廖 羚1， 2 莫專恒1， 2 楊 磊3 張 杰3 蘇猷智3 鄧雨晨1， 2 黃凱澤

(1.廣西科技大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，柳州 545006;2.廣西科技大學(xué)BIM研究中心，柳州 545006;3.中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津 300308)

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南寧軌道交通3號(hào)線創(chuàng)業(yè)路站，位于廣西南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)創(chuàng)業(yè)路與振興路交叉路口，沿振興路東西向設(shè)置。車站為地下兩層單柱島式站臺(tái)形式的典型車站，外包總長為210m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7m，共設(shè)置4個(gè)出入口； 地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層，公共區(qū)總建筑面積為2 805 m2。創(chuàng)業(yè)路站具有地鐵車站作業(yè)面自然采光條件差、結(jié)構(gòu)主體尺寸與安裝圖紙存在偏差、各系統(tǒng)管線層疊密集、交叉作業(yè)的層面和工序多、專業(yè)配合接口多、設(shè)備重體積大運(yùn)輸通道狹窄、施工質(zhì)量要求高等典型特點(diǎn)。項(xiàng)目的BIM技術(shù)研究與應(yīng)用工作由中鐵十二局電氣化工程有限公司與廣西科技大學(xué)BIM研究中心聯(lián)合以“校企合作，產(chǎn)教融合”的模式開展。實(shí)現(xiàn)基于BIM的三維激光掃描及放樣技術(shù)、機(jī)電管線綜合深化設(shè)計(jì)、精裝修深化及應(yīng)用、可視化施工交底、安全消防疏散模擬、AR應(yīng)用、縮尺3D打印技術(shù)等十余項(xiàng)建造階段機(jī)電工程BIM技術(shù)應(yīng)用研究。更好地發(fā)揮BIM的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)智慧建設(shè)，智慧地鐵的美好愿景。

圖1 創(chuàng)業(yè)路站平面圖

圖2 項(xiàng)目BIM實(shí)施方案導(dǎo)則

2 BIM實(shí)施導(dǎo)則與建模標(biāo)準(zhǔn)

2.1 BIM實(shí)施導(dǎo)則

為了促進(jìn)BIM技術(shù)在本項(xiàng)目高效應(yīng)用，項(xiàng)目部吸取同類項(xiàng)目BIM應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，針對(duì)性制定了項(xiàng)目BIM實(shí)施導(dǎo)則(見圖2)，主要內(nèi)容包括工程概況及項(xiàng)目介紹、BIM項(xiàng)目實(shí)施現(xiàn)狀及必要性、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)和內(nèi)容等。其中確定在本項(xiàng)目開展精裝修深化及應(yīng)用、3D打印機(jī)房及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、利用Navisworks做施工交底動(dòng)畫、機(jī)電管線綜合、火災(zāi)模擬 Pyrosim、逃生疏散演練Pathfinder、三維掃描及BIM放樣機(jī)器人等十幾項(xiàng)BIM應(yīng)用研究。輔助項(xiàng)目各項(xiàng)工作開展，同時(shí)推動(dòng)BIM技術(shù)在本項(xiàng)目深入推廣，提高項(xiàng)目效益。

2.2 BIM建模標(biāo)準(zhǔn)

團(tuán)隊(duì)在總結(jié)近年來完成的各BIM項(xiàng)目建模及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，參考《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程施工信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》等行業(yè)各級(jí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，研制本項(xiàng)目BIM建模標(biāo)準(zhǔn)(見圖3)。本標(biāo)準(zhǔn)包含有模型的分類標(biāo)準(zhǔn)、建模精度標(biāo)準(zhǔn)、模型規(guī)定等。為BIM技術(shù)在項(xiàng)目的順利應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

圖3 項(xiàng)目BIM建模標(biāo)準(zhǔn)

