吉久茂 童華煒 張家立

(1.廣州大學(xué)廣大-優(yōu)比研究生培養(yǎng)創(chuàng)新基地，廣州510006;2.廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司，廣州510630)

1 引言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是BIM技術(shù)在國內(nèi)的逐步推廣與應(yīng)用，BIM建筑模型在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段的應(yīng)用也日漸流行[4][8][13]，進(jìn)而推動了整個工程界對BIM模型的需求。但是基于BIM模型的所有應(yīng)用，前提是模型本身必須是正確的[6]。與傳統(tǒng)的圖紙相比，BIM模型的信息量大，信息表現(xiàn)形態(tài)也不盡相同，傳統(tǒng)圖紙審查的流程和方式無法滿足BIM模型審查的要求。BIM模型的質(zhì)量檢查工作，在國內(nèi)尚處于初始階段，而這方面的需求，幾乎每一個工程項(xiàng)目都有。信息模型的綜合質(zhì)量水平將決定整個BIM模型在BIM領(lǐng)域的應(yīng)用廣度、深度及價值實(shí)現(xiàn)程度，其標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要基石。

目前，國外在三維模型質(zhì)量檢查方面已經(jīng)有比較成熟的理論方法和軟件工具，例如Solibri。國內(nèi)針對建筑物三維模型數(shù)據(jù)維護(hù)和質(zhì)量控制已經(jīng)有一定的研究成果，比如三維景觀模型的檢查與評定。廣東省國土資源廳測繪院朱紫陽工程師做過一些探討。制定了一套初步的城市建筑物三維景觀模型檢查方案與質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐[10]。北京市測繪設(shè)計(jì)研究院張軍研究員對三維模型質(zhì)量檢查的方法進(jìn)行了相關(guān)的探究，初步制定了質(zhì)量控制方法，為數(shù)字城市大規(guī)模三維建模工作的開展提供了參考[11]。但是針對BIM模型質(zhì)量檢查的理論、方法和工具還是比較少見。

2 Solibri簡介及其主要功能

2.1 Solibri公司簡介

Solibri公司成立于1999年，總部位于芬蘭赫爾辛基。經(jīng)過十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為BIM模型質(zhì)量保證與質(zhì)量控制的行業(yè)領(lǐng)跑者。其核心產(chǎn)品Solibri model checker主要用于建筑信息模型的完整性、建模質(zhì)量協(xié)同化驗(yàn)證、物理安全分析等各方面的檢查和分析。目前為止最新版本為SolibriModel Checker v9.0[14]。

2.2 SolibriModel Checker主要功能

該軟件采用國際標(biāo)準(zhǔn)IFC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以滿足各類BIM軟件建立的各種模型可以進(jìn)行整合。由于目前BIM軟件繁多、相應(yīng)的BIM模型格式也不統(tǒng)一，采用國際標(biāo)準(zhǔn)IFC是目前比較可行的模型數(shù)據(jù)交互、整合的方式。

如果說模型碰撞檢查是目前BIM應(yīng)用的基本需求，模型缺陷檢查則是該軟件一個比較有特點(diǎn)的功能。模型碰撞是幾何空間的沖突，但其它建筑屬性、邏輯關(guān)系等問題，就需要通過缺陷檢查才能發(fā)現(xiàn)。

各專業(yè)的模型協(xié)調(diào)是一個很重要的BIM應(yīng)用。利用可自定義的規(guī)則、邏輯關(guān)系、模型缺陷、幾何沖突等等一系列綜合手段進(jìn)行分析、協(xié)調(diào)。

通過不同的模型進(jìn)行對照檢查，實(shí)現(xiàn)模型版本管理。

數(shù)據(jù)挖掘是BIM應(yīng)用的重要手段，利用各種報表模版，在巨大的BIM模型中方便提取出項(xiàng)目各參與方想要的信息數(shù)據(jù)。

3 BIM模型檢查的內(nèi)容與流程

本文應(yīng)用SolibriModel Checker v 8.0對BIM模型相關(guān)專業(yè)的質(zhì)量檢查流程與方法進(jìn)行初步探究與分析。其基本方案流程[1]如圖1:

圖1 基于BIM技術(shù)BIM模型檢查工作方案

1)從BIM建模軟件中將三維模型導(dǎo)成IFC文件;

2)將IFC文件導(dǎo)入SMC;

