蔣平安 鄧思華 郄 澤

(1.北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，北京 100044； 2.北京市建筑工程研究院有限責(zé)任公司，北京 100039)

1 概述

隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加快，裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為了我國建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向之一，它有利于我國建筑工業(yè)化的發(fā)展，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，發(fā)展綠色環(huán)保建筑，并且有利于提高和保證建筑工程質(zhì)量。BIM技術(shù)也是現(xiàn)階段我國在大力推廣的創(chuàng)新型技術(shù)，其具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性及可出圖形性五大特點(diǎn)。應(yīng)用BIM技術(shù)取得成功的案例比比皆是，例如德國慕尼黑的寶馬世界(BMW Welt)、梅賽德斯—奔馳博物館(Mercedes-Benz Museum)，以及位于斯圖加特的保時(shí)捷博物館等。但經(jīng)過調(diào)查，BIM與裝配式結(jié)構(gòu)的結(jié)合在我國才剛剛起步，因此會(huì)有巨大的發(fā)展空間。兩者的有機(jī)結(jié)合可以保證裝配式建筑在全生命周期里的精細(xì)化管理以及效益最大化。

2 施工仿真

所謂施工仿真,就是通過數(shù)字圖像建立工程系統(tǒng)模型，并利用所建立的數(shù)字圖像模型對(duì)實(shí)際施工過程進(jìn)行指導(dǎo)?；贐IM技術(shù)的施工仿真更是具有不可比擬的優(yōu)勢，尤其是對(duì)于更加復(fù)雜的裝配式結(jié)構(gòu)。

首先，傳統(tǒng)施工組織設(shè)計(jì)的圖紙存在許多先天的不足，比如會(huì)有許多的碰撞點(diǎn)，而這些碰撞點(diǎn)只有等到實(shí)際施工階段才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這就會(huì)導(dǎo)致圖紙的改動(dòng)，會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力，同時(shí)導(dǎo)致工期延長。

其次，基于BIM技術(shù)的施工仿真更容易理解。與傳統(tǒng)施工組織設(shè)計(jì)中的網(wǎng)絡(luò)圖和施工進(jìn)度計(jì)劃表相比，基于BIM技術(shù)的施工仿真更加直觀，它可以把三維可視化模型展示到實(shí)際施工中，使工作人員更易于理解，也便于甲方更清晰的領(lǐng)會(huì)乙方的意圖。

再次，基于BIM技術(shù)的施工仿真具有更高的自由度?；贐IM技術(shù)的施工仿真不僅僅是三維動(dòng)畫那么簡單，其同時(shí)包含了更加完整的建筑信息，相對(duì)于傳統(tǒng)的施工模式，技術(shù)人員省去了去翻閱相關(guān)資料的繁瑣，直接可以通過模型了解到想要的各種信息。

最后，基于BIM技術(shù)的施工仿真使得施工過程更加規(guī)范化和精細(xì)化。傳統(tǒng)的施工管理模式對(duì)工作人員的個(gè)人能力有很高的要求，因?yàn)槠矫鎴D紙并不能將設(shè)計(jì)人員的所有意圖表現(xiàn)出來，這就需要反復(fù)的進(jìn)行交底和技術(shù)溝通，這就勢必對(duì)現(xiàn)場技術(shù)人員能力有較高的要求。而基于BIM技術(shù)的施工仿真清晰的將各個(gè)施工過程和建筑細(xì)節(jié)表現(xiàn)出來，降低了對(duì)技術(shù)人員自身能力的依賴，有效的提升了施工的規(guī)范化和精細(xì)化。

總之，基于BIM技術(shù)的施工仿真全面提升了建筑施工階段的效率、質(zhì)量，有效降低了工程造價(jià)和施工風(fēng)險(xiǎn)，見圖1。

3 動(dòng)畫漫游

所謂動(dòng)畫漫游，就是將“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)應(yīng)用在施工過程中，對(duì)實(shí)際的施工過程進(jìn)行虛擬展示。近幾年，動(dòng)畫漫游在國內(nèi)外已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用，其前所未有的人機(jī)交互性、真實(shí)建筑空間感、大面積三維地形仿真等特性，都是傳統(tǒng)方式所無法比擬的。在動(dòng)畫漫游中，人們能夠在一個(gè)虛擬的三維環(huán)境中，用動(dòng)態(tài)交互的方式對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行身臨其境的全方位的審視：可以從任意角度、距離和精細(xì)程度進(jìn)行觀察；可以選擇并自由切換多種運(yùn)動(dòng)模式，如：行走、駕駛、飛翔等，并可以自由控制瀏覽的路線。而且，在漫游過程中，還可以實(shí)現(xiàn)多種設(shè)計(jì)方案、多種環(huán)境效果的實(shí)時(shí)切換比較。

通過直觀的動(dòng)畫漫游，首先，可以加深甲方對(duì)施工過程的了解，更好的理解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖；其次，可以讓工作人員更好的了解建筑物的細(xì)節(jié)構(gòu)造，方便其進(jìn)行施工?？傊?，動(dòng)畫漫游可以提高工作效率，減少信息不對(duì)等與衰減等問題。

在實(shí)際工程案例中，通常運(yùn)用Navisworks或者Lumion來實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫漫游，二者各有側(cè)重：Navisworks對(duì)細(xì)節(jié)的展示更加清晰，而Lumion的整體渲染效果比較好。

3.1 Navisworks動(dòng)畫漫游

我們可以將BIM核心模型導(dǎo)入Navisworks軟件中來進(jìn)行動(dòng)畫漫游，幫助我們更加直觀的了解施工進(jìn)度以及建筑物詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3.2 Lumion動(dòng)畫漫游

