陳凱 張黎 劉勇
(廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué),廣西 南寧 530000)
BIM應(yīng)用技術(shù),即建筑信息模型,是指立足于三維數(shù)字技術(shù)之上,對(duì)建筑活動(dòng)中從設(shè)計(jì)到施工建設(shè)以及運(yùn)維管理各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型[1]。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用很多,但在園林行業(yè)的運(yùn)用較少,應(yīng)用的成效不夠顯著,因而發(fā)展緩慢。BIM技術(shù)在園林行業(yè)發(fā)展緩慢的主要原因是業(yè)主方推動(dòng)的意愿不大。在建設(shè)項(xiàng)目中,業(yè)主方最關(guān)注的是成本控制,建筑工程中復(fù)雜的綜合管線深化設(shè)計(jì)、建筑樓層高度、設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用才是業(yè)主最關(guān)心的內(nèi)容,園林工程項(xiàng)目在整個(gè)項(xiàng)目費(fèi)用中所占比例較小,業(yè)主的關(guān)注度不高,因此BIM在園林工程項(xiàng)目的運(yùn)用少、發(fā)展緩慢、成效不顯著是一個(gè)必然現(xiàn)象。但隨著人們對(duì)科技發(fā)展的追求,對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量及精細(xì)度要求越來越高,對(duì)施工工期的要求越來越短。BIM在建筑行業(yè)的方便、快捷、直觀性、智能化的特性越來越受到設(shè)計(jì)方、施工方、業(yè)主的關(guān)注。BIM技術(shù)在園林工程項(xiàng)目中的三維可視化、工程質(zhì)量控制、工程成本控制、碰撞檢測(cè)、進(jìn)度管理等方面具有很大的市場(chǎng)及發(fā)展?jié)摿Α?/p>
我國傳統(tǒng)園林結(jié)構(gòu)及形式較復(fù)雜,很難有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的建筑模式,BIM技術(shù)應(yīng)用到園林工程項(xiàng)目中必須借鑒建筑工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合園林工程項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用。筆者經(jīng)過對(duì)BIM技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目應(yīng)用的研究并結(jié)合廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)“百卉園”的園林工程項(xiàng)目,認(rèn)為可以從三維可視化、工程質(zhì)量控制、工程成本控制、碰撞檢測(cè)、進(jìn)度管理方面進(jìn)行應(yīng)用。
園林圖紙的傳統(tǒng)模式是用CAD繪制二維模型,物體的實(shí)際造型要依靠識(shí)圖者的三維想象能力進(jìn)行轉(zhuǎn)化,需要具有一定的專業(yè)知識(shí),非專業(yè)人士很難進(jìn)行識(shí)圖。BIM技術(shù)可以把圖紙以三維及虛擬漫游的模式呈現(xiàn)給識(shí)圖者,在園林工程項(xiàng)目中應(yīng)用不僅可以直觀感受物體的造型、質(zhì)感、整體效果及區(qū)域的空間感,還可以了解各構(gòu)筑物的做法及材料信息,同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不合理之處,及時(shí)整改,避免返工。
隨著人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高,粗放的施工技術(shù)已無法滿足人們的需求。園林工程項(xiàng)目中硬質(zhì)鋪裝的工藝效果能直觀地體現(xiàn)項(xiàng)目的工程質(zhì)量?,F(xiàn)場(chǎng)對(duì)施工材料進(jìn)行切割是傳統(tǒng)施工員的做法。由于現(xiàn)場(chǎng)使用的小型切割機(jī)精度不高,兩種施工材料接口處會(huì)出現(xiàn)縫隙大、不圓滑等情況,而且材料浪費(fèi)比較嚴(yán)重。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展,在施工前可以利用BIM的核心軟件Revit對(duì)鋪裝材料進(jìn)行排布,把每塊鋪裝材料進(jìn)行參數(shù)化,把排布的圖紙按編號(hào)交予石材廠家進(jìn)行預(yù)制加工,石材廠家使用的大型機(jī)器可以對(duì)石材進(jìn)行精細(xì)加工,完成后到現(xiàn)場(chǎng)直接安裝,工程質(zhì)量會(huì)有較大提升,也會(huì)加快施工進(jìn)度。
