BIM設計及設備應用簡介

建筑設備工程設計是建筑工程設計中的重要組成部分，在完整的建筑信息模型（BIM）中，建筑設備也是必不可少的。

一、信息時代的建筑設計技術—BIM

BIM的概念最早被提出是在20世紀80年代，是信息化技術與數字化技術結合的必然產物。BIM技術旨在實現建筑（組成與功能）全部信息的數字化表達，組建一個豐富的建筑信息數據庫，在整個建筑生命周期內為所有參與者提供決策支持。BIM技術，是一種專門面向建筑設計的基于對象的CAD技術，用于對建筑進行數字描述。利用BIM技術可以在一個電子模型中存儲完整的建筑信息，這種方法被稱贊為一種最新的變革于對象的CAD不是一個新的概念，對建筑進行數字描述始終是一個理想的途徑，但是一直沒有在商業(yè)上實現，直到近年來個人計算機的普及，才出現了越來越多的BIM應用系統(tǒng)。

BIM軟件不再是低水平的幾何繪圖工具，操作的對象不再是點、線、圓這些簡單的幾何對象，而是墻體、門、窗等建筑構件；在計算機上建立和修改的也不再是一堆沒有關聯的點和線，而是由一個個建筑構件組成的建筑物整體。

在BIM應用系統(tǒng)中，建筑構件被對象化，數字化的對象通過編碼去描述和代表真實的建筑構件。一個對象需要有一系列參數來描述其屬性。這個對象的代碼必須包含這些參數。參數通常是預先定義好的，或者遵守某些制定好的規(guī)則。這些參數信息就構成了建筑的屬性。例如，一個墻對象是一個具有墻的所有屬性的對象，不僅包括幾何尺寸信息如長、寬、高，還包含了墻體材料、保溫隔熱性能、表面處理、墻體規(guī)格、造價等等。而在一般的CAD繪圖軟件中，墻體是通過兩條平行線的二維方式來表達，線條之間沒有任何關聯。

二、實施BIM的不同設計階段

在建筑設計階段實施BIM的最終結果一定是所有設計師將其應用到設計全程。但在目前尚不具備全程應用條件的情況下，局部項目、局部專業(yè)、局部過程的應用將成為未來過渡期內的一種常態(tài)。因此，根據具體項目設計需求、BIM團隊情況、設計周期等條件，可以選擇

在以下不同的設計階段中實施BIM：

（1）概念設計階段：在前期概念設計中使用BIM，在完美表現設計創(chuàng)意的同時，還可以進行各種面積分析、體形系數分析、商業(yè)地產收益分析、可視度分析、日照軌跡分析等。

（2）方案設計階段：此階段使用BIM，特別是對復雜造型設計項目將起到重要的設計優(yōu)化、方案對比（例如曲面有理化設計）和方案可行性分析作用。同時建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都將對建筑設計起到重要的設計優(yōu)化作用。

（3）施工圖設計階段：對復雜造型設計等用二維設計手段施工圖無法表達的項目，BIM則是最佳的解決方案。當然在目前BIM人才緊缺、施工圖設計任務重、時間緊的情況下，不妨采用BIM+AutoCAD的模式，前提是基于BIM成果用AutoCAD深化設計，以盡可能保證設計質量。

（4）專業(yè)管線綜合：對大型工廠設計、機場與地鐵等交通樞紐、醫(yī)療體育劇院等公共項目的復雜專業(yè)管線設計，BIM是徹底、高效解決這一難題的唯一途徑。

（5）可視化設計：效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現實系統(tǒng)等項目展示手段也是BIM應用的一部分。

