基于BIM技術(shù)的四維可視化動態(tài)施工模擬應(yīng)用研究

王艷

摘要：為探索基于BIM技術(shù)的四維可視化動態(tài)施工模擬技術(shù)的具體應(yīng)用策略，以某高校圖書館建筑為例，闡述了BIM技術(shù)在施工模擬中的具體應(yīng)用方法，將Project文件與Revit模型通過Autodest Navisworks軟件關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)施工過程的四維可視化動態(tài)模擬，從而為項(xiàng)目管理者進(jìn)行施工管理提供了一種全新的方法。結(jié)果表明：基于BIM技術(shù)的四維可視化動態(tài)施工模擬技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)對施工過程的模擬，并解決傳統(tǒng)模擬軟件所存在的缺陷，因此基于BIM技術(shù)的四維可視化動態(tài)施工模擬技術(shù)應(yīng)該在施工項(xiàng)目中進(jìn)行大力推廣。

關(guān)鍵詞：BIM；施工管理；四維；可視化；進(jìn)度

中圖分類號：TU745.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-5383（2018）03-0041-03

Abstract： With the continuous improvement of the structural complexity of the building and the development of the construction technology， the traditional three-dimensional construction simulation has been unable to meet the demand of construction management， and the four-dimensional visual dynamic construction simulation based on BIM technology is gradually applied to the construction simulation. Taking the construction of a university library as an example， the concrete application of BIM technology in the dynamic construction simulation was demonstrated in this paper. The project file and Revit model were linked by Autodest Navisworks software to realize the four-dimensional visual dynamic construction simulation in the construction process， and this would provides a new way for project managers to carry out construction management. The results show that the four-dimensional visual dynamic construction simulation technology based on BIM technology can effectively simulate the construction process and solve the defects of traditional simulation software. Therefore， the four-dimensional visual dynamic construction simulation technology based on BIM technology should be vigorously carried out in the construction project.

Keywords：BIM；construction management； four-dimensional； visualization； schedule

在工程項(xiàng)目施工管理當(dāng)中，管理者所需要考慮的要素相對較多，不僅需要考慮施工技術(shù)、施工工藝、施工材料以及人力資源等要素，還需要考慮施工過程中的其他因素。一直以來，在施工管理當(dāng)中施工進(jìn)度管理往往依賴于管理人員的經(jīng)驗(yàn)，并采用橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖等手段作為施工進(jìn)度管理的輔助手段，精準(zhǔn)度存在著較大的差異，無法實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量與施工進(jìn)度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[1]。BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用則有效解決了這一問題，通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對時(shí)間維度的有效管理，從而實(shí)現(xiàn)真正的動態(tài)施工模擬。

1 工程概況

某高校圖書館地上7層，建筑總高度31.40 m，建筑面積為14 018.6 m2，占地面積2 461.5 m2，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為PHC樁基礎(chǔ)。

2 建立三維模型

該項(xiàng)目的BIM三維模型主要由3個(gè)方面的模型組成：結(jié)構(gòu)模型、建筑模型與機(jī)電設(shè)備模型[2]。結(jié)構(gòu)模型主要包括基礎(chǔ)、梁、板、柱以及節(jié)點(diǎn)等構(gòu)件內(nèi)容，在建模的過程當(dāng)中需要遵循從下到上的基本原則，同時(shí)采用規(guī)范化的構(gòu)件命名標(biāo)準(zhǔn)。建筑建模則包含了門窗、墻體以及樓梯等相關(guān)構(gòu)件，該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)與建筑整合模型如圖1所示。

Revit MEP軟件系列分為3個(gè)不同的組成部分：暖通、電氣與給排水系統(tǒng)。在使用Revit MEP軟件進(jìn)行機(jī)電設(shè)備建模需要遵循特定的順序，首先需要進(jìn)行排風(fēng)管、送風(fēng)管等暖通風(fēng)管建模，之后建立電氣橋架模型，最后建立消防管等給排水管道模型[3]。