工程成本涉及到企業(yè)利潤,是業(yè)主和施工方最關(guān)注的版塊。傳統(tǒng)的成本計(jì)算是預(yù)算人員根據(jù)CAD二維圖紙,使用CAD相關(guān)測(cè)量命令對(duì)每塊區(qū)域工程量的長度和面積進(jìn)行計(jì)算,再把多塊區(qū)域工程量進(jìn)行人工整合計(jì)算。二維圖紙很容易讓預(yù)算人員出現(xiàn)漏項(xiàng),造成預(yù)算不準(zhǔn)確。在進(jìn)行BIM模型建模時(shí),如果設(shè)置了構(gòu)筑物的屬性,BIM軟件就能自動(dòng)計(jì)算出構(gòu)筑物的工程量,不會(huì)出現(xiàn)漏項(xiàng)情況。模型更改后,工程量會(huì)同步更改,如果使用傳統(tǒng)的成本計(jì)算方法還需重新計(jì)算,浪費(fèi)時(shí)間和人力;而利用BIM技術(shù)進(jìn)行成本核算,大大提高了工作效率,節(jié)約了人工成本。
在園林工程行業(yè),也會(huì)存在專業(yè)之間的構(gòu)筑物交叉碰撞情況,如市政管網(wǎng)的水管、強(qiáng)電、弱電等管線與園林專業(yè)的道路、植物、水體之間空間上的碰撞。各專業(yè)把設(shè)計(jì)的內(nèi)容放在同一個(gè)BIM模型,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,持續(xù)將不同專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容同步更新并進(jìn)行碰撞測(cè)試,各專業(yè)從業(yè)人員根據(jù)碰撞結(jié)果修改出現(xiàn)問題位置的BIM模型。把問題解決在設(shè)計(jì)階段,既可以避免施工過程的返工,也能節(jié)約成本,縮短工期,對(duì)園林工程項(xiàng)目施工與管理有著積極的作用。
園林工程相對(duì)整個(gè)建筑工程來說是最后進(jìn)場(chǎng)的項(xiàng)目,極大可能會(huì)因?yàn)榍捌陧?xiàng)目延遲完成,給予園林專業(yè)施工的時(shí)間減少。為了盡快完成項(xiàng)目,業(yè)主方往往要求園林施工方在短時(shí)間內(nèi)完成施工項(xiàng)目。傳統(tǒng)的園林施工進(jìn)度計(jì)劃編制是采用2D文檔文件,漏項(xiàng)內(nèi)容及沖突不易發(fā)現(xiàn),指導(dǎo)施工的作用不是很大。BIM技術(shù)可以使用Navisworks軟件把施工進(jìn)度計(jì)劃和BIM模型進(jìn)行綁定,形成立體的施工進(jìn)度計(jì)劃。施工方可根據(jù)模型和施工進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整施工方案,對(duì)施工工序和施工方案進(jìn)行優(yōu)化。Navisworks軟件可以演示施工進(jìn)度,便于施工方實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度管理,這對(duì)時(shí)間緊、要求高的園林工程項(xiàng)目具有積極的推廣作用。
百卉園位于廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)八桂田園東南面。園區(qū)西北至溫室大棚,東至廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院,南臨八桂田園游客服務(wù)中心,西抵八桂田園野菜館。整體地塊狹長,總用地面積3 400平方米。園內(nèi)有園林建筑、水體、植物、道路等園林設(shè)計(jì)要素。小路曲徑通幽,水系紅鯉閑游,小橋流水與各種植物相映成趣,是集教學(xué)、工種培訓(xùn)、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科普、觀光于一體的室外教學(xué)場(chǎng)所。該項(xiàng)目已設(shè)計(jì)、施工完成,課題組人員按照百卉園施工圖進(jìn)行BIM建模,并賦予各種施工材料以不同屬性,意在研究BIM技術(shù)在園林景觀工程項(xiàng)目中的應(yīng)用。
百卉園景觀工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)及施工內(nèi)容包括:道路及廣場(chǎng)鋪裝、園林植物、園林水體、園林建筑及小品、園區(qū)照明、給排水及滴水灌溉等。本項(xiàng)目中道路及廣場(chǎng)鋪裝是應(yīng)用及研究的重點(diǎn)。
使用BIM核心軟件Revit對(duì)百卉園進(jìn)行建模。建模前需要選擇模板樣式,因?yàn)閳@林景觀構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)形式與建筑類似,所以選擇建筑模板最適合園林類專業(yè)。在項(xiàng)目樣板文件中,我們還需要設(shè)置項(xiàng)目的基點(diǎn)以及測(cè)量點(diǎn),設(shè)置完成后保存項(xiàng)目樣板,在后續(xù)的道路、廣場(chǎng)、地形、水體、建筑、植物等模型建模時(shí),均使用此項(xiàng)目模板文件。建立各種模型時(shí)應(yīng)選擇鏈接式協(xié)同模式,后續(xù)能夠自動(dòng)捕捉項(xiàng)目原點(diǎn),形成完整的景觀模型。
