張晟熙

(湖南建工集團裝飾工程有限公司，湖南 長沙 410002)

建筑信息模型(building information model; BIM)是用一個數據庫作為存放工程幾何、非幾何數據的唯一知識庫[1]。國內大型建筑項目均運用BIM技術進行部分實踐和探索，也積累了有價值的經驗，但目前BIM應用總體處于“重點突破，漸進發(fā)展”的起步階段，一般以分專業(yè)、分階段、分項目的P-BIM概念(基于工程實踐的BIM應用方式)作為實現BIM應用的主要技術路線[2-4]。國外工程多為建筑和裝修裝飾一體化，無單獨裝修裝飾BIM技術分支，裝修裝飾屬于建筑設計或施工范圍內的一部分；但國內BIM技術主要應用在建筑主體工程施工階段，建筑和裝修裝飾工程還達不到一體化程度，因此BIM技術在裝修裝飾工程處于“下游”不利位置，用于業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理各方的信息溝通協調，在裝修裝飾工程施工應用上仍處于探索階段。梁家燁[5]在某項裝修裝飾工程施工階段嘗試應用BIM技術，大大降低了施工管理的難度，有效控制了不可預見的施工風險。尹晶[6]認為通過BIM 模型，可以將建筑裝飾行業(yè)與數字化處理聯系起來，使裝飾、結構、建筑有效的設計統(tǒng)一。羅蘭等[7]將BIM技術應用于裝修裝飾工程總體方案設計、深化設計以及施工全過程，摸索出一些BIM 技術在裝飾工程全過程應用的規(guī)則及方法。但由于BIM平臺軟件在裝修裝飾行業(yè)的適應性不強，且更新速度快，短期內難有可觀的經濟效益，Revit軟件普及程度不夠，對技術人員的素質和技術水平有較高的要求等不理因素的存在；加之BIM技術的引入時間較晚，裝修裝飾施工企業(yè)的信息化基本保留在管理信息化和技術信息化互相孤立的階段，BIM應用規(guī)劃、管理標準等規(guī)范文件的缺乏，無成熟案例可供借鑒[8-9]等諸多原因，一些有價值的應用仍無法實現，BIM技術的應用效果不能充分發(fā)揮，從裝飾設計到裝飾施工一體化的BIM 技術仍處于探索階段。

本文結合湖南省博物館新館裝修裝飾工程實例，在裝修裝飾工程施工階段基于Revit軟件將BIM技術以P-BIM方式加以運用，從BIM技術的角度研究和解決問題，將BIM技術與裝修裝飾工程施工階段相結合，以實現裝修裝飾工程施工階段BIM的集成應用目標。

1 BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建的前提、方法與流程

1.1 模型創(chuàng)建的前提

1.1.1 建筑實體完工

建筑主體完工是BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建的必要前提。因為沒有滿足質量要求的上游模型，所以創(chuàng)建BIM裝修裝飾模型需要對建筑實體(墻體、樓板、柱、梁等構件)進行必要的數據復測和采集，然后根據采集數據判定實體空間尺寸與圖紙空間尺寸的偏差，以及結合裝修設計圖紙對預留的裝修構造空間尺度的可實施性程度進行分析。如果滿足就可以根據裝修設計圖紙完成面尺寸進行模型的創(chuàng)建，如不能滿足需要進行裝修完成面尺度的調整?？臻g關系復雜的工程還需重新創(chuàng)建實體建筑模型。

1.1.2 上游模型質量檢查

BIM裝修裝飾模型的創(chuàng)建在整個建設工程過程中屬于“后BIM”階段，“前BIM”建筑模型的精準程度、真實反映程度等因素，以及建筑施工過程中設計變更或施工誤差情況有沒有完全地在上游BIM建筑模型中加以體現，都直接影響了上游BIM建筑模型能不能利用。而BIM裝修裝飾技術人員對上游模型質量的檢查工作任務量大，且暫無可行的模型質量檢查工具。一般工程都需重新創(chuàng)建符合裝修裝飾需求的建筑模型作為集成的子模型。

