BIM數(shù)據(jù)獲取在裝飾施工中的應(yīng)用

(深圳市亞泰國(guó)際建設(shè)股份有限公司，深圳 518017)

1 前言

在裝飾施工環(huán)節(jié)中，由于裝飾造型復(fù)雜多樣、模型信息量巨大、文件組織和協(xié)同關(guān)系復(fù)雜等原因，裝飾BIM階段注重于空間、圖紙以及模型數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，制定輔助說明文檔，理清裝飾專業(yè)和其他專業(yè)建筑信息模型的邏輯關(guān)系，及時(shí)對(duì)項(xiàng)目前期資料進(jìn)行整理，對(duì)其他專業(yè)模型及數(shù)據(jù)采集，從而對(duì)裝飾模型迅速定位至關(guān)重要，起到了關(guān)鍵性作用[1]。

2 原始數(shù)據(jù)的作用

原始數(shù)據(jù)獲取將信息交換的過程劃分為建筑生命周期和參與方兩個(gè)維度[2]。BIM的生命周期分為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維、拆除等階段； 參與方分為業(yè)主、建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、造價(jià)等專業(yè)。根據(jù)不同參與方的需求，在不同建設(shè)階段中，需要傳遞的數(shù)據(jù)是不同的。在裝飾BIM階段通過獲取原始數(shù)據(jù)，有著重要的意義，通過以下四個(gè)方面總結(jié)分析：

(1)輔助模型構(gòu)建

裝飾單位進(jìn)場(chǎng)，其BIM數(shù)據(jù)庫的模型細(xì)度不完善，獲取原始數(shù)據(jù)可以快速提供支撐裝飾工程BIM模型所需要的數(shù)據(jù)信息，有效提升裝飾工程BIM模型創(chuàng)建的效率與質(zhì)量。

(2)工程信息共享

獲取的原始原始數(shù)據(jù)可以利用裝飾BIM模型進(jìn)行協(xié)同管理和數(shù)據(jù)共享，通過項(xiàng)目數(shù)據(jù)的匯總、拆分、對(duì)比分析，為裝飾施工工作提供參考依據(jù)。如場(chǎng)地模型可以提前策劃整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的道路情況以及臨建設(shè)施的布置位置，為裝飾單位材料進(jìn)場(chǎng)，安全通道預(yù)設(shè)，材料堆放等工作做計(jì)劃，在臨建施工更直觀地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)，表現(xiàn)直觀，符合施工真實(shí)情況，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)提供參考和指導(dǎo)意義。

(3)精確算量

獲取原始數(shù)據(jù)，可以輔助計(jì)算工程量，預(yù)算的效率、精度大大提高。通過獲取數(shù)據(jù)的獲取可以讓相關(guān)管理線條快速準(zhǔn)確地獲得其他專業(yè)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為裝飾施工的人、材、機(jī)等資源提供了有效參考，大大減少了資源，物流和倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，為實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供了技術(shù)支撐，節(jié)省了成本。

(4)碰撞深化

獲取原始數(shù)據(jù)及相關(guān)工程信息后，通過裝飾工程BIM模型與相關(guān)專業(yè)模型進(jìn)行對(duì)比分析，檢查是否碰撞，施工方案是否滿足要求，保證裝飾模型的有效性、精確度。對(duì)于復(fù)雜的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，利用裝飾模型作參考，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化，使得構(gòu)造節(jié)點(diǎn)更具符合性、可操作性和經(jīng)濟(jì)適用性[3]。

3 BIM原始數(shù)據(jù)獲取途徑

在BIM的理念里，建筑全生命周期中，BIM數(shù)據(jù)是一個(gè)被循環(huán)利用和增量附加的過程，從設(shè)計(jì)到施工，再到運(yùn)維是逐步深化的過程，但每個(gè)階段的BIM數(shù)據(jù)因?yàn)槠鋺?yīng)用場(chǎng)景的不同[4]，都有其關(guān)鍵的要素和特征。裝飾項(xiàng)目前期支持性文件的獲取工作將越來越重要，它已是裝飾項(xiàng)目建設(shè)必不可少的重要階段。

3.1 技術(shù)文件獲取

通過對(duì)其他單位圖紙獲取(如圖1所示)，對(duì)所有施工圖紙分析先了解整個(gè)工程的整體概況、重難點(diǎn)部位以及需要單獨(dú)建立BIM構(gòu)件庫[5]。確定施工圖合理性、有效性，并以此為據(jù)確定電子版圖紙全面、準(zhǔn)確。并按輕重緩急制定深化程序及出圖計(jì)劃。進(jìn)一步深化，并對(duì)圖紙進(jìn)行處理，清理圖層及非必要部分，使其能夠運(yùn)用到模型中去，以達(dá)到外部參考作用。