三、BIM技術在建筑給排水設計中的應用

（一）建筑給水排水工程設計的特點

1、材料豐富，計算復雜

建筑給水排水工程不同功能的給水排水管道材料也有所不同，多而不同材質的管道，其安裝要求也不同。

2、管道種類多、數量多，而且復雜

建筑給水排水工程不同功能的給水排水管道常常多達七、八種之多。不同種類的管道其安裝要求不同，因此合理地布置給水排水管道顯得格外重要。

3、占建筑工程的投資少，但作用大

給水排水工程一般占整個項目投資的10%不到，但是給水排水的設計決定了建筑是否安全和舒適，因此給水排水工程是建筑必不可缺的組成部分。

（二）建筑給水排水工程設計應用BIM的意義

傳統(tǒng)二維CAD設計通過向業(yè)主提供平面圖、立面圖、剖面圖、詳圖，以及設計說明、材料表等設計圖紙方式傳遞和提交設計成果。傳統(tǒng)的二維CAD設計方式最常見的錯誤就是信息在各種復雜的平面、立面、剖面圖之間傳遞差錯，至于給排水管線之間的碰撞、錯位可以說是層出不窮。而隨著地標性建筑的不斷涌現，建筑造型和空間關系復雜，體量巨大的設計項目來說，傳統(tǒng)二維CAD設計方式在設計表達和協同上的問題顯得尤為突出。

這種設計方式使得每項工程都有大大小小、成百上千張設計圖紙，對整個設計而言，每張圖紙都是一個相對獨立、單獨的組成部分。這些獨立、單獨的組成部分由于沒有一個能有效整合所有信息以保證數據完整性的中央儲存庫，導致分散的資料必須依靠專業(yè)技術工程師的解讀才能相互聯系成為一個可理解的整體。因此，如何保證各項設計內容和各專業(yè)間的協同配合，如何使設計意圖上下溝通順暢，始終是艱巨的挑戰(zhàn)。在對項目整合度和協作度要求越來越高的今天，這無疑成了提高項目整合度和協作度的最大障礙。

而將設計歸總為數字化數據庫而不是單獨的文件，會極大促進行業(yè)的發(fā)展。就BIM而言，項目的中央數據庫就是建筑項目所有實體和功能特征的中央存儲庫。建筑的所有實體和功能都存儲在這個數據庫中，這為項目團隊成員與其技術工具間進行順暢的信息交換開啟了大門，使提高項目整合度和協作度成為可能。

BIM提供的三維動態(tài)可視化設計，將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前。如建筑設備（給排水）專業(yè)間的設備走線、管道等可以用直觀的立體三維效果圖表示，可以優(yōu)化設計，更好地利用建筑空間，有效避免各專業(yè)之間管、線“打架”的現象，提高各專業(yè)之間的配合和協調。能夠一目了然地發(fā)現問題并及時解決，減少了各工種圖紙間的“錯、漏、缺”的發(fā)生。

（三）BIM技術在建筑設備設計中的應用

某廣場綜合發(fā)展項目地下二層為公共車庫，需將管線合理美觀布局，提升整體管線高度，創(chuàng)造較好的空間感。但是通過模型顯示有一車道交叉處管線極其復雜，梁底高度為3.02m，梁下需安裝給排水管線分別為：縱向DN500的冷凍水管兩根，DN250冷凍水管兩根，DN150冷凍水管兩根，1600×300補風管一根，DN150消防水管三根，DN150無壓污水管一根；橫向DN250冷凍水管六根，DN125冷凍水管四根，50×25、75×75、100×50、100×100、200×100、300×100橋架各一根，生活給水管DN150一根，DN100兩根，DN150消防水管兩根，經過與業(yè)主、總包、各專業(yè)顧問多次協調溝通，決定兩根DN500的冷凍水管從車道位置移到車位位置以提高車道上方的凈高，橋架繞開冷凍水管集中的區(qū)域，風管利用梁空上翻讓冷凍水管從其下方通過，一根DN150的消防水管穿梁以避開與冷凍水管的碰撞，這樣在空間滿足的情況下，盡量滿足了布局的美觀合理。通過這一問題的解決，業(yè)主、總包和各專業(yè)顧問由衷的說，BIM技術確實是一個好東西，同時此技術也得到了各方的一致好評。