我們可以將BIM核心模型導(dǎo)入Lumion軟件來進(jìn)行動(dòng)畫漫游的渲染與輸出。我們?yōu)榱颂岣連IM核心建模軟件(Revit)與動(dòng)畫制作輔助軟件(Lumion)之間的兼容性，可以采用API二次開發(fā)技術(shù)開發(fā)出的相應(yīng)的導(dǎo)出插件(Revit To Lumion Bridge)。

導(dǎo)出設(shè)置如圖2所示。

導(dǎo)出完成之后，在Lumion中加載相關(guān)上述導(dǎo)出文件，并對(duì)導(dǎo)入后的模型進(jìn)行優(yōu)化完善，通過相關(guān)動(dòng)畫制作設(shè)置，最終完成動(dòng)畫制作(見圖3)。

4 結(jié)果輸出

4.1 平面圖紙輸出

盡管BIM模型中包含了許多建筑信息，但是由于某些條件的限制，其并不能廣泛的應(yīng)用于施工現(xiàn)場，所以我們?nèi)孕鑼IM模型轉(zhuǎn)換成圖紙以方便工作人員在施工現(xiàn)場查閱。

4.2 預(yù)制構(gòu)件相關(guān)電子信息輸出

在完成了對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)BIM模型進(jìn)行的碰撞檢查及施工仿真等工作后，BIM模型已實(shí)現(xiàn)了零錯(cuò)誤，進(jìn)而我們可以通過導(dǎo)出預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)電子信息(包括構(gòu)件詳圖、構(gòu)件編號(hào)、構(gòu)件名稱、生產(chǎn)廠商等)，反饋給預(yù)制構(gòu)件廠以指導(dǎo)其進(jìn)行構(gòu)件的生產(chǎn)加工。

同時(shí)，為方便構(gòu)件的定位及質(zhì)量追溯，可將每個(gè)構(gòu)件的信息輸入相應(yīng)的電子芯片(FRID)預(yù)埋至構(gòu)建中。

5 跨平臺(tái)協(xié)作應(yīng)用介紹

5.1 BIM云平臺(tái)

BIM在云平臺(tái)上具有輕松瀏覽，實(shí)時(shí)更新，數(shù)據(jù)全面，信息透明等特點(diǎn)。首先，用戶無需專業(yè)軟件,僅通過瀏覽器就可以對(duì)BIM模型、工程圖紙、工程數(shù)據(jù)、工程文件進(jìn)行查看瀏覽，滿足業(yè)主、施工方、設(shè)計(jì)方的不同數(shù)據(jù)需求。其次用戶數(shù)據(jù)與本地BIM數(shù)據(jù)同步更新，方便不同角色及時(shí)查看、項(xiàng)目最新情況，隨時(shí)隨地監(jiān)管項(xiàng)目，掌控項(xiàng)目進(jìn)度。再次，項(xiàng)目模型、圖紙、信息屬性、造價(jià)數(shù)據(jù)、各種統(tǒng)計(jì)清單、工程量等BIM數(shù)據(jù)準(zhǔn)確全面，能快速將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成價(jià)值。最后，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)主、施工方、設(shè)計(jì)方、設(shè)計(jì)合作伙伴共享一份數(shù)據(jù)，讓BIM數(shù)據(jù)傳遞和共享無死角。

5.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來興起的另一項(xiàng)新技術(shù)，“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”即將虛擬事物放置到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中以達(dá)到逼真的模擬效果。我們將該項(xiàng)技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)BIM模型更直觀逼真的展示與表達(dá)，使得甲方或業(yè)主更輕松的理解我們的方案。

圖4為采用Augment實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果圖。

5.3 3D-PDF展示技術(shù)

通常情況下，由于BIM相關(guān)軟件對(duì)計(jì)算機(jī)硬件條件要求比較高(工作站級(jí)別)，在現(xiàn)場進(jìn)行模型展示或者方案探討的時(shí)候我們可能無法直接使用原有BIM模型，為降低模型對(duì)軟件及硬件平臺(tái)的要求，我們將BIM模型通過相應(yīng)的API插件轉(zhuǎn)換為基于PDF格式的3D模型，該P(yáng)DF模型基本能夠?qū)崿F(xiàn)BIM平臺(tái)上所有瀏覽與漫游功能，為BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了渠道。

圖5為通過3D-PDF技術(shù)實(shí)現(xiàn)的工程案例展示，在模型中可以直接實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、選擇不同類別構(gòu)件、測距等各種功能。

6 結(jié)語

裝配式結(jié)構(gòu)和BIM技術(shù)作為近來國家大力支持的新型技術(shù)，分別有著各自的優(yōu)勢。裝配式結(jié)構(gòu)可以連續(xù)地按順序完成工程的多個(gè)或全部工序，從而減少進(jìn)場的工程機(jī)械種類和數(shù)量，消除工序銜接的停閑時(shí)間，實(shí)現(xiàn)立體交叉作業(yè)，減少施工人員，從而提高工效、降低物料消耗、減少環(huán)境污染，為綠色施工提供保障。另外，裝配式結(jié)構(gòu)在較大程度上減少建筑垃圾(約占城市垃圾總量的30%～40%)，如廢鋼筋、廢鐵絲、廢竹木材、廢棄混凝土等。而BIM技術(shù)則可以提升項(xiàng)目生產(chǎn)效率、提高建筑質(zhì)量、縮短工期、降低建造成本，將兩者有機(jī)的結(jié)合起來一定可以創(chuàng)造更大的價(jià)值，推動(dòng)我國工業(yè)化進(jìn)程。