就是建筑项目所有实体和功能特征的中央存储库。建筑的所有实体和功能都存储在这个数据库中，这为项目团队成员与其技术工具间进行顺畅的信息交换开启了大门，使提高项目整合度和协作度成为可能。

BIM提供的三维动态可视化设计，将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。如建筑设备（给排水）专业间的设备走线、管道等可以用直观的立体三维效果图表示，可以优化设计，更好地利用建筑空间，有效避免各专业之间管、线“打架”的现象，提高各专业之间的配合和协调。能够一目了然地发现问题并及时解决，减少了各工种图纸间的“错、漏、缺”的发生。

（三）BIM技术在建筑设备设计中的应用

某广场综合发展项目地下二层为公共车库，需将管线合理美观布局，提升整体管线高度，创造较好的空间感。但是通过模型显示有一车道交叉处管线极其复杂，梁底高度为3.02m，梁下需安装给排水管线分别为：纵向DN500的冷冻水管两根，DN250冷冻水管两根，DN150冷冻水管两根，1600×300补风管一根，DN150消防水管三根，DN150无压污水管一根；横向DN250冷冻水管六根，DN125冷冻水管四根，50×25、75×75、100×50、100×100、200×100、300×100桥架各一根，生活给水管DN150一根，DN100两根，DN150消防水管两根，经过与业主、总包、各专业顾问多次协调沟通，决定两根DN500的冷冻水管从车道位置移到车位位置以提高车道上方的净高，桥架绕开冷冻水管集中的区域，风管利用梁空上翻让冷冻水管从其下方通过，一根DN150的消防水管穿梁以避开与冷冻水管的碰撞，这样在空间满足的情况下，尽量满足了布局的美观合理（见下图）。通过这一问题的解决，业主、总包和各专业顾问由衷的说，BIM技术确实是一个好东西，同时此技术也得到了各方的一致好评。

作者：王梁柱

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