潘 星，劉 赟

（1.甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省綠色建筑與建筑節(jié)能工程研究中心，甘肅 蘭州 730050）

0 引 言

科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展與計(jì)算機(jī)軟件的不斷迭代更新，使信息化手段越來(lái)越多地被引用到建筑業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈，致使當(dāng)前很多建筑企業(yè)在建筑項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)、施工階段就已經(jīng)借助建筑信息化的手段來(lái)進(jìn)行工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同工作來(lái)達(dá)到減少資源浪費(fèi)、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

當(dāng)前能夠?qū)崿F(xiàn) BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling）技術(shù)的軟件主要有 AutoDesk 公司的 Revit、廣聯(lián)達(dá)和魯班等的系列軟件，而廣聯(lián)達(dá)和魯班系列軟件側(cè)重于算量。AutoDesk 公司的 Revit 系列軟件不僅能夠進(jìn)行算量并且在三維顯示、機(jī)電管綜碰撞檢測(cè)、修改、深化設(shè)計(jì)與協(xié)同施工方面比較出眾。本文將利用 AutoDesk 公司研發(fā)的 Revit 系列軟件與 VR 三維可視化 Fuzor 軟件相結(jié)合來(lái)說(shuō)明 BIM+Fuzor 技術(shù)在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工階段的應(yīng)用研究［1］。

Fuzor 是一款將 BIM+VR 技術(shù)與 4 D 施工模擬技術(shù)深度結(jié)合的綜合性平臺(tái)級(jí)軟件，它主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)⒒?BIM 的模型轉(zhuǎn)化成附著有詳細(xì)數(shù)據(jù)信息的 VR 場(chǎng)景視圖，并且可以在場(chǎng)景視圖和 BIM 模型之間進(jìn)行同步的數(shù)據(jù)修改。這樣在建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師可以利用 BIM+Fuzor 技術(shù)及時(shí)查找建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電各專(zhuān)業(yè)之間的碰撞打架及各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同問(wèn)題。建筑工程項(xiàng)目的施工階段，施工人員可以通過(guò)輕量化的手機(jī)移動(dòng)端查看建筑模型的詳細(xì)施工信息和施工順序來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，以此來(lái)達(dá)到減少施工返工、節(jié)約能源和提高工作效率的目的。

1 BIM 技術(shù)與 Fuzor 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 BIM 技術(shù)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展比較早，由最初 Chuck Eastman 提出 BIM 思想到現(xiàn)在已有四十多年的發(fā)展歷史。不論是在軟件技術(shù)更新還是對(duì)軟件的應(yīng)用方面都得到了很大的發(fā)展。現(xiàn)在國(guó)外設(shè)計(jì)單位與施工單位獲得建筑項(xiàng)目的多少與 BIM 技術(shù)的應(yīng)用程度有很大的聯(lián)系，并且 BIM 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了建筑業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈［2］。

我國(guó) BIM 技術(shù)的發(fā)展起步較晚，但是最近幾年在政府的大力支持與大型國(guó)有企業(yè)的大力推動(dòng)下BIM技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。在我國(guó)BIM技術(shù)的應(yīng)用主要是在設(shè)計(jì)階段、施工階段，由于發(fā)展程度的局限性，BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用還處于研發(fā)探索階段。雖然在我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)有一些項(xiàng)目運(yùn)維的案例，但還不具備普遍性，很多都是針對(duì)特殊企業(yè)特殊需求而專(zhuān)門(mén)制定的特殊運(yùn)維平臺(tái)。例如，針對(duì)醫(yī)院建筑的能耗監(jiān)測(cè)及建筑運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)、針對(duì)地鐵建筑的地下車(chē)輛運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)。

1.2 Fuzor 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

Fuzor 軟件是隨著近幾年BIM 技術(shù)的蓬勃發(fā)展而開(kāi)發(fā)出的一款基于 Revit 的 VR 插件。由于起步較晚，運(yùn)用 Fuzor 技術(shù)的人很少，但 Fuzor 的功能遠(yuǎn)不僅僅是 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)這么簡(jiǎn)單。Fuzor 技術(shù)具有以下幾個(gè)性質(zhì)。

1）互動(dòng)性。Revit 中建筑模型的材質(zhì)庫(kù)信息和族庫(kù)信息可以在 Fuzor 中無(wú)限制地調(diào)取，其相對(duì)應(yīng)的材質(zhì)及族庫(kù)文件可以進(jìn)行參數(shù)化編輯［3］。

2）實(shí)時(shí)性。在 Revit 中對(duì)模型進(jìn)行任何修改都能夠?qū)崟r(shí)地更新到 Fuzor 中，F(xiàn)uzor 中對(duì)模型的進(jìn)行任何修改同樣能夠?qū)崟r(shí)地更新到 Revit 中，兩者能夠完美地實(shí)現(xiàn)雙向溝通。