3)模型進(jìn)行相關(guān)處理，設(shè)置檢查規(guī)則，啟動檢查;

4)模型信息提取(Information Take Off)、生成報告文件。

3.1 BIM模型的檢查內(nèi)容

SolibriModel Checker是Solibri公司研發(fā)的專門應(yīng)用于BIM模型檢查與分析的軟件。主要涉及BIM模型的精準(zhǔn)性、合規(guī)性、綜合建模質(zhì)量評估以及建筑物的物理安全性能。例如基于BIM的建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)同驗(yàn)證檢查、設(shè)備管理、MEP檢查、凈空檢查、工程信息統(tǒng)計(jì)等。其中本文探討的內(nèi)容主要涉及模型缺陷檢查、模型構(gòu)件檢查、專業(yè)協(xié)同檢查三個方面。

3.2 BIM建筑模型缺陷檢查

Solibri在模型構(gòu)件的質(zhì)量控制方面是目前比較先進(jìn)的檢查工具?？梢葬槍δＰ捅旧淼慕Ｋ竭M(jìn)行評估，有效的檢查出模型內(nèi)部各專業(yè)的建模缺陷。從檢查對象上講，Solibri Model Checker主要側(cè)重于模型幾何空間的檢查。

建筑專業(yè)的角度講，SMC可以有效驗(yàn)證門窗頂部的凈空問題如圖2，以及安全通道出口的合規(guī)性檢查等。其他類似建筑構(gòu)件的重疊、少建、漏建等協(xié)同一致性問題與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢查功能類似，本節(jié)不再贅述。

圖2 門頂部上部凈空檢查示意

將BIM模型在Revit中創(chuàng)建，所有的Revit文件導(dǎo)出為IFC文件，多種文件集成時，也是在SMC中進(jìn)行整合。然后設(shè)定相關(guān)的檢查規(guī)則，運(yùn)行檢查程序。系統(tǒng)將按照建模問題的嚴(yán)重程度進(jìn)行相關(guān)等級的分類:“Critical”“Moderate”“Low severity”，分別為嚴(yán)重錯誤、中等錯誤、低微錯誤，詳細(xì)內(nèi)容見表1、圖3。這樣便可突出重點(diǎn)，針對性的對重要問題的構(gòu)件進(jìn)行修改或完善。

表1 BIM模型問題等級分類

圖3 SMC模型檢查相關(guān)建模問題等級分類示意

圖4 模型內(nèi)部建模缺陷探測-結(jié)構(gòu)柱未搭接

3.3 BIM模型構(gòu)件檢查

通常情況下，BIM工程師建模結(jié)束后都是通過模型整合，采用3D漫游的方式對模型進(jìn)行整體性檢查，但比較費(fèi)時，效率不高。況且還有諸多的內(nèi)部建模缺陷問題如模型構(gòu)件元素的完整性以及完善性、各專業(yè)構(gòu)件元素的協(xié)調(diào)性與一致性等，這些問題有些靠人工是不能完全檢查出的。Solibri Model Checker可以解決傳統(tǒng)方法難以解決的問題。

以結(jié)構(gòu)梁檢查為例，通過Solibri Model Checker的Information Takeoff模塊進(jìn)行自定義，將Discipline設(shè)置為結(jié)構(gòu)模塊，在Component中定義想要處理得構(gòu)件。最后對整個模型進(jìn)行有針對性的信息提取。在信息提取過程中，通過SMC信息模型檢查平臺，可以自動統(tǒng)計(jì)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的類型(詳細(xì)尺寸)以及數(shù)量。

在SMC的三維瀏覽器中，SMC通過梁截面尺寸進(jìn)行自動的顏色分類如圖5所示，把相同截面的梁賦予一種顏色，在檢查的過程中，就很容易判別梁的截面類型，極大提高模型檢查的效率和準(zhǔn)確性。

表2 相對傳統(tǒng)檢查手法，SMC可以解決的主要結(jié)構(gòu)問題

圖5 SMC梁截面類型分色顯示結(jié)果

另外通過SMC運(yùn)行檢查，除了常見的剪力墻的底部與頂部的接觸問題。有些剪力墻底部位于結(jié)構(gòu)梁之外或者只占結(jié)構(gòu)梁的部分如圖6，在建模過程中應(yīng)注意這方面的細(xì)節(jié)問題。

