基于BIM+VR技術(shù)的特色小鎮(zhèn)設(shè)計(jì)與施工研究

沈星存，孫曉陽(yáng)，張 帥，祁偉杰，朱建其

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 201204）

隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，BIM技術(shù)在越來(lái)越多的項(xiàng)目中得到了應(yīng)用。BIM以其專(zhuān)業(yè)化軟件為基礎(chǔ)，逐步在三維設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)、可視化分析、施工組織模擬等方面得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“技術(shù)前置化”的項(xiàng)目管理目標(biāo)。BIM技術(shù)引入特色小鎮(zhèn)項(xiàng)目管理中，實(shí)現(xiàn)了工期統(tǒng)籌、成本節(jié)約，進(jìn)一步提高了項(xiàng)目的管理水平與效率，為項(xiàng)目順利實(shí)施提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

1 案例概況及項(xiàng)目重難點(diǎn)

1.1 案例概述

文章以溧水無(wú)想小鎮(zhèn)項(xiàng)目建造為例，針對(duì)BIM+VR技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行案例分析。無(wú)想小鎮(zhèn)項(xiàng)目作為溧水地標(biāo)性建筑，總體建筑風(fēng)格采用唐、宋和明清多元和諧的古建筑形式，工程包括老城隍廟、文化街區(qū)等。結(jié)構(gòu)形式大面積采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部單體采用木結(jié)構(gòu)。溧水無(wú)想小鎮(zhèn)效果圖與城隍廟BIM模型見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 溧水無(wú)想小鎮(zhèn)效果圖

圖2 城隍廟BIM模型

1.2 項(xiàng)目重難點(diǎn)

該工程承攬模式為EPC工程總承包，作為溧水城隍文化內(nèi)涵體現(xiàn)的載體及大型群體性仿古建筑群，過(guò)程品質(zhì)要求高，象征意義大。工程實(shí)施過(guò)程中如何挖掘城隍廟文化街區(qū)及仿古建筑文化理解及內(nèi)涵，各專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)如何將城隍文化及溧水特色完美呈現(xiàn)，做到設(shè)計(jì)、施工落地是該工程的難點(diǎn)。

項(xiàng)目自有分包，平行分包數(shù)量較多，管控較雜，同一施工面或同一階段分包施工交錯(cuò)復(fù)雜。平行、流水等多種施工方式交叉開(kāi)展，相互間組織關(guān)系復(fù)雜，平面策劃及施工組織是施工成敗的關(guān)鍵。

2 BIM技術(shù)的實(shí)施規(guī)劃

2.1 BIM組織架構(gòu)

項(xiàng)目成立BIM設(shè)計(jì)中心，組織架構(gòu)為項(xiàng)目總工、項(xiàng)目BIM負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)分包，其中項(xiàng)目總工負(fù)責(zé)組織及策劃，項(xiàng)目BIM工程師負(fù)責(zé)模型的建立及BIM的具體實(shí)施，設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、模型的修正以及相應(yīng)工程量的變更確認(rèn)，項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)分包負(fù)責(zé)專(zhuān)業(yè)BIM模型的建立，項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)中心對(duì)各專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行整合，組織BIM模型的審查及相關(guān)專(zhuān)業(yè)碰撞檢測(cè)及糾錯(cuò)。

2.2 BIM資源配置

該項(xiàng)目建模軟件為Revit 2016相關(guān)系列軟件，該系列軟件包含碰撞糾錯(cuò)、進(jìn)度管理等，BIM平臺(tái)為廣聯(lián)達(dá)BIM 5D，工程量統(tǒng)計(jì)為廣聯(lián)達(dá)BIM鋼筋算量GGJ2018以及廣聯(lián)達(dá)BIM土建算量GCL2018。

2.3 BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

為了保證BIM各專(zhuān)業(yè)之間信息的有效傳遞，項(xiàng)目在《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)建模、命名、存儲(chǔ)、視圖設(shè)置、工作集分配、出圖線性等方面進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定。隨著項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，這些標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善。