3）分析性。Fuzor 不僅在不導(dǎo)出模型的前提下能夠與 Revit 進(jìn)行實(shí)時(shí)的雙向更新、修改、查看，而且擁有與NsvisWorks 相同的功能進(jìn)行模型中各專(zhuān)業(yè)之間的碰撞檢測(cè)，導(dǎo)出碰撞檢測(cè)報(bào)告。

4）仿真性。Fuzor 同樣能夠進(jìn)行模擬建筑的動(dòng)畫(huà)編輯，其畫(huà)面的真實(shí)性同 Lumion 效果相同，并且其制作成本低、操作簡(jiǎn)單、模擬速度快，能夠幫助用戶(hù)提高工作效率，用最低的成本做出用戶(hù)想要的視頻作品。

將 BIM+Fuzor 技術(shù)應(yīng)用于方案規(guī)劃階段可以讓建設(shè)方身臨其境地體驗(yàn)到工程項(xiàng)目在建成后的地理環(huán)境狀況和建筑的整體外觀形象；應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段可以讓設(shè)計(jì)師們?cè)谑┕ぶ巴ㄟ^(guò)碰撞檢測(cè)提前預(yù)知和修改設(shè)計(jì)中遇到的錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；應(yīng)用于施工階段，現(xiàn)場(chǎng)施工人員及安全監(jiān)督員可以通過(guò)輕量化的移動(dòng)手機(jī)端中建筑模型的施工信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比施工，提高施工質(zhì)量和效率，減少因施工錯(cuò)誤而造成人、機(jī)、料、法、環(huán)的資源浪費(fèi)；應(yīng)用于運(yùn)維階段，運(yùn)維人員可以根據(jù)需求進(jìn)行建筑物空間信息、材料信息等各種信息的任意調(diào)用和檢查。

2 BIM+Fuzor 技術(shù)在設(shè)計(jì)及施工階段的應(yīng)用

本節(jié)以實(shí)際項(xiàng)目為例詳細(xì)介紹將 BIM+Fuzor 技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工階段的具體應(yīng)用。

項(xiàng)目位于甘肅蘭州，總建筑面積 18 035.78m2，最高 12 層，建筑高度 48.81 m（其中地下建筑面積 3 079.08 m2，一層建筑面積 1 335.78 m2，2～12 層建筑面積 13 338.47m2，出屋面塔樓面積 174.65 m2）。本項(xiàng)目為一類(lèi)高層綜合樓，地上耐火等級(jí)為一級(jí)，地下耐火等級(jí)為一級(jí)，抗震設(shè)計(jì)按 8 度設(shè)防，設(shè)計(jì)使用年限為 50年。

本工程中 BIM+Fuzor 技術(shù)主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段、施工階段，涉及建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣各專(zhuān)業(yè)。

2.1 BIM+Fuzor 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

基于 BIM 的 Fuzor 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段主要用于前期圖紙校對(duì)、圖紙會(huì)審、三維場(chǎng)布、管線綜合碰撞及檢查、管線綜合優(yōu)化、深化設(shè)計(jì)、出施工圖等。

圖1 所示為設(shè)計(jì)階段的基本流程，首先利用 BIM技術(shù)將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，然后利用 Fuzor 的三維可視化技術(shù)將圖紙中出現(xiàn)的錯(cuò)、漏、碰、缺問(wèn)題進(jìn)行虛擬檢查；其次對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行修改、深化設(shè)計(jì)；最終根據(jù)深化設(shè)計(jì)結(jié)果出具施工圖。

圖2 為 最終通過(guò) BIM+Fuzor 技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)圖紙深化設(shè)計(jì)后的整體布局圖。圖3～5 分別為根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和 BIM 技術(shù)搭建的建筑結(jié)構(gòu)模型、幕墻及體量模型、機(jī)電模型。

圖1 設(shè)計(jì)階段流程圖

圖2 整體布局

圖3 建筑及結(jié)構(gòu)模型

圖4 幕墻及體量模型

圖5 機(jī)電模型

如圖6 所示，F(xiàn)uzor 與 Revit 之間可以輕松地實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，而不需要繁瑣的文件導(dǎo)出與導(dǎo)入程序。只需在 Revit 中點(diǎn)擊“Fuzor Plugin”，然后點(diǎn)擊“Launch Fuzor”即可實(shí)現(xiàn)模型在 Revit 與 Fuzor 中的雙向?qū)崟r(shí)同步。

圖6 Fuzor 仿真同步圖

圖7 所示為 Fuzor 場(chǎng)景下的建筑模型，圖8 為Fuzor 場(chǎng)景下人物與構(gòu)件查看、修改的控制窗口，圖9 為選取構(gòu)件的構(gòu)件屬性窗口。

圖7 Fuzor 中管線檢測(cè)