圖6 剪力墻與結(jié)構(gòu)梁底部部分搭接問題

在結(jié)構(gòu)板與建筑板的一致性檢查中，傳統(tǒng)的檢查手法都是將建筑rvt文件與結(jié)構(gòu)rvt文件進(jìn)行鏈接整合。這種方法可以順利解決這一問題，但是缺點(diǎn)就是工作效率不是太高。在SMC的結(jié)構(gòu)板與建筑板的一致性檢查中，通過相關(guān)的規(guī)則設(shè)置，可以自動對其進(jìn)行一致性檢查，對于差異之處，將在SMC 3D查看窗口進(jìn)行高亮顯示如圖7，特別便于兩者的范圍一致性和開洞一致性的檢查。其他相關(guān)功能由于文章篇幅有限，不再一一敘述。

圖7 結(jié)構(gòu)板與建筑板的一致性檢查-上側(cè)建筑板與結(jié)構(gòu)板開洞不一致

3.4 各專業(yè)協(xié)同檢查方法

空間協(xié)同問題的處理思路需要分析影響空間使用的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)則，基于規(guī)則的相關(guān)要求來準(zhǔn)確定位模型中隱藏的各類問題。

·空間驗(yàn)證規(guī)則

規(guī)則制定的出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)周圍的墻體是否被定義來重點(diǎn)檢查建筑設(shè)計(jì)，如果沒有被定義，無論是空間或者墻體都需要被調(diào)整。

·結(jié)構(gòu)-建筑協(xié)同規(guī)則

建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證檢查主要是驗(yàn)證結(jié)構(gòu)元素如梁、板、柱等是否按照圖紙?jiān)性O(shè)計(jì)要求進(jìn)行建模;位置是否符合既定設(shè)計(jì)意圖;是否與建筑構(gòu)件存在沖突或者不協(xié)調(diào)之處;以及建筑構(gòu)件元素如門窗等的尺寸、定位等是否符合設(shè)計(jì)要求;與其他專業(yè)的構(gòu)件元素有無明顯的協(xié)調(diào)沖突。

·不同模型版本的比較規(guī)則

在基于2D設(shè)計(jì)的建模過程中，我們對于模型創(chuàng)建過程中出現(xiàn)的更改應(yīng)該清晰了解。SMC可以將舊版本設(shè)計(jì)與最新的文件版本進(jìn)行比較，準(zhǔn)確找出模型前后的修改變化情況，詳細(xì)的顯示出工程量的變動問題，也有利于設(shè)計(jì)師對BIM模型的修改部分進(jìn)行重新定位和思考，突出BIM模型的主要修改點(diǎn)。

3.5 檢查流程

在整個檢查系統(tǒng)中，Solibri Model Checker亦可以以漫游形式對出現(xiàn)問題的構(gòu)件進(jìn)行檢查，對其他不相干的構(gòu)件暫時隱藏。也可以將檢查結(jié)果導(dǎo)出為.smc文件，在 SMV(Solibri model viewer)進(jìn)行協(xié)同查看。最后，生成協(xié)同檢查報告，報告可以添加具體的BIM信息(建模設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人、具體問題評估方案等)，從而便于問題的解決，詳細(xì)的檢查流程見圖8。

圖8 BIM模型檢查流程圖示意(圖片自繪)

BIM模型檢查的最終目的就是找出內(nèi)部的各種缺陷問題，但是問題的交流協(xié)同溝通平臺將如何解決?這是一個值得關(guān)注的課題。所以作者基于SMC檢查平臺再結(jié)合相關(guān)BIM建模經(jīng)驗(yàn)對BIM模型的信息協(xié)同化解決問題進(jìn)行了簡單的示意圖總結(jié)(如圖9)。

圖9 基于SMC的信息共享交流平臺(圖片自繪)

4 總結(jié)

基于SolibeiModel Checker的BIM模型檢查方法探究，對SolibeiModel Checker主要價值應(yīng)用點(diǎn)即主要可以解決的問題總結(jié)如下。從五大主要方面(暫不考慮機(jī)電部分)來確保BIM模型的綜合質(zhì)量。

