公共建筑中的可視化施工研究

陳千祥

（遠(yuǎn)洋集團(tuán)福建區(qū)域廈泉公司，福建 廈門 361000）

1 引言

城市建設(shè)中包含大量的公共建筑和居民建筑，其中，公共建筑主要指城市居民進(jìn)行各種公共活動的建筑場所。隨著城市化建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，公共建筑的數(shù)量不斷增加，這是基于城市人口不斷增長背景下，為滿足城市人群公共服務(wù)的需求而對城市設(shè)施完善和功能完備的重要舉措。由于公共建筑通常施工周期較長，容易受到城市施工環(huán)境的影響，影響施工進(jìn)度、施工質(zhì)量的提升以及施工效率、施工成本的控制。因此，采用可視化施工方式具有很大的實際意義。不但能有效提高施工現(xiàn)場安全水平和信息化技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用效果，還能有效提升施工質(zhì)量和施工效率。

2 關(guān)于公共建筑與可視化施工管理

2.1 公共建筑特點

公共建筑施工具有施工周期長、施工環(huán)境較為復(fù)雜等特征。從公共建筑結(jié)構(gòu)和功能性角度來講，公共建筑的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通常規(guī)模較大。由于其使用性質(zhì)和類型不同，主要可劃分為使用部分、次使用部分、交通聯(lián)系部分等。其在空間構(gòu)成和功能分區(qū)以及人流組織疏散、空間的量度、規(guī)模形狀、物理環(huán)境等方面與居民建筑有很大的不同，具有空間量度大、規(guī)模大、物理環(huán)境復(fù)雜、功能分區(qū)較多、空間構(gòu)成分類較為明確等特點，尤其注重建筑空間的使用性質(zhì)和流線活動等因素。

在實際公共建筑施工過程中，施工單位必須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙和方案進(jìn)行現(xiàn)場施工管理。在公共建筑的各功能區(qū)和施工方面要著重進(jìn)行精細(xì)化管理和可視化技術(shù)應(yīng)用，以此確保公共建筑整體質(zhì)量的提升，同時，充分展現(xiàn)公共建筑的各部分功能，為人們提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2.2 可視化施工概念

可視化施工主要是指在公共建筑的施工現(xiàn)場利用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)和影像技術(shù)，對各施工環(huán)節(jié)、施工部分的分項工程作業(yè)關(guān)鍵位置進(jìn)行數(shù)字模擬和可視化監(jiān)控施工。其主要針對工程質(zhì)量控制點材料儲備區(qū)和存在重大危險源的施工環(huán)節(jié)、分項工程作業(yè)面等關(guān)鍵位置。采取相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行視頻信號壓縮編碼后，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)巾椖坎勘O(jiān)控中心，使監(jiān)控中心能隨時監(jiān)控和了解施工現(xiàn)場實際施工情況。此外，還包括利用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)對公共建筑整體結(jié)構(gòu)以及施工效果進(jìn)行數(shù)字模擬建模。通常以3D可視化效果和4D可視化效果為主要呈現(xiàn)方式。前者主要目的在于提高公共建筑施工現(xiàn)場各部分施工環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量和效率，以及加強(qiáng)對成本控制的管理效果。后者主要是增強(qiáng)施工單位對公共建筑施工設(shè)計與施工圖紙以及整個建筑工程結(jié)構(gòu)的可視化展現(xiàn)，讓施工人員、監(jiān)理人員、管理人員能全方位對整個建筑工程項目結(jié)構(gòu)以及施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生直觀了解，有助于增強(qiáng)模擬以及實際的工程施工質(zhì)量和進(jìn)度的可視化展現(xiàn)，同時有效防止產(chǎn)生安全風(fēng)險隱患。目前，可視化施工技術(shù)主要包含BIM技術(shù)的3D模擬效果和4D可視化模擬。

3 4D可視化管理系統(tǒng)