3 BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 BIM三維設(shè)計(jì)及糾錯(cuò)

該項(xiàng)目的斗拱、挑檐為仿古建筑中的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，通過(guò)查看二維平面設(shè)計(jì)圖紙難以組織施工。利用BIM模擬放樣（見(jiàn)圖3），將仿古建筑中的部分復(fù)雜構(gòu)件進(jìn)行工廠化加工，加工完成后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝拼接，這樣不僅提高了構(gòu)件的加工精準(zhǔn)度，還有效地節(jié)約了人力、物力，縮短了生產(chǎn)周期，同時(shí)能更好地控制施工質(zhì)量及施工成本。施工前期利用傳統(tǒng)的二維平面圖很難發(fā)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)之間的碰撞問(wèn)題，若由于專(zhuān)業(yè)之間的沖突而導(dǎo)致返工，不但會(huì)浪費(fèi)成本，而且會(huì)造成施工工期延誤。如果利用BIM軟件的碰撞檢測(cè)功能，通過(guò)建筑與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與機(jī)電安裝以及機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)不同專(zhuān)業(yè)之間的碰撞，可以有效地避免本專(zhuān)業(yè)內(nèi)某些構(gòu)件缺失或沖突（見(jiàn)圖4）。通過(guò)碰撞檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題并反饋給設(shè)計(jì)單位，有效避免后期施工因圖紙問(wèn)題而造成的返工及停工，提高了項(xiàng)目管理效率，縮短了項(xiàng)目建設(shè)工期，減少了項(xiàng)目管理成本。

3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

圖3 斗拱BIM模型

圖4 消防泵房模型

BIM模型建成之后，通過(guò)利用Revit Severer模塊實(shí)時(shí)獲取模型，然后將實(shí)時(shí)模型導(dǎo)入至廣聯(lián)達(dá)BIM 5D軟件內(nèi)，并關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就可以快速、準(zhǔn)確地獲取工程量，利用未來(lái)軟件進(jìn)行組價(jià)，可以快速得出項(xiàng)目的建筑費(fèi)用。分析各專(zhuān)業(yè)成本占比，根據(jù)各專(zhuān)業(yè)利潤(rùn)比率，結(jié)合擬合作分包的收點(diǎn)情況，對(duì)其中成本占比較大且利潤(rùn)較高的專(zhuān)業(yè)工程進(jìn)行權(quán)重分析。將專(zhuān)業(yè)性較弱且利潤(rùn)高的專(zhuān)業(yè)工程轉(zhuǎn)換為自建實(shí)施；將專(zhuān)業(yè)工程中工藝專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的分項(xiàng)工程進(jìn)行造價(jià)元素分離，原則上關(guān)鍵主材（存有價(jià)差）由總包供應(yīng)。工程造價(jià)占比及利潤(rùn)預(yù)測(cè)見(jiàn)表1。

表1 工程造價(jià)占比及利潤(rùn)預(yù)測(cè)

3.3 內(nèi)裝、展陳、燈光的可視化分析

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality,VR）是一種模擬體驗(yàn)虛擬世界的交互式仿真系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)融合多源信息，通過(guò)三維動(dòng)態(tài)視景去感知實(shí)體行為下的虛擬世界。在建筑施工領(lǐng)域，VR技術(shù)結(jié)合BIM技術(shù)，可以加強(qiáng)項(xiàng)目管理、增加交互性。

項(xiàng)目BIM模型建成后，應(yīng)進(jìn)行BIM+VR方面的應(yīng)用實(shí)施，尤其是室外泛光照明設(shè)計(jì)、室內(nèi)燈光設(shè)計(jì)、室內(nèi)外展陳設(shè)計(jì)、室內(nèi)外舞臺(tái)燈光布景設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，通過(guò)方案匯報(bào)無(wú)法展現(xiàn)出其設(shè)計(jì)意圖及效果，而利用BIM+VR技術(shù)，能將燈光以及展陳的最佳效果完整地展現(xiàn)給業(yè)主。在VR沉浸式體驗(yàn)中，體驗(yàn)者可以身臨其境地感受展陳（見(jiàn)圖5）、內(nèi)裝（見(jiàn)圖6）、燈光的效果（見(jiàn)圖7、圖8）。BIM+VR應(yīng)用的具體步驟如下：第一步，利用Revit軟件建立結(jié)構(gòu)模型以及項(xiàng)目地形模型；第二步，以項(xiàng)目地形模型為中心，將其他模型通過(guò)鏈接方式在地形模型中匯總；第三步，導(dǎo)入Revit軟件中；第四步，通過(guò)專(zhuān)業(yè)三維引擎軟件制作VR定制開(kāi)發(fā)。

4 總結(jié)

BIM技術(shù)是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，將BIM技術(shù)引入特色小鎮(zhèn)的設(shè)計(jì)及施工階段，改變了項(xiàng)目管理的思維模式。通過(guò)利用BIM三維設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)、特殊構(gòu)件的參數(shù)提取、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及分析以及裝飾效果的可視化模擬，進(jìn)一步提高了項(xiàng)目的管理效率，確保了項(xiàng)目設(shè)計(jì)意圖的完美落地。鑒于BIM技術(shù)、信息化技術(shù)在該項(xiàng)目的應(yīng)用，需進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)，讓BIM服務(wù)于整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)周期，從而確保BIM的價(jià)值能充分地展現(xiàn)出來(lái)。

圖5 誥敕亭展陳效果圖

圖6 游客中心內(nèi)裝效果圖

圖7 正殿照明效果圖