收集其他技術(shù)文件等資料，對(duì)裝飾BIM進(jìn)行進(jìn)一步論證和定位，確定圖紙施工可行性，為項(xiàng)目施工決策提供依據(jù)，對(duì)重大、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)技術(shù)問題進(jìn)行研究，落實(shí)技術(shù)方案，獲取文字說明和適應(yīng)裝飾施工需要的圖標(biāo)資料等。比如裝飾招標(biāo)文件，投標(biāo)設(shè)計(jì)方案，其他專業(yè)設(shè)計(jì)變更等。

圖1 技術(shù)文件

3.2 其他專業(yè)模型獲取

項(xiàng)目前期收集其他專業(yè)整體BIM模型，其他專業(yè)應(yīng)包含建筑，機(jī)電，結(jié)構(gòu)等專業(yè)模型(如圖2所示)，以便對(duì)工程整體概況有一個(gè)大體了解。裝飾模型建立后期全專業(yè)模型整合做好充分準(zhǔn)備。整理其他專業(yè)模型，結(jié)合圖紙，可以發(fā)現(xiàn)裝飾專業(yè)施工可行性問題，提前做好技術(shù)方案確認(rèn)。

其他專業(yè)模型時(shí)根據(jù)實(shí)際問題建立起并實(shí)施有效的模型，裝飾單位利用其他單位模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)可碰撞問題精度分析。與其他專業(yè)發(fā)生碰撞問題，及時(shí)上報(bào)業(yè)主、監(jiān)理，反饋給設(shè)計(jì)方，提出修改方案，設(shè)計(jì)變更。

隨施工進(jìn)展的現(xiàn)狀，根據(jù)其他模型重新規(guī)劃下一步動(dòng)態(tài)工作流程，制定施工進(jìn)度，使其施工管理人員可參考隨裝飾進(jìn)度更新重新分派工作，其他專業(yè)模型獲取輔以決策作用。根據(jù)其他專業(yè)模型進(jìn)行進(jìn)度控制分析，達(dá)到裝飾單位有效掌握工程進(jìn)度使其工程如期順利完工?；讷@取的有效模型屬性配合對(duì)應(yīng)的分部分項(xiàng)的施工進(jìn)度計(jì)算裝飾材料用量與成本費(fèi)用等信息，達(dá)到有效物料調(diào)度與成本管控。以其他單位模型配合裝飾BIM模型組件流程行為仿真，通過實(shí)際工程進(jìn)展與預(yù)計(jì)施工進(jìn)度相互比較，使其裝飾BIM模型反饋工程信息可視化。配合后期裝飾專業(yè)BIM模型構(gòu)建，以及模型組件施工信息查詢，作業(yè)項(xiàng)目進(jìn)度與成本的實(shí)時(shí)更新與模型更新[6]。

圖2 非裝飾BIM模型

3.3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

由于裝飾一般為造型多樣化，空間三維均為不規(guī)則造型，針對(duì)裝飾工程特點(diǎn)，在施工前將進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，一般手段為通過三維掃描獲取相關(guān)數(shù)據(jù)[7]。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原始建筑尺寸的測(cè)量(如圖3所示)，包括：墻、地面尺寸、天花尺寸、立面尺寸、燈具位置、開關(guān)插座位置、給排水管道等。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

根據(jù)總包方提供的基準(zhǔn)定位標(biāo)高、軸線和其他定位點(diǎn)，參照《工程測(cè)量規(guī)范》進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的放線和定位工作。施工過程中對(duì)基準(zhǔn)定位標(biāo)高、軸線和其他定位點(diǎn)的復(fù)核、校驗(yàn)。

通過三維激光掃描施工現(xiàn)場(chǎng)得到真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，通過三維激光掃描儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土建、機(jī)電信息進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)采集，后期通過采集的信息與裝飾BIM模型信息進(jìn)行比對(duì)，找到其與裝飾BIM信息是否偏差，其偏差值是否滿足裝飾要求，以保證裝飾模型的有效性及精度和質(zhì)量。比如全自動(dòng)三維測(cè)量?jī)x，它是傳統(tǒng)直線測(cè)量的一種升級(jí)——利用紅外技術(shù)自動(dòng)(或手動(dòng))獲取空間數(shù)據(jù)[8]。其獲得的數(shù)據(jù)是空間的、三維的點(diǎn)數(shù)據(jù)，其點(diǎn)密度介于傳統(tǒng)測(cè)點(diǎn)和三維激光掃描儀的點(diǎn)云數(shù)據(jù)之間。這種設(shè)備不僅可以獲取原始數(shù)據(jù)，還可以配合圖紙放樣，同時(shí)可以進(jìn)行快速創(chuàng)建鉛錘、快速點(diǎn)位放樣、快速平行線放樣、抄平測(cè)量、高度標(biāo)定、高度跟蹤等多用途[9-10]。測(cè)量距離可以在30～50m，精度可以達(dá)到1mm。儀器支持DXF、CSV導(dǎo)入、DXF、CSV、TXT、JPG導(dǎo)出，為制圖、建模提供原始三維數(shù)據(jù)。