圖8 控制面板

圖9 構(gòu)件屬性面板

由于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)各專(zhuān)業(yè)之間沒(méi)有很好地進(jìn)行融合，所以在圖紙繪制完成后各專(zhuān)業(yè)之間會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)、漏、碰、缺和碰撞打架問(wèn)題。雖然 Revit 的出現(xiàn)在很大程度上解決了以上問(wèn)題，但是由于 Revit 在全專(zhuān)業(yè)融合的 VR 三維顯示方面相對(duì)較弱，所以造成在管線綜合優(yōu)化和深化設(shè)計(jì)的時(shí)候達(dá)不到建設(shè)方的要求。借助Fuzor 技術(shù)進(jìn)行 VR 三維顯示和全專(zhuān)業(yè)融合的深化設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了以上問(wèn)題。

設(shè)計(jì)圖紙通過(guò) BIM 技術(shù)進(jìn)行三維建模，將建立的各專(zhuān)業(yè)模型在 Fuzor 中顯示（見(jiàn)圖7）。在 Fuzor 中通過(guò)圖8 中的控制面板進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)模型錯(cuò)、漏、碰、缺檢查；其次在 Revit 中將檢查出的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)修改或直接在圖9 中的構(gòu)件屬性窗口中對(duì)構(gòu)件的材料、類(lèi)型、功能等信息進(jìn)行修改；最后根據(jù)深化設(shè)計(jì)后的模型出具施工圖模型和施工圖圖紙。

2.2 BIM+Fuzor 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

BIM+Fuzor 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用主要有：施工場(chǎng)布、根據(jù)三維動(dòng)畫(huà)指導(dǎo)施工、場(chǎng)地市政景觀布置、仿真漫游動(dòng)畫(huà)、營(yíng)銷(xiāo)視頻動(dòng)畫(huà)制作等。

圖10 所示為施工階段利用 Fuzor 技術(shù)進(jìn)行施工漫游的場(chǎng)景。

圖10 施工漫游

基于 BIM+Fuzor 的三維模型在施工階段可以實(shí)現(xiàn)一模多用，具體應(yīng)用有如下幾個(gè)方面。

1）技術(shù)交底。根據(jù)模型出具施工圖后，設(shè)計(jì)方可以根據(jù)模型對(duì)施工方進(jìn)行技術(shù)交底。通過(guò)三維的VR模型進(jìn)行技術(shù)交底能夠讓施工方更加直觀和清晰地明白設(shè)計(jì)意圖以及施工過(guò)程中應(yīng)該注意的方方面面。

2）三維場(chǎng)布。在施工前期根據(jù)場(chǎng)地大小結(jié)合施工過(guò)程中人、機(jī)、料的供求情況合理地進(jìn)行三維場(chǎng)地布置，科學(xué)合理的施工場(chǎng)地布置有助于施工全過(guò)程的順利進(jìn)行。

3）進(jìn)場(chǎng)培訓(xùn)。利用直觀可視的三維模型對(duì)進(jìn)場(chǎng)的施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓每一位施工人員能夠清楚地知道施工過(guò)程的每一個(gè)步驟以及自己在每一個(gè)施工環(huán)節(jié)中應(yīng)該做的事。

4）復(fù)雜節(jié)點(diǎn)指導(dǎo)施工。對(duì)于施工過(guò)程中出現(xiàn)的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，施工人員不太清楚的可以直接利用模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工的各種工序。

5）輔助驗(yàn)收。通過(guò)移動(dòng)端的三維模型信息結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的驗(yàn)收資料進(jìn)行工程項(xiàng)目的驗(yàn)收。相比于傳統(tǒng)的施工驗(yàn)收能夠達(dá)到更加精細(xì)化、準(zhǔn)確化的目的。

3 BIM+Fuzor 技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用

在建筑項(xiàng)目的運(yùn)維階段，通過(guò)各種傳感器以及隱蔽設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置將各種運(yùn)維信息反饋到 BIM+ Fuzor 的VR 三維可視化模型中。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，故障信息能夠及時(shí)反饋到三維模型中并且發(fā)出警報(bào)?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作人員可以根據(jù)發(fā)出的警報(bào)準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)，最終解決運(yùn)維中的出現(xiàn)的問(wèn)題。

4 結(jié) 語(yǔ)

Revit+Fuzor 技術(shù)的引入將對(duì)建筑行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)革命性的變革。此技術(shù)可以將建筑業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈上的建筑工程從項(xiàng)目前期規(guī)劃到最后拆除的全生命周期貫穿于一體，進(jìn)行全生命周期中的信息共享、規(guī)劃、管理、運(yùn)維。在整個(gè)生命周期中提高效率的同時(shí)，有效地節(jié)約了資源，減少了不必要的人力、物力、資源的浪費(fèi)。Q