3 BIM技術(shù)研究與應(yīng)用

為解決項(xiàng)目機(jī)電安裝中管線與設(shè)備確定位難、設(shè)計(jì)時(shí)各專業(yè)管線之間及各系統(tǒng)間碰撞多、管線放樣工作量大、精裝修方案優(yōu)化及施工計(jì)劃、文字描述或口頭講述的施工交底方式信息傳達(dá)不清晰準(zhǔn)確、緊急事故安全逃生方案優(yōu)化、建筑信息知識(shí)在項(xiàng)目成員普及度底、管線機(jī)房構(gòu)件安裝中構(gòu)件尺寸超限而運(yùn)送困難等問題，項(xiàng)目將BIM技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、AR技術(shù)等新興技術(shù)集成運(yùn)用于項(xiàng)目建造中，為解決各項(xiàng)目建造過程各項(xiàng)問題提供思路方法，促進(jìn)項(xiàng)目順利實(shí)施。

3.1 BIM模型搭建

團(tuán)隊(duì)根據(jù)本項(xiàng)目BIM建模標(biāo)準(zhǔn)，按照各專業(yè)CAD圖紙，利用Autodesk Revit 2016軟件搭建土建BIM模型(見圖4)和機(jī)電BIM模型(見圖5)。建模過程中一定要根據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，確保模型精度，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)作好記錄，并及時(shí)商量解決。

圖4 土建BIM模型

圖5 機(jī)電BIM模型

3.2 基于BIM的三維激光掃描及放樣技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是利用向被測(cè)對(duì)象發(fā)射激光束和接收由被測(cè)物發(fā)射回的激光信號(hào)獲取被測(cè)對(duì)象的空間坐標(biāo)信息[1]。將三維激光掃描技術(shù)生成的地鐵結(jié)構(gòu)竣工的點(diǎn)云模型與Revit軟件搭建的土建BIM模型疊合，對(duì)土建BIM模型進(jìn)行校正，使其成為與現(xiàn)場(chǎng)土建結(jié)構(gòu)相一致的信息化三維模型，為后期各項(xiàng)工作開展打下基礎(chǔ)?；谌S掃描技術(shù)的三維建模研究應(yīng)用有：Mao-hua LIU等講述采用三維激光掃描技術(shù)獲取的主體結(jié)構(gòu)點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為三維建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云配準(zhǔn)和點(diǎn)云降噪處理的過程[2]； 賈雪等基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取、處理與三維建模的理論[3-4]； 何建軍等在佘山深坑酒店項(xiàng)目中運(yùn)用三維激光掃描與BIM技術(shù)結(jié)合得到點(diǎn)云BIM模型[5]等。在研究理論及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，項(xiàng)目將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于校正由CAD圖紙搭建的土建BIM模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)體系吻合度，為BIM的管線設(shè)計(jì)優(yōu)化、放樣、精裝修等應(yīng)用點(diǎn)的實(shí)施提供精確的土建BIM模型。具體的應(yīng)用流程(見圖6)及實(shí)踐步驟如下：

圖6 三維激光掃描流程

(1)三維激光掃描

項(xiàng)目運(yùn)用天寶TX8三維激光掃描儀(見圖7)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全局掃描，獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的全部位置信息，獲得1∶1的點(diǎn)云模型(見圖8)。

圖7 天寶TX8三維激光掃描儀

圖8 整體三維點(diǎn)云圖

(2)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

經(jīng)過三維激光掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過Trimble RealWorks軟件可以生成點(diǎn)云局部模型(見圖9)，并對(duì)生成的點(diǎn)云局部模型進(jìn)行處理(見圖10)。Trimble RealWorks軟件可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云過濾、匹配顏色、多站自動(dòng)拼接、項(xiàng)目管理、測(cè)距、三維點(diǎn)云展示、橫縱斷面圖、超欠挖分析、三維空間分析、竣工數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)對(duì)比、三維建模、高清數(shù)碼影像、項(xiàng)目飛行瀏覽、錄像等應(yīng)用[6]，具有承載海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)且運(yùn)行速度快等特點(diǎn)，能展示高質(zhì)量三維效果。