4 數(shù)據(jù)采集處理方法

施工數(shù)據(jù)采集與處理是為使精裝模型更依托實(shí)際尺寸、避免由于施工誤差導(dǎo)致的尺寸偏差影響精裝模型，利用傳統(tǒng)測(cè)量方法或三維掃描等方法，為BIM模型搭建提供原始數(shù)據(jù)并獲取原建筑模型的過程[11]。尺寸現(xiàn)場(chǎng)尺寸數(shù)據(jù)的復(fù)核對(duì)于BIM與裝飾裝修工程的結(jié)合尤為重要。

4.1 三維激光掃描

近年來，三維掃描技術(shù)逐漸發(fā)展創(chuàng)新并與BIM技術(shù)深度結(jié)合。通過三維掃描儀可在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量原始建筑尺寸(如圖4所示)，生成的點(diǎn)云、圖紙及模型可以導(dǎo)入BIM相關(guān)軟件。利用三維掃描儀獲取彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用點(diǎn)云處理軟件進(jìn)行配準(zhǔn)，通過插件導(dǎo)入BIM核心軟件生成模型。對(duì)于改建工程，應(yīng)用三維掃描技術(shù)可大大節(jié)省原始數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間、人力及物力。

圖4 三維掃描儀獲取數(shù)據(jù)

利用三維掃描技術(shù)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大且不規(guī)整[12]，若直接導(dǎo)入我們的常規(guī)建模軟件中則無法生成可行性高的實(shí)用模型。故需要通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行加工整合，再生成模型。常見的點(diǎn)云處理軟件有SCENE、Infipoints、Edgewise等。然而點(diǎn)云處理軟件的數(shù)據(jù)擬合存在一定的誤差，且對(duì)后期校準(zhǔn)的精度要求較高，同時(shí)也對(duì)儀器的使用技能要求較高，故現(xiàn)存的點(diǎn)云處理軟件依然存在一定的不足，各公司可以按照需求的不同進(jìn)行軟件二次開發(fā)，來提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的實(shí)用價(jià)值。

4.2 基于云端平臺(tái)數(shù)據(jù)處理

利用三維掃描技術(shù)將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)云平臺(tái)，通過云平臺(tái)基于云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[13]，達(dá)到有效協(xié)同且高效的目的，還能夠結(jié)合云平臺(tái)BIM數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)材料材質(zhì)、產(chǎn)品信息等數(shù)據(jù)(如圖5所示)，為后期運(yùn)維階段提供有效支撐。還有一種方法，就是在模型繪制軟件中自行整合處理，達(dá)到更加精準(zhǔn)有效的模型，為后期數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)，模型自行整合流程研究(如圖6所示)。

圖5 基于云端平臺(tái)數(shù)據(jù)

圖6 模型數(shù)據(jù)整合處理流程圖

5 數(shù)據(jù)格式簡(jiǎn)述

5.1 軟件格式多樣化

在建筑環(huán)境產(chǎn)業(yè)中，應(yīng)用了多種設(shè)計(jì)和分析軟件以及重復(fù)的數(shù)據(jù)需求，BIM軟件形形色色，每個(gè)軟件應(yīng)用的是專有格式的數(shù)據(jù)表示[14]。每一個(gè)軟件工具以一種專有格式在內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這阻礙了軟件的互操作性，導(dǎo)致無法兌現(xiàn)合作、協(xié)調(diào)及溝通的承諾。缺乏軟件互操作性己經(jīng)成為BIM在建筑環(huán)境產(chǎn)業(yè)進(jìn)展緩慢的一個(gè)主要原因。由于涉及到的數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)的格式也多種多樣。獲取原始數(shù)據(jù)的文件格式，應(yīng)使用項(xiàng)目級(jí)統(tǒng)一的軟件版本。常用的模型文件格式如表1所示。