2.2.1 百卉園模型建立
百卉園地形整體較平整,部分為起伏比較平緩的地形,在Revit軟件中導(dǎo)入CAD現(xiàn)狀圖,使用軟件的“地形設(shè)計(jì)—地形點(diǎn)賦值”命令,利用現(xiàn)狀圖的高程點(diǎn)對(duì)地形進(jìn)行建模。使用樓板命令為園區(qū)的道路和廣場(chǎng)建模,給樓板的每一層賦予材質(zhì),如頂層為花崗巖鋪裝、中間層為水泥砂漿、下層有碎石墊層等。為每層建筑材料賦予材質(zhì)是為了方便后續(xù)各類材料數(shù)量的統(tǒng)計(jì),還可與其他軟件協(xié)同直接生成預(yù)算清單。百卉園的臺(tái)階可使用軟件中的樓梯命令建模,同樣設(shè)置好臺(tái)階的每層材質(zhì)屬性。百卉園水池池底使用軟件的樓板命令建模,設(shè)置樓板每層材料屬性,池壁使用墻體命令建模并設(shè)置每種材料屬性。所有模型完成后,把獨(dú)立建模的園林建筑、園林小品等構(gòu)筑物合并到地形模型中,在模型中放置園林植物,BIM模型就建設(shè)完成了。
2.2.2 百卉園模型在園林景觀工程中的應(yīng)用
2.2.2.1 三維可視化的應(yīng)用
百卉園模型在建設(shè)過程中或建設(shè)完成后都能對(duì)園區(qū)的空間設(shè)計(jì)給予展示,根據(jù)可視化效果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行及時(shí)更改。在建模過程中發(fā)現(xiàn)邀月亭相對(duì)視線交集觀賞點(diǎn)效果不夠理想,及時(shí)對(duì)邀月亭的位置進(jìn)行調(diào)整,優(yōu)化了設(shè)計(jì)效果。把植物放入BIM模型后發(fā)現(xiàn)個(gè)別植物配置景觀層次不夠豐富,對(duì)部分植物進(jìn)行調(diào)整后,植物群落感增強(qiáng)。BIM建模過程中對(duì)各構(gòu)筑物之間隱蔽工程的空間關(guān)系可視化后,及時(shí)發(fā)現(xiàn)了存在的問題,在施工前進(jìn)行調(diào)整,為施工節(jié)約了時(shí)間和成本。
圖1 百卉園三維可視化模型(作者自繪)
2.2.2.2 工程質(zhì)量控制的應(yīng)用
利用BIM軟件對(duì)百卉園園區(qū)的鋪裝材料進(jìn)行排布,材料排布圖發(fā)給廠家進(jìn)行定做,廠家精密的儀器增加了切割的精確度,減少了材料浪費(fèi)。百卉園項(xiàng)目中的圓形廣場(chǎng)使用300mm×300 mm×20mm自然面黃銹石花崗巖鋪裝材料,排鋪至圓形邊緣時(shí),現(xiàn)場(chǎng)使用切割工具很難把圓形邊緣切割圓滑,影響景觀效果。廠家根據(jù)鋪裝排布圖進(jìn)行切割,并對(duì)材料進(jìn)行編號(hào),完成后直接運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng),鋪裝材料完美接縫,既美觀又避免了材料浪費(fèi)。
2.2.2.3 工程成本控制的應(yīng)用
百卉園進(jìn)行建模時(shí),根據(jù)實(shí)際工程做法對(duì)各種構(gòu)筑物都賦予了材料屬性,如道路、廣場(chǎng)、水池、臺(tái)階、園林建筑,設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)可以了解工程量,也可以對(duì)構(gòu)筑物的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對(duì)成本控制和企業(yè)管理發(fā)揮了良好的作用。
圖2 百卉園工程量統(tǒng)計(jì)(軟件截圖)
圖3 百卉園構(gòu)件數(shù)量統(tǒng)計(jì)(軟件截圖)
2.2.2.4 碰撞檢測(cè)的應(yīng)用
百卉園園林景觀項(xiàng)目中有各種管道、樹池、水體等設(shè)施。在百卉園景觀工程項(xiàng)目中最容易發(fā)生沖突的是隱蔽工程的管道與樹池、水體、植物根系的沖突,利用BIM軟件對(duì)百卉園模型進(jìn)行碰撞測(cè)試,在碰撞結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)存在的問題,及時(shí)對(duì)圖紙進(jìn)行修改,消除存在的問題,為后續(xù)的施工鋪平道路。
2.2.2.5 園林項(xiàng)目進(jìn)度管理的應(yīng)用
本次百卉園園林景觀項(xiàng)目利用BIM的Navisworks軟件把施工進(jìn)度計(jì)劃和BIM模型進(jìn)行整合,按照實(shí)際情況安排施工進(jìn)度,提供比較精確的施工方案,為以園林BIM為載體的園林類項(xiàng)目施工進(jìn)度管理提供了很好的參考案例。