圖9 點(diǎn)云局部模型

圖10 點(diǎn)云模型處理

(3)點(diǎn)云模型與土建BIM模型疊合校正

通過把處理好的點(diǎn)云模型導(dǎo)入到Revit軟件中(見圖11)，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)我們對(duì)模型進(jìn)行初步的對(duì)比檢查，若土建BIM模型與點(diǎn)云模型有碰撞沖突，就可以提前進(jìn)行模型校正，獲得一個(gè)精準(zhǔn)的土建BIM模型，為BIM本項(xiàng)目相關(guān)應(yīng)用開展提供精確模型基礎(chǔ)。

圖11 BIM模型修改

3.3 基于 BIM機(jī)電管線綜合深化設(shè)計(jì)

(1)機(jī)電管線綜合

在設(shè)計(jì)時(shí)，往往由于各專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題。機(jī)電管線綜合在不違背各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)愿意的基礎(chǔ)上，保證各系統(tǒng)使用功能不受影響[7-8]。BIM機(jī)電管線綜合深化設(shè)計(jì)是利用BIM結(jié)構(gòu)模型與設(shè)備管線BIM模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)而后進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程，是當(dāng)前BIM在建筑應(yīng)用中效益較高的應(yīng)用點(diǎn)。本項(xiàng)目引入BIM技術(shù)是為了解決機(jī)電工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、凈高要求高、工期趕等難題，為項(xiàng)目帶來效益，項(xiàng)目機(jī)電管線綜合技術(shù)流程如下(見圖12)：

圖12 機(jī)電深化流程

機(jī)電深化的具體步驟為：

1)將機(jī)電圖紙導(dǎo)入Revit 軟件中，移動(dòng)圖紙使軸網(wǎng)相互對(duì)齊定位，軟件中的CAD底圖作為依據(jù)，有利于加快建模速度與準(zhǔn)確性。

2)根據(jù)底圖并結(jié)合項(xiàng)目制定的BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)搭建各專業(yè)模型。本項(xiàng)目因機(jī)電工程工程量較大，模型精確度要求高等特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)采取分類建模的方式進(jìn)行建模，按照水暖電各個(gè)專業(yè)、各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分類，各類模型建完后按照標(biāo)高進(jìn)行合模，得到完整機(jī)電模型。

3)在完整的BIM模型上，通過Revit軟件導(dǎo)出NWC格式BIM模型文件，將上述文件導(dǎo)入Navisworks軟件中進(jìn)行碰撞檢查。通過碰撞檢測(cè)可以快速高效地發(fā)現(xiàn)機(jī)電模型與建筑模型之間碰撞的部位。軟件會(huì)自動(dòng)生成碰撞報(bào)告(見圖13)，并高亮顯示碰撞點(diǎn)(圖14)。將碰撞檢查報(bào)告向設(shè)計(jì)院及業(yè)主單位反饋，對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過BIM可視化平臺(tái)與碰撞檢查功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問題并進(jìn)行改正，節(jié)約施工效率和成本。

圖13 碰撞報(bào)告

圖14 碰撞點(diǎn)

(2)機(jī)電出圖

具體步驟：

1)在Revit中將各專業(yè)模型進(jìn)行劃分，分別創(chuàng)建獨(dú)立的視圖，并在視圖中打開相應(yīng)的專業(yè)視圖;

2)對(duì)機(jī)電模型的管道系統(tǒng)名稱，管件尺寸，標(biāo)高，水平距離等信息進(jìn)行標(biāo)注;

3)把標(biāo)注好的模型視圖在Revit軟件中進(jìn)行導(dǎo)出處理。把導(dǎo)出的圖紙?jiān)贑AD中進(jìn)行比例調(diào)整，完成出圖。

(3)小結(jié)

通過對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)，利用Navisworks軟件碰撞檢查功能，創(chuàng)業(yè)路車站解決實(shí)際碰撞達(dá)350余處； 利用Fuzor軟件進(jìn)行可視化漫游發(fā)現(xiàn)并同設(shè)計(jì)院反饋設(shè)計(jì)問題69處，有效減少因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤造成的工程返工，大大提高項(xiàng)目效益。