5.2 常見BIM軟件格式

現(xiàn)階段BIM模型信息的交換需要開放的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IFC格式，但專業(yè)軟件在其發(fā)展的過程中己形成獨(dú)有的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，信息的表達(dá)與交換需要兩者很好地結(jié)合。BIM模型產(chǎn)生于建模軟件，以建模軟件內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式表達(dá)，如Revit的RVT格式、ArchiCAD的pln等。這些軟件的數(shù)據(jù)格式并不開放，卻與軟件兼容性最好，能完整準(zhǔn)確反映所描述的信息[15]。下面是使用最普遍的格式的說明：

CATPart是Digital Project所使用的文件格式。不同方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容可能會(huì)被存儲(chǔ)在幾個(gè)不同的CGR文件中，為了得到一個(gè)完整的BIM模型，需要將多個(gè)文件整合在一起。

DXF是一種輕量化的壓縮格式，主要目的是用于在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布和審核設(shè)計(jì)以及作為簡(jiǎn)單的交互式應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)源。

PLN是直接支持BIM數(shù)據(jù)的一種專有表示。PLN格式，保存ArchiCAD中，項(xiàng)目檔案可以包括多個(gè)CAD設(shè)計(jì)(.PLA文件)以及庫零件。

RVT格式文件需要用Revit 軟件打開，Revit是當(dāng)前市場(chǎng)常用的一款三維BIM設(shè)計(jì)軟件。

STP產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)交換格式，盡管這不是專有格式，但它是一種通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CAD格式。

表1 原始數(shù)據(jù)格式

序號(hào)內(nèi)容軟件交付格式 備注1模型成果文件ArchiCAD?.pla/.pln依據(jù)所采用的BIM軟件格式,轉(zhuǎn)換為項(xiàng)目統(tǒng)一的通用格式。Autodesk-Revit?.rvtCatia?.stp/?.igsTekla?.db1SkechUp.skpRhino.3dmDigital Project.CATPartCivil 3D.dat/.nez3ds MAX.3dsMaya.ma/.mbBIM5D(廣聯(lián)達(dá)).igmsTHS-3DA2(斯維爾).jgk魯班BIM.lbimiTWO(RIB).rpa/.rpd輔助算量,集成管理2性能分析Ecotect.eco/.mod模型檔案,交互式分析PKPM Sun?.t/?.out圖形文件/計(jì)算參數(shù)文件ANSYS Fluent.cas數(shù)據(jù)庫文件3點(diǎn)云處理FARO.fls/.fws4瀏覽文件Navisworks?.nwd.nwcBentley?.dgn3dxml?.3dxml5視頻文件 Audio Video Interactive?.avi原始分辨率不小于800?600,幀率不少于15幀/秒,時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)能夠表達(dá)所體現(xiàn)的內(nèi)容。Windows Media Video?.wmvMoving Picture Experts Group?.mpeg6圖片文件Photoshop、ACD?.jpeg分辨率不小于1280?720。?.pngPhotoShop.tif/.jpg7辦公文件Office Word?.doc/?.docxOffice Excel?.xls/?.xlsxOffice PowerPoint?.ppt/?.pptxAdobe?.pdfProject.mpp主要應(yīng)用進(jìn)度管理VISIO.vsd流程圖反映8圖紙文件AutoCAD.dwg.dxf9虛擬渲染FUZOR.che/.fzmV-RAY.vrimg

3D(輕便文件格式)和DWF一樣，這種格式主要用于模型視圖的數(shù)字化發(fā)布供人們審核而不能被輸入到設(shè)計(jì)或分析軟件包，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容。

IFC是目前最廣為接受的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，IFC的開放性在數(shù)據(jù)共享與交換中發(fā)揮作用[15]。IFC標(biāo)準(zhǔn)是建筑前生命期內(nèi)各方進(jìn)行信息共享與交換的基礎(chǔ)。

6 結(jié)論

在裝飾工程中，獲取原始數(shù)據(jù)對(duì)BIM模型創(chuàng)建有著重要的意義。無論設(shè)計(jì)、施工還是造價(jià)都得到了有效的體現(xiàn)。讓裝飾BIM有效整合到全專業(yè)BIM中去，使竣工模型更加完善，為運(yùn)維階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[16]。

在設(shè)計(jì)方面，BIM數(shù)據(jù)輔助裝飾模型創(chuàng)建，研究空間形態(tài)，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提升室內(nèi)設(shè)計(jì)效果； 在施工方面，讓裝飾工程真正落地，有效表達(dá)出設(shè)計(jì)的思想與設(shè)計(jì)效果，保證裝飾工程的有效性與精確度； 在造價(jià)方面，獲取上游模型信息，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)相關(guān)構(gòu)件的數(shù)據(jù)[17]，為項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)參考，為項(xiàng)目節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)成本有效管控，減少資源浪費(fèi)。