1.1.3 裝修裝飾初步設計已完成，構造做法已確定

初步設計對空間造型關系和面層材料的確定是創(chuàng)建BIM裝修裝飾模型的依據，BIM建模師依據設計造型、面層材料和構造做法進行模型的創(chuàng)建。為確保BIM裝修裝飾模型的完成面與空間實體的準確，BIM建模師需要對已完成的建筑結構實體情況、裝修初步設計圖紙以及裝修構造做法確定進行有機結合與分析，并根據現場綜合管線的情況進行裝修完成面和構造層尺度的優(yōu)化。

所以，建筑實體完成和裝修設計圖是創(chuàng)建BIM裝修裝飾模型的主要條件；對建筑實體復測和數據采集、裝修構造做法確定以及相關專業(yè)綜合情況等之間關系的分析是保證BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建質量的必要條件。

1.2 基于Revit軟件的BIM裝修裝飾模型的創(chuàng)建方法

目前，由于BIM裝修裝飾模型沒有成熟的創(chuàng)建方法，在湖南省博物館新館裝修裝飾工程的BIM技術運用與實踐中得出BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建的主要方法如下：

1.2.1 分項子模型創(chuàng)建法

分項子模型創(chuàng)建是根據空間部位或材料進行人員協同分工創(chuàng)建子模型文件，再將分項子模型集成鏈接成為一整體。它可有效降低軟件運行對電腦硬件配置和運行內存帶來的不便，可根據需要對分項模型進行單獨編輯和分項展現，是工程精細化管理在BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建中的體現；它也可根據建模師的專業(yè)水平進行工作劃分，提高團隊技術資源的整合和協同，有效降低建模所需時間。

1.2.2 反序創(chuàng)建法

裝配式分項子模型一般由面層材料與構造龍骨系統(tǒng)組成，也是多個通用族的組成，創(chuàng)建裝配式分項子模型時，分項子模型的創(chuàng)建過程與實際施工順序相反，按飾面板→掛件→橫龍骨→豎龍骨→連墻件的順序依次進行，此方法可有效保證裝修面層與構造的準確和邏輯關系的合理。

1.2.3 圖元替代法(簡化模型替代法)

在BIM裝修裝飾模型的創(chuàng)建過程中，裝修裝飾材料具有品種多、規(guī)格多、形式多、造型多等特性，Revit軟件自帶構件元素或圖元符號不能很好的服務于BIM建模師以及正確的表達意識。在暫無完全適用于BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建軟件的階段，可采取圖元替代法解決遇到的無構件元素的情形。圖元替代法適用于以下情形：

1)構配件精細復雜的，短時間內無法完成創(chuàng)建的情形，如雕花構件等；

2)構配件不復雜，但在模型中使用數量大，對硬件配置要求高的情形，如隔墻輕鋼龍骨等；

3)構件體量極小的情形，如螺絲、釘子等。

圖1 BIM裝修裝飾模型或子模型創(chuàng)建流程圖Fig.1 Flow chart of BIM decoration model and sub-model

1.3 BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建的流程

創(chuàng)建BIM裝修裝飾模型首先須要熟悉設計方案、構造做法和相關標準規(guī)范要求，確定工程分項或者部位創(chuàng)建的子模型內容，需要自主創(chuàng)建族元素的項目，確定需要采用圖元替代法的圖形元素。模型可按構造分為覆蓋式和裝配式兩種類型分別進行創(chuàng)建。覆蓋式構造模型可選用軟件中已有的元素進行創(chuàng)建，進行相應參數設置可完成；構造式構造模型創(chuàng)建需要根據設計要素(如面板分格、間距、排列等)進行相應制作，再根據面材的情況進行綜合分析后進行基層骨架元素的創(chuàng)建，最后創(chuàng)建連墻件、安裝件等構配件的子模型。覆蓋式和裝配式構造模型創(chuàng)建完成后，需要進行模型質量檢查，不合格者需進行調整或者重建，質量合格的模型可作為裝修裝飾分項或部分子模型存檔。BIM模型創(chuàng)建流程如圖1所示。