3.4 基于BIM放樣技術(shù)應(yīng)用

BIM放樣技術(shù)是BIM技術(shù)與測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，是BIM技術(shù)在行業(yè)推廣和發(fā)展的產(chǎn)物，放樣機(jī)器人的應(yīng)用，致力于提高施工放樣速度和放樣精度，減少放樣人員投入降低工程造價(jià)。目前基于BIM放樣的應(yīng)用有：郭偉利用BIM放樣機(jī)器人對(duì)蝶形建筑地磚放置點(diǎn)快速放樣應(yīng)用[9]； 劉駿等基于BIM放樣機(jī)器人在裝飾施工天花吊桿定位中的應(yīng)用[8]等，但目前將BIM放樣機(jī)器人應(yīng)用于地鐵項(xiàng)目較少?；谏鲜鰬?yīng)用原理，本項(xiàng)目將BIM與自動(dòng)放樣機(jī)器人相結(jié)合應(yīng)用于機(jī)電安裝工程中，為解決項(xiàng)目放樣工作量大、精度高等問題，提高項(xiàng)目效益。具體的實(shí)施流程如圖15。

圖15 基于BIM放樣流程圖

(1)前期準(zhǔn)備：

全站儀主機(jī)(見圖16)：用于指示、測(cè)量放樣點(diǎn)位的設(shè)備，其放大倍率： 32倍； 測(cè)角精度： 2s； 測(cè)距精度： 1mm； 高速測(cè)距精度： 2mm。

外業(yè)平板電腦(見圖17)：即手持終端，導(dǎo)入BIM模型后，用于控制、選擇測(cè)量或放樣點(diǎn)，可直觀連接和設(shè)置全站儀。

圖16 全站儀主機(jī) 圖17 平板電腦

Trimble Field Link軟件：連接內(nèi)業(yè)到外業(yè)BIM到現(xiàn)場(chǎng)； 可視化放樣、采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、計(jì)算誤差、輸出工作報(bào)告、拍攝實(shí)時(shí)視頻等。

基于Revit及CAD的測(cè)量及放樣點(diǎn)位插件：把點(diǎn)位在模型中選取并設(shè)置完成，導(dǎo)出到Trimble Field Link軟件，操作軟件可指揮機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)放樣。

(2)基于BIM放樣點(diǎn)設(shè)置

在Revit中設(shè)置放樣點(diǎn)(見圖18)，并將這些放樣點(diǎn)和模型導(dǎo)入到專業(yè)平板電腦，通過Trimble Field Link軟件(見圖19)，可以與放樣機(jī)器人進(jìn)行通訊連接，指導(dǎo)放樣機(jī)器人在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣工作。其中導(dǎo)入儀器的數(shù)據(jù)文件共有3個(gè)模型數(shù)據(jù)、放樣點(diǎn)數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)數(shù)據(jù)[10]。模型數(shù)據(jù)可以由Revit以DXF格式導(dǎo)出； 放樣點(diǎn)數(shù)據(jù)是由基于Revit平臺(tái)的Trimble Field Link插件所創(chuàng)建； 控制點(diǎn)數(shù)據(jù)可以在Revit與儀器中創(chuàng)建。

注：如果開機(jī)10s鐘沒有進(jìn)行操作，儀器將進(jìn)入休眠模式。如要返回到選擇模式，請(qǐng)按觸發(fā)鍵。圖20 操作界面

圖18 Revit中設(shè)置放樣點(diǎn)

圖19 BIM模型導(dǎo)入

(3)現(xiàn)場(chǎng)儀器就位

1)安置儀器

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)和放樣點(diǎn)的位置，選定放樣機(jī)器人架設(shè)位置，使其測(cè)設(shè)較多點(diǎn)位。穩(wěn)定安置儀器會(huì)提高測(cè)量精度，使您最大程度地利用 Trimble RTS 系列全站儀的精密測(cè)量特性。

2)儀器的開機(jī)

按觸發(fā)鍵開機(jī)。儀器一開機(jī)，選擇模式菜單便出現(xiàn)在盤右顯示屏上(見圖20)。如果已經(jīng)激活了 PIN 安全代碼，您需要解鎖儀器，然后才能繼續(xù)。

3