本文介紹了BIM技術的實施BIM的不同設計階段，分析了BIM技術在建筑給排水設計中的應用。

建筑設備工程設計是建筑工程設計中的重要組成部分，在完整的建筑信息模型（BIM）中，建筑設備也是必不可少的。

一、信息時代的建筑設計技術—BIM

BIM的概念最早被提出是在20世紀80年代，是信息化技術與數字化技術結合的必然產物。BIM技術旨在實現建筑（組成與功能）全部信息的數字化表達，組建一個豐富的建筑信息數據庫，在整個建筑生命周期內為所有參與者提供決策支持。BIM技術，是一種專門面向建筑設計的基于對象的CAD技術，用于對建筑進行數字描述。利用BIM技術可以在一個電子模型中存儲完整的建筑信息，這種方法被稱贊為一種最新的變革于對象的CAD不是一個新的概念，對建筑進行數字描述始終是一個理想的途徑，但是一直沒有在商業(yè)上實現，直到近年來個人計算機的普及，才出現了越來越多的BIM應用系統(tǒng)。

BIM軟件不再是低水平的幾何繪圖工具，操作的對象不再是點、線、圓這些簡單的幾何對象，而是墻體、門、窗等建筑構件；在計算機上建立和修改的也不再是一堆沒有關聯的點和線，而是由一個個建筑構件組成的建筑物整體。

在BIM應用系統(tǒng)中，建筑構件被對象化，數字化的對象通過編碼去描述和代表真實的建筑構件。一個對象需要有一系列參數來描述其屬性。這個對象的代碼必須包含這些參數。參數通常是預先定義好的，或者遵守某些制定好的規(guī)則。這些參數信息就構成了建筑的屬性。例如，一個墻對象是一個具有墻的所有屬性的對象，不僅包括幾何尺寸信息如長、寬、高，還包含了墻體材料、保溫隔熱性能、表面處理、墻體規(guī)格、造價等等。而在一般的CAD繪圖軟件中，墻體是通過兩條平行線的二維方式來表達，線條之間沒有任何關聯。

二、實施BIM的不同設計階段

在建筑設計階段實施BIM的最終結果一定是所有設計師將其應用到設計全程。但在目前尚不具備全程應用條件的情況下，局部項目、局部專業(yè)、局部過程的應用將成為未來過渡期內的一種常態(tài)。因此，根據具體項目設計需求、BIM團隊情況、設計周期等條件，可以選擇在以下不同的設計階段中實施BIM：

（1）概念設計階段：在前期概念設計中使用BIM，在完美表現設計創(chuàng)意的同時，還可以進行各種面積分析、體形系數分析、商業(yè)地產收益分析、可視度分析、日照軌跡分析等。

（2）方案設計階段：此階段使用BIM，特別是對復雜造型設計項目將起到重要的設計優(yōu)化、方案對比（例如曲面有理化設計）和方案可行性分析作用。同時建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都將對建筑設計起到重要的設計優(yōu)化作用。

（3）施工圖設計階段：對復雜造型設計等用二維設計手段施工圖無法表達的項目，BIM則是最佳的解決方案。當然在目前BIM人才緊缺、施工圖設計任務重、時間緊的情況下，不妨采用BIM+AutoCAD的模式，前提是基于BIM成果用AutoCAD深化設計，以盡可能保證設計質量。

（4）專業(yè)管線綜合：對大型工廠設計、機場與地鐵等交通樞紐、醫(yī)療體育劇院等公共項目的復雜專業(yè)管線設計，BIM是徹底、高效解決這一難題的唯一途徑。

（5）可視化設計：效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現實系統(tǒng)等項目展示手段也是BIM應用的一部分。