2 BIM技術在裝修裝飾工程中的運用與實踐

2.1 BIM技術在裝修裝飾工程施工階段的運用步驟

圖2 學術報告廳效果圖Fig.2 Effect of the Lecture Hall

以湖南省博物館學術報告廳(圖2)的裝修裝飾工程為例，BIM技術在施工實踐中的具體操作流程如下：

2.1.1 選定需創(chuàng)建模型的部位及內容

學術報告廳位于博物館的建筑大屋頂內，地面材質為木地板，墻面和天棚材質為鋁合金條板，空間造型不規(guī)正。其中木地板構造類型為覆蓋式，鋁合金條板構造類型為裝配式，且鋁合金條板的規(guī)格及型號都是非標的，其細部構造需要進行技術創(chuàng)新和深化設計，所以將地面和墻面作為需要創(chuàng)建的分項子模型，內容為木地板和鋁合金條板構造。

2.1.2 創(chuàng)建裝飾構件通用族，并充實‘通用BIM族’知識庫

確定鋁合金條板構造細部設計方案后，根據需要進行鋁合金條板構造組成所需的通用族創(chuàng)建，包括鋁合金條板族、異型龍骨族、安裝件族、緊固螺釘族、方鋼族、連墻件族等。同時，將創(chuàng)建的通用族文件歸檔于企業(yè)的“通用BIM族”知識庫，因為通用族既是企業(yè)技術資源整合的體現，也能夠為企業(yè)其他類似項目提供技術支撐，進一步實現BIM的應用價值。

圖3 鋁合金條形板通用族模型圖Fig.3 Model of common family aluminum alloy strip

分析所需創(chuàng)建的各個通用族的幾何信息、材質信息，選擇合適的方法進行族文件的創(chuàng)建。例如鋁合金條板族采用“幕墻嵌板”樣板創(chuàng)建，異型龍骨族采用“基于線的公制常規(guī)模型”樣板創(chuàng)建，安裝件族采用“基于面的公制常規(guī)模型”樣板創(chuàng)建。其間，部分族的創(chuàng)建需用到“圖元替代法”，例如緊固螺釘族，螺釘由釘頭、釘柱、螺紋組成，螺釘體量相對裝飾工程中屬于細微件，螺釘使用數量大，致使模型中螺紋創(chuàng)建占用內存非常大，可將其幾何造型適當簡化且不影響信息的運用。通過相應基準和數值的設置，使創(chuàng)建的族能夠實現幾何信息、材質信息、計量信息等元素的二次編輯和一體化調整。以鋁合金條板通用族為例，鋁合金條板通用族模型如圖3所示,元素信息組成見表1。

表1 鋁合金條形板通用族元素信息組成表Table 1 Information for common family elements for aluminum alloy strip

2.1.3 創(chuàng)建各個子模型并集成完整的空間模型

完成所需通用族文件的創(chuàng)建后，采用“反序創(chuàng)建法”創(chuàng)建學術報告廳的鋁合金條形板墻面分項子模型。利用Revit的幕墻系統(tǒng)創(chuàng)建墻面，面板使用創(chuàng)建好的“鋁合金條形板族”，導入CAD設計圖按照設計尺寸進行墻面的分格，同時完成墻面所有的鋁合金條形板生成，接著利用創(chuàng)建好的族進行墻面安裝件和異型龍骨的搭建，再進行方鋼龍骨架的搭建，最后根據龍骨架的布設位置進行連墻件的放置，完成如圖4所示的墻面分項子模型的創(chuàng)建。

圖4 墻面子模型圖Fig.4 Sub model of wall surface

導入CAD設計平面圖，拾取學術報告廳的木地板平面輪廓線并形成封閉圈，創(chuàng)建“覆蓋式”樓地面，進行木地板構造信息(如構造層數、順序、名稱、厚度等)的設置，完成地面分項子模型。地面“覆蓋式”構造圖如圖5所示。

圖5 地面“覆蓋式”構造圖Fig.5 Ground cover-type structure

將所創(chuàng)建的質量合格的墻面、地面和天棚分項子模型進行鏈接集成，形成完整的空間模型，以便設計人員直觀感知裝修裝飾空間的墻、天、地等的體量和空間尺度關系，有效解決設計人員的空間思維不全面、體量感不正確等問題。在細部構造深化設計時，鏈接集成的可視化功能可更好地為方案的選擇和技術可行性判定提供有利支撐。以鋁型材條形板墻面細部構造深化設計為例，其BIM模型圖及現場如圖6所示。