4D可視化管理系統(tǒng)主要是在3D技術(shù)應(yīng)用模型基礎(chǔ)上的開發(fā)和應(yīng)用，通過加入模擬施工時間，使其呈現(xiàn)4D效果，實現(xiàn)監(jiān)督管理中心對施工進(jìn)度計劃時間線的準(zhǔn)確模擬，形成動態(tài)的施工過程模擬并自動優(yōu)化控制與管理。由于4D可視化管理系統(tǒng)屬于先進(jìn)的新開發(fā)技術(shù)，整體的使用仍處于摸索階段，并且公共建筑施工受涉及范圍廣、規(guī)模大、施工周期長、時間跨度大、涉及數(shù)據(jù)繁雜等諸多因素影響，難以利用現(xiàn)代信息設(shè)備模型進(jìn)行一步到位的呈現(xiàn)。所以，需要增加3D可視化技術(shù)的應(yīng)用，使其能結(jié)合其他相關(guān)數(shù)據(jù)與施工資源信息形成擴(kuò)展模型，再與4D系統(tǒng)的導(dǎo)出融合后，形成4D展示模式。4D可視化系統(tǒng)構(gòu)建的施工模型不僅能呈現(xiàn)各個構(gòu)件以及施工環(huán)節(jié)和整體結(jié)構(gòu)，還能在施工過程中就不同時間段與時間點展示施工狀態(tài)，甚至能夠完整地展示從未施工到施工中、再到施工后的效果。例如，可以模擬支護(hù)模板鋼筋綁扎、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)、模板拆除和支撐拆卸等各種工序。對其中包含的工程信息，如結(jié)構(gòu)形式、荷載、材料、施工資源和質(zhì)量安全等都能實現(xiàn)有效的管理和預(yù)演示，最大程度提高管理水平，保障施工質(zhì)量。4D可視化管理在結(jié)構(gòu)計算和受力情況、動態(tài)變化的計算和評估、穩(wěn)定性能評價等方面都有著極好的應(yīng)用優(yōu)勢。

4 公共建筑施工現(xiàn)場可視化研究

4.1 施工現(xiàn)場的3D布置準(zhǔn)備

在公共建筑施工現(xiàn)場構(gòu)建3D可視化模型之前，相關(guān)設(shè)計人員和技術(shù)人員必須到現(xiàn)場對地質(zhì)環(huán)境、相關(guān)數(shù)據(jù)、地質(zhì)信息進(jìn)行勘測與測量，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。以此為依據(jù)，采用BIM技術(shù)或3DMAX軟件，在施工現(xiàn)場完成對公共建筑整體結(jié)構(gòu)的嵌入，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行施工效果的模擬。這些都需要利用先進(jìn)的測量儀器來完成。

4.2 施工現(xiàn)場的4D模擬

在3D數(shù)字模型建立基礎(chǔ)上融入4D-CAD技術(shù)，其主要是在3D幾何模型與時間和工程信息的集成化理論上進(jìn)行4D模擬，并將公共建筑現(xiàn)場施工所涉及的進(jìn)度、成本、人力資源、施工材料、機(jī)械設(shè)備和場地等進(jìn)行融入和嵌入，使其形成多維度的信息集成模擬系統(tǒng)，實現(xiàn)4D進(jìn)度、4D資源動態(tài)化、4D施工現(xiàn)場管理和4D施工過程的可視化模擬等功能。并且能夠最大程度上實現(xiàn)對施工進(jìn)度、人力、材料和設(shè)備、成本以及工程全方位的動態(tài)集成管理。

5 結(jié)束語

綜上所述，在公共建筑施工現(xiàn)場采用可視化技術(shù)，能夠呈現(xiàn)施工現(xiàn)場的可視化效果，并針對施工現(xiàn)場的各個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和管理。可以大幅度提高整體施工管理效率和施工現(xiàn)場的監(jiān)督管理力度，在保持施工進(jìn)度的同時有效提高施工質(zhì)量，從根本上提高公共建筑施工的整體質(zhì)量水平以及成本控制效果。利用可視化技術(shù)進(jìn)行公共建筑施工現(xiàn)場的管理，不僅能提高施工單位的凝聚力和業(yè)務(wù)技術(shù)水平，還可以保證施工質(zhì)量和安全，推動建筑企業(yè)的發(fā)展，完善城市公共建筑相關(guān)設(shè)施。