(1)BIM模型建筑專業(yè)檢查

建筑建模驗(yàn)證:構(gòu)件完整性檢查、構(gòu)件尺寸檢查、門前凈空檢查、窗前凈空檢查。

通用空間檢查:空間屬性、空間定位檢查、空間范圍大小驗(yàn)證。

建筑協(xié)同檢查:相同建筑構(gòu)件之間的協(xié)同、不同建筑構(gòu)件之間的協(xié)同(構(gòu)件元素重疊性、交互性、完整性)。

(2)BIM模型結(jié)構(gòu)專業(yè)檢查

結(jié)構(gòu)建模驗(yàn)證:構(gòu)件尺寸檢查、墻體洞口檢查、結(jié)構(gòu)板-建筑板的協(xié)同一致性等。

結(jié)構(gòu)協(xié)同檢查:相同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的協(xié)同;不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的協(xié)同。

(3)建模內(nèi)部缺陷探測

模型的建模過程及檢查驗(yàn)證過程中，可以解決模型構(gòu)件元素的完整性(量)、完善性(質(zhì))、協(xié)調(diào)性(構(gòu)件元素重疊性、交互性)以及與設(shè)計(jì)要求的一致性等問題。

(4)模型問題-協(xié)同報告集成

既保留了其他相關(guān)檢查軟件中關(guān)于模型漫游、視點(diǎn)保存、問題標(biāo)記的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，也增加了問題報告集成化的優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)的問題報告模式，將建模者、問題信息、問題評論、三維可視全面集成一體化，提高了協(xié)同效率。

(5)模型版本比較

針對BIM模型新舊不同的版本，可以突出模型修改前后的變化度與一致性，對模型修改前后構(gòu)件

圖10 SMC信息模型綜合檢查平臺協(xié)同示意(圖片自繪)

元素的增加、減少、改動，進(jìn)行清晰的展示，減少額外協(xié)同問題的發(fā)生，即可以清晰了解BIM模型的最近改動情況，并且可以了解改動模型的具體建模人員信息。更為重要的是，可以在模型改動過的地方重點(diǎn)進(jìn)行查看或研究，便于相關(guān)復(fù)雜設(shè)計(jì)問題的解決和完善。

[1]芬蘭Solibri公司.Getting started with solibrimodel checker-Specification 源自 http://www.solibri.com/

[2] http://www.solibri.com/products/solibri-model-checker/

[3] Wang Guangbin，LeiWei，Duan Xuru .Exploring the Highefficiency Clash Detection between Architecture and Structure 978-1-6128-240-0/11/.2011.

[4] Mcgraw Hill SmartMatket report，2007，2008，2009

[5] Spatial Coordination White Paper源自 http://www.solibri.com/

[6]何關(guān)培，王軼群，應(yīng)宇墾.BIM總論[M]中國建筑工業(yè)出版社

[7]中國房地產(chǎn)業(yè)協(xié)會商業(yè)和旅游地產(chǎn)專業(yè)委員會 編.中國商業(yè)地產(chǎn)藍(lán)皮書[M]中國建筑工業(yè)出版社

[8]王新.把握國外BIM發(fā)展的脈動[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012，4(1):106-109.

[9]陳磊，李錫榮，徐人平 .建筑模型的計(jì)算機(jī)三維建模[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報，第26卷，第4期2001.8

[10]朱紫陽，許耿然等.建筑物三維景觀模型的質(zhì)量檢查及評價方法探討城市勘測[J]，2010(2)

[11]張軍.三維信息模型質(zhì)量檢查方法的探討[J]辦公自動化雜志，2013(2)

[12]劉增良，楊軍等.面向城市規(guī)劃的三維建模技術(shù)探討與應(yīng)用[J].北京測繪2009(2)

[13]鄧雪原，張之勇，劉西拉 .基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)模型的自動生成[J].土木工程學(xué)報，第40卷 第2期2007(2)

[14] http://www.solibri.com/

[15]何關(guān)培.中國工程建設(shè)BIM應(yīng)用研究報告(2011)[R].華中科技大學(xué)BIM工程中心，廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司

[16] Brad Hardin.BIM and Construction Management[M]Wiley Publishing，Inc

[17]何關(guān)培，葛清，趙斌，何波.BIM第一維度-項(xiàng)目不同階段的BIM應(yīng)用[M].中國建筑工業(yè)出版社

[18]何關(guān)培.那個叫BIM的東西究竟是什么[M].中國建筑工業(yè)出版社

[19]中國建筑業(yè)協(xié)會工程建設(shè)質(zhì)量管理分會.施工企業(yè)BIM應(yīng)用研究(一)[R].中國建筑工業(yè)出版社