圖6 鋁合金條形板墻面構造深化設計及現場Fig.6 Deep wall structure design and realization

2.2 BIM技術在施工階段的運用點

基于Revit軟件創(chuàng)建的建筑信息模型可廣泛運用于工程的預制加工、細部構造技術交底、3D打印和工程計量等各階段。

2.2.1 預制加工階段

湖南省博物館貴賓廳墻面石材下單過程中，通過自建“干掛黃銹石”通用族的運用，結合現場實測數據創(chuàng)建了滿足石材加工與現場施工要求的石材墻面分項子模型，并使用模型中的“分析/明細表”功能對墻面石材的加工尺寸進行統(tǒng)計并自動生成詳單。墻面石材的BIM模型、加工尺寸詳單等都可如圖7(a)那樣顯示，現場圖見圖7(b)。

圖7 墻面石材的BIM模型、加工尺寸詳單及現場圖Fig.7 BIM model of BIM model,processing specifications and realization

2.2.2 細部構造技術交底階段

湖南省博物館藝術大廳主背景墻的藝術品漆畫板制作及安裝施工時，運用BIM裝修裝飾構造模型進行了三維技術交底，讓交底從二維圖紙變?yōu)槿S可旋轉多視角模型，增加了圖元的辨識和可視化程度，便于施工人員在短時間內讀懂圖中反映的技術特點和要求；同時，工人在施工現場通過移動設備便可查閱模型，從而有效提高現場施工效率。主背景墻藝術品漆畫板構造模型及施工現場如圖8所示。

圖8 主背景墻的藝術品漆畫板構造深化設計及施工Fig.8 Deep design and construction of lacquer paneled wall decoration

2.2.3 3D打印階段

運用BIM+3D打印技術，可使設計思想與產品加工的溝通交流更有效率，便于實現深化設計和產品加工的同步化。模型是用二維設計圖表達三維理念，再繪制三視圖加軸測圖形式的加工圖，此過程是“三維理念→二維設計圖→三維空間構想→二維加工圖→三維制作”的一個二維圖紙與三維構想的反復過程。以國賓廳墻面的圓環(huán)型燈罩深化設計和產品制作加工為例，圓環(huán)型燈罩二維加工模型如圖9(a)，實現三維產品的3D打印件見圖9(b)。BIM+3D技術的運用，讓這個過程更加簡單和直接，深化設計完成就意味著產品加工圖完成，使設計與加工之間的工作效率大大提升。

圖9 圓環(huán)型燈罩深化設計和產品制作加工圖Fig.9 Deep design and processing of round lamp cover

2.2.4 工程計量階段

采用BIM技術在已創(chuàng)建的模型中可選擇提取、統(tǒng)計和生成工程量，可利用它為裝修裝飾工程施工備料、部品加工、工程預結算等提供較精準的數據依據，可作為成本控制的基礎，也是實際成本核算和差異對比的前提。

3 結語

運用BIM技術提升裝修裝飾施工企業(yè)整體實力是當前整個裝修裝飾行業(yè)面臨的一項核心難題，裝修裝飾工程必將依托BIM技術構建出BIM信息化集成的BIM平臺，堅持創(chuàng)新應用之路。在湖南省博物館新館裝修裝飾工程項目中，基于Revit軟件采用分項子模型、反序創(chuàng)建法、圖元替代法等模型綜合創(chuàng)建方法，在裝修裝飾項目中進行深化設計、預制加工、工程計量、三維交底及3D打印的多方位運用與實踐，取得了較好的成果和經驗的積累，今后力求將BIM技術與裝修裝飾項目施工階段相融合，實現裝修裝飾項目施工階段BIM技術集成應用目標。

雖然很多問題制約著BIM技術在裝修裝飾工程中的運用，如培訓與普及難，上下游模型軟件的不匹配，創(chuàng)建人員觀念的顛覆，沒有成熟的BIM裝修裝飾模型創(chuàng)建方法，現有各地各部門標準不統(tǒng)一，以及項目全生命期內的信息斷層、信息分布離散、信息孤島、信息損失等。但BIM技術在裝修裝飾施工企業(yè)中的應用遠景無疑是光明的，相信隨著科研人員的不懈努力，裝修裝飾BIM時代會很快到來。