3 編制施工進(jìn)度計(jì)劃

該項(xiàng)目四維可視化動態(tài)施工模擬的實(shí)現(xiàn)需要將施工進(jìn)度計(jì)劃文件與所建立的BIM三維模型連接起來才能實(shí)現(xiàn)。其中編制足夠精確的施工進(jìn)度計(jì)劃是實(shí)現(xiàn)動態(tài)模擬的關(guān)鍵所在，例如三通一平、設(shè)備與材料進(jìn)場以及施工腳手架進(jìn)度等都需要足夠精確。本文選擇Project2010軟件創(chuàng)建施工進(jìn)度編制任務(wù)，最后將橫道圖文件保存為“.mpp”格式，該項(xiàng)目的施工進(jìn)度計(jì)劃文件如圖2所示。施工進(jìn)度計(jì)劃中需要實(shí)現(xiàn)具體工作任務(wù)的詳細(xì)劃分，并與三維模型中的對應(yīng)構(gòu)件連接在一起，最終實(shí)現(xiàn)橫道圖、三維模型與具體工作任務(wù)之間的有效對接[4]。

4 基于BIM技術(shù)的四維可視化動態(tài)施工模擬分析

4.1 通過BIM軟件的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)四維可視化動態(tài)施工模擬

四維模擬是建立在施工進(jìn)度文件與三維模型連接的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)的，將施工進(jìn)度文件中的時(shí)間信息指定為施工模型中的構(gòu)件裝配時(shí)間，從而形成特定的施工次序，并通過三維模型的可視化環(huán)境進(jìn)行四維動態(tài)演示。

在目前的BIM施工軟件市場上，Autodest Navisworks是使用最為廣泛的一款軟件，Navisworks軟件的使用也不需要CAD為基礎(chǔ)，對硬件設(shè)備的要求也相對較低，可以對相同以及不同專業(yè)構(gòu)件之間的碰撞情況進(jìn)行檢查，此外，該軟件的兼容性也相對較高，不僅可以兼容各種不同類型的設(shè)計(jì)模型，同時(shí)還為不同施工設(shè)計(jì)軟件提供了接口。因此，通過這些接口進(jìn)度施工信息與三維模型信息之間的對接可以有效實(shí)現(xiàn)?；诖朔N情況，本文選擇Autodest Navisworks作為該項(xiàng)目四維可視化動態(tài)施工模擬軟件[5]。

4.2 四維可視化動態(tài)施工模擬過程

將建立的建筑結(jié)構(gòu)整合模型以及機(jī)電設(shè)備模型全部轉(zhuǎn)化為dwf文件，并在Autodest Navisworks軟件當(dāng)中直接打開并進(jìn)行文件整合，在Autodest Navisworks中選擇“timeliner”接口作為Project2010軟件所生成的“.mpp”格式施工進(jìn)度計(jì)劃文件的接口，在完成施工進(jìn)度計(jì)劃文件的接入之后，將Autodest Navisworks中的“規(guī)則”設(shè)定為“使用相同名稱小寫將 TimeLine 任務(wù)從列名稱對應(yīng)到選擇集”，這樣可以實(shí)現(xiàn)橫道圖、三維模型與具體工作任務(wù)之間的有效對接，該項(xiàng)目在施工進(jìn)度文件與Autodest Navisworks的對接結(jié)果如圖3所示[6]。

為了提高施工模擬效果，可以為不同任務(wù)類型設(shè)置構(gòu)件施工動畫，實(shí)現(xiàn)真正的四維可視化動態(tài)施工模擬，具體過程包括以下4個(gè)方面：1）創(chuàng)建工程四維進(jìn)度施工模擬，允許用戶采用不同的時(shí)間單位間隔以及不同的施工順序?qū)κ┕みM(jìn)度進(jìn)行模擬與分析，全面反映項(xiàng)目整體進(jìn)度[7]；2）在動畫播放窗口當(dāng)中顯示當(dāng)天日期以及本日所完成的施工任務(wù)與剩余的施工任務(wù)[8]；3）用戶根據(jù)實(shí)際施工狀態(tài)對模型更改之后，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫會自動進(jìn)行施工模擬對比并進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，并對施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行同步調(diào)整[9]；4）使用不同的顏色將三維模型中的施工工序標(biāo)識出來，在Autodest Navisworks軟件界面當(dāng)中綠色表示正在進(jìn)行的施工工序，已經(jīng)完成建設(shè)的構(gòu)件顯示出構(gòu)件的真實(shí)顏色，如圖4所示[10]。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)施工管理模式當(dāng)中因?yàn)槿狈r(shí)間維度而導(dǎo)致的管理難題，這對于建筑施工管理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有非常重要的意義。在未來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，施工模擬必然會朝著更多維的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可視化動態(tài)施工模擬到成本控制、資源配置以及工藝流程的全方位模擬，實(shí)現(xiàn)真正的信息化施工管理。

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