三维仿真技术在建筑给排水管道工程中的应用

三维仿真技术在建筑给排水管道工程中的应用

作者：孙杰峰

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第27期

【摘要】随着科技的发展和人们生活水平的提高，我国的三维仿真技术在建筑内部的管道施工中应用得越来越广泛，尤其是建筑的给排水系统。因为随着管道工程的变化因素越来越多，加上近些年来建筑给排水系统的管道种类与日俱增，如果还是沿用原有的二维平面设计出来的效果已经无法满足当前的实际需要了，特别是在管道交叉与碰撞问题上更是让人们感觉一筹莫展。而建筑信息模型技术具有虚拟仿真、三维立体以及信息传递等性能。根据大量的实践结果表明，这项技术非常适合与解决需要参数化管理、多视角观察以及资源共享的工程建设当中。本文将着重阐述Autodesk Revit MEP三维仿真软件对建筑内部的排水管道系统的应用情况，同时也希望在我国将来的建筑给排水管道工程中得到一些借鉴和参考。 【关键词】三维仿真；管道工程；给排水系统；应用

从人类社会的发展史中我们会发现，社会的进步绝大多数时候都是以消耗大量的自然资源为代价的。尤其是近些年来，整个社会的发展速度呈现飞跃的情况下，自然资源的供需越来越紧张，因此我们为了走可持续发展道路，就必须充分发扬节约思想，建筑工程当然也不会例外。随着传统的二维技术已经无法满足当前的实际需求以及计算机技术的迅猛发展，我们也必须要转变观念，大胆的应用三维仿真技术到建筑给排水管道工程当中去。 1.三维仿真的建模

1.1确定三维模型的标高与轴线

通常来说，为了准确的确定标高与轴线设计，工程师需要将绘制的CAD平面图（二维平面设计）导入三维仿真软件中，然后将导入以后的平面作为三维仿真模型设计的地坪平面，并且将该平面图的轴线当做三维仿真模型组成构件的定位轴线，在后期的施工过程中要经常对照标高与轴线位置，为其他施工工序提供一个必须遵守的标准。 1.2 安装卫生器具

为了方便人们的生活起居，在建筑给排水管道工程中必然要安装不同类型的卫生器具，其中包括坐式大便器、蹲式大便器、壁式小便器、洗脸盆等。下面就以商业裙房部分的大型卫生间来构建三维仿真模型。

1.2.1安装坐式大便器和蹲式大便器

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设计工程师首当其冲要做的就是绘制楼层地坪平面的标高（参照平面）。然后严格按照平面设计图纸，从标准构件组中（系统自带的）选择符合设计与建筑实际情况的卫生器具。接着就是设置参数，包括材料与装饰、机械、尺寸标注以及标识数据。这个要严格依据设计的要求进行设置，切忌凭借主观臆断而随意猜测。最后便是按照之前导入的平面图实施安装，下面就是安装后的三维视图（如图1所示）。 1.2.2安装壁式小便器和洗脸盆

一般的说，安装壁式小便器与洗脸盆的高度要比地坪平面要高一些，所以首先将参照平面的标高设置为零标高，然后分别标定他们的安装高度，其中安装壁式小便器的高度为O.70-0.80米之间，安装洗脸盆的高度通常就是一米。然后绘制卫生器具安装的工作立面（以墙体为基础），来分别设置这两种卫生器具的相关参数。参数设置完成以后就需要开始进行壁式小便器与洗脸盆在工作立面上的安装了。 1.3安装排水管道 1.3.1安装排水横管

首先需要设定排水横管所选用管道的参数，主要内容包括：管道材质、安装高度、公称直径、坡度等。然后按照平面设计图纸方案的指定位置安装和绘图排水横管。最后根据设计内容的变更情况从管道属性栏（一般是在页面左侧位置）或参数选择栏（通常是在页面顶部位置）修改管道的设计参数。 1.3.2安装排水立管

这个要比安装排水横管复杂一些。它不仅要考虑水平方向的位置信息，而且还需要在立面上标注安装的具体位置。具体地说，工作人员首先设定排水立管所选用的管道参数，这个过程与排水横管是一模一样的。然后设定地坪水平面的起始位置，在设定的过程中，工作人员需要严格按照设计轴线绘制立面与设计参数在立面上标注排水立管的准确位置以及绘制与之对应的图形。最后根据设计内容的变更情况从管道属性栏（一般是在页面左侧位置）或参数选择栏（通常是在页面顶部位置）修改管道的设计参数。 1.4三维仿真模型的构建完成

一般的讲，安装卫生器具与排水管道的结束也就标志着排水管道的三维仿真模型的基本构建已经完成了，基本模型构建好以后，我们只需要将其链接到建筑模型中，然后附加一些模型的组成构件与材质来加大视觉冲击，便能够从各个视角观察该模型。具体如下图所示（图2） 2.检查碰撞情况

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前面已经讲过，构建三维仿真模型的一个重要目的就是在于有效解决管道的碰撞与交叉问题。如果在检查设计成果的过程中能够将管道碰撞在实际施工之前就可以完全消除的话，可以在很大程度上减少因设计失误所造成的人力、物力、财力上的浪费，从而达到控制施工成本、缩短建设工期以及提高设计效率的目的。具体步骤如下：（1）利用Autodesk Revit MEP软件：从排水管道工程的建筑信息模型中，结构梁柱与排水管道的nwc格式文件（分别导出），然后附加到Navisworks软件当中去；（2）分别选择碰撞检查对象：结构梁柱和排水管道，碰撞类型选择接触碰撞。并且在窗口中设置碰撞检查报告的内容之后利用软件开始检查碰撞情况，通过这种方式我们就能够得出该区域内碰撞了多少次；（3）检查完以后工作人员需要查看Navisworks软件自动生成的碰撞报告，就能够得到碰撞点ID号码（位置信息）以及三维图像，然后根据这些位置信息便可以对管道交叉与碰撞问题加以修改了。 结 语

综上所述，随着我国给排水管道工程的要求越来越高，传统的二维平面技术已经无法适应当前的实际需要了。通过大量的实践表明，如果我们通过使用三维仿真技术对大型商住建筑的给排水管道工程进行施工可以起到非常良好的效果。三维模型与模拟施工不但可以检查二维平面图纸，而且还能够检查管道的交叉与碰撞问题。除此之外，还可以统计管材与福建的用量。总的来说，三维仿真技术即实现了管道工程的三维设计，更好的检查与修改设计成果，还为耗材统计与成本控制提供了新方法。鉴于此，我们有理由相信，在不久的将来三维仿真技术一定会取代传统的二维平面设计。 参考文献

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[2]张苗亚、吴敦.三维仿真技术在轨道交通地下管线迁移设计的应用[J].城市勘测.2013，（01） .

[3]苏湘.计算机仿真技术对建筑设计的影响[J].电子测试.2014，（11）.

[4]王云飞、许勇、陈枫.钢结构整体安装三维图形仿真技术的研究和应用 [D].第十九届华东六省一市建筑施工技术交流会，2011.