三、BIM技術在建筑給排水設計中的應用

（一）建筑給水排水工程設計的特點

1、材料豐富，計算復雜

建筑給水排水工程不同功能的給水排水管道材料也有所不同，多而不同材質的管道，其安裝要求也不同。

2、管道種類多、數量多，而且復雜

建筑給水排水工程不同功能的給水排水管道常常多達七、八種之多。不同種類的管道其安裝要求不同，因此合理地布置給水排水管道顯得格外重要。

3、占建筑工程的投資少，但作用大

給水排水工程一般占整個項目投資的10%不到，但是給水排水的設計決定了建筑是否安全和舒適，因此給水排水工程是建筑必不可缺的組成部分。

（二）建筑給水排水工程設計應用BIM的意義

傳統(tǒng)二維CAD設計通過向業(yè)主提供平面圖、立面圖、剖面圖、詳圖，以及設計說明、材料表等設計圖紙方式傳遞和提交設計成果。傳統(tǒng)的二維CAD設計方式最常見的錯誤就是信息在各種復雜的平面、立面、剖面圖之間傳遞差錯，至于給排水管線之間的碰撞、錯位可以說是層出不窮。而隨著地標性建筑的不斷涌現，建筑造型和空間關系復雜，體量巨大的設計項目來說，傳統(tǒng)二維CAD設計方式在設計表達和協同上的問題顯得尤為突出。

這種設計方式使得每項工程都有大大小小、成百上千張設計圖紙，對整個設計而言，每張圖紙都是一個相對獨立、單獨的組成部分。這些獨立、單獨的組成部分由于沒有一個能有效整合所有信息以保證數據完整性的中央儲存庫，導致分散的資料必須依靠專業(yè)技術工程師的解讀才能相互聯系成為一個可理解的整體。因此，如何保證各項設計內容和各專業(yè)間的協同配合，如何使設計意圖上下溝通順暢，始終是艱巨的挑戰(zhàn)。在對項目整合度和協作度要求越來越高的今天，這無疑成了提高項目整合度和協作度的最大障礙。

而將設計歸總為數字化數據庫而不是單獨的文件，會極大促進行業(yè)的發(fā)展。就BIM而言，項目的中央數據庫就是建筑項目所有實體和功能特征的中央存儲庫。建筑的所有實體和功能都存儲在這個數據庫中，這為項目團隊成員與其技術工具間進行順暢的信息交換開啟了大門，使提高項目整合度和協作度成為可能。

BIM提供的三維動態(tài)可視化設計，將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前。如建筑設備（給排水）專業(yè)間的設備走線、管道等可以用直觀的立體三維效果圖表示，可以優(yōu)化設計，更好地利用建筑空間，有效避免各專業(yè)之間管、線“打架”的現象，提高各專業(yè)之間的配合和協調。能夠一目了然地發(fā)現問題并及時解決，減少了各工種圖紙間的“錯、漏、缺”的發(fā)生。

（三）BIM技術在建筑設備設計中的應用

某廣場綜合發(fā)展項目地下二層為公共車庫，需將管線合理美觀布局，提升整體管線高度，創(chuàng)造較好的空間感。但是通過模型顯示有一車道交叉處管線極其復雜，梁底高度為3.02m，梁下需安裝給排水管線分別為：縱向DN500的冷凍水管兩根，DN250冷凍水管兩根，DN150冷凍水管兩根，1600×300補風管一根，DN150消防水管三根，DN150無壓污水管一根；橫向DN250冷凍水管六根，DN125冷凍水管四根，50×25、75×75、100×50、100×100、200×100、300×100橋架各一根，生活給水管DN150一根，DN100兩根，DN150消防水管兩根，經過與業(yè)主、總包、各專業(yè)顧問多次協調溝通，決定兩根DN500的冷凍水管從車道位置移到車位位置以提高車道上方的凈高，橋架繞開冷凍水管集中的區(qū)域，風管利用梁空上翻讓冷凍水管從其下方通過，一根DN150的消防水管穿梁以避開與冷凍水管的碰撞，這樣在空間滿足的情況下，盡量滿足了布局的美觀合理。通過這一問題的解決，業(yè)主、總包和各專業(yè)顧問由衷的說，BIM技術確實是一個好東西，同時此技術也得到了各方的一致好評。