BIM軟件可以給構(gòu)筑物賦予屬性,當(dāng)它與相關(guān)數(shù)據(jù)庫鏈接后,可以提供準(zhǔn)確的工程量給造價(jià)管理系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的信息化[2]。本技術(shù)可以用于計(jì)劃及實(shí)際造價(jià)的動(dòng)態(tài)對(duì)比,全方位地對(duì)造價(jià)進(jìn)行管控。此項(xiàng)功能對(duì)于園林工程施工企業(yè)非常有應(yīng)用價(jià)值,可以改變施工企業(yè)的管理方法,在此方向的應(yīng)用趨勢(shì)比較明顯。
圖4 百卉園碰撞測(cè)試報(bào)告(軟件截圖)
園林工程項(xiàng)目上所用材料通過BIM軟件精確計(jì)算,經(jīng)過廠家加工、編號(hào)后運(yùn)送至施工場(chǎng)地,可以很大程度上避免施工材料的二次運(yùn)輸,可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行精細(xì)化管理,解決現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限、場(chǎng)地內(nèi)運(yùn)輸困難、施工質(zhì)量不好控制等難題,保證了工作效率的提高、項(xiàng)目成本的降低、現(xiàn)場(chǎng)施工的順利進(jìn)行。隨著社會(huì)的發(fā)展,社會(huì)對(duì)施工時(shí)間及施工效果要求越來越高,BIM技術(shù)應(yīng)用在材料管理上的趨勢(shì)越來越強(qiáng)烈。
我國對(duì)園林工程行業(yè)在環(huán)境友好型社會(huì)中所扮演角色的重視程度日趨上升[3],綠色建筑已成為全人類共同追求的目標(biāo)。BIM技術(shù)在綠色工程施工中具有很大的發(fā)展空間,它可在提取相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)用到園林工程中發(fā)揮巨大作用。如利用BIM模型可以進(jìn)行日照采光與照明分析,在規(guī)劃設(shè)計(jì)中可以分析植物每天的日照時(shí)間,再結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)賦予植物的屬性,分析此品種植物在園區(qū)內(nèi)適合種植的范圍。隨著綠色環(huán)保概念的加強(qiáng),BIM技術(shù)應(yīng)用在綠色工程上的趨勢(shì)是向上的。
將復(fù)雜的園林構(gòu)件經(jīng)BIM建模參數(shù)化后進(jìn)行構(gòu)件預(yù)制加工,然后到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝,可提高施工標(biāo)準(zhǔn)及施工速度。如園林中的亭、廊、榭的斗拱、榫頭等復(fù)雜構(gòu)件可建立BIM構(gòu)件庫,利用BIM技術(shù)優(yōu)化組件,解決構(gòu)件的不合理性。裝配式建筑應(yīng)用越來越廣泛,在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和速度要求越來越高的情況下,BIM技術(shù)應(yīng)用在裝配式園林工程項(xiàng)目上越來越迫切。
BIM技術(shù)在園林景觀工程行業(yè)發(fā)展緩慢,主要原因還在于專業(yè)的特性。中國傳統(tǒng)園林講究自然,而BIM講究裝配式、參數(shù)化[4],而且要求精確。自然式的構(gòu)件在裝配式及參數(shù)化上沒有優(yōu)勢(shì),應(yīng)用有一定的難度。在過去的十年里,BIM技術(shù)對(duì)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位都沒有明顯的利益驅(qū)動(dòng),這也是其發(fā)展緩慢的原因之一。隨著社會(huì)的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展,園林景觀工程競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,園林行業(yè)也需要精度高、進(jìn)度快、成本低的施工計(jì)算,因此,BIM在園林行業(yè)的快速發(fā)展具有很強(qiáng)的必要性。除了前面所述BIM在園林工程項(xiàng)目上的應(yīng)用外,BIM模式下的園區(qū)運(yùn)維管理也是今后的發(fā)展方向。這就需要用到前期設(shè)計(jì)單位建立的模型,以及施工單位整個(gè)施工過程的數(shù)據(jù)。將所有數(shù)據(jù)輸入到業(yè)主的運(yùn)維管理數(shù)據(jù)庫,就能實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)貫穿園林項(xiàng)目生命全周期的應(yīng)用,所以只有政府、業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位共同努力才能讓BIM技術(shù)在園林行業(yè)快速發(fā)展。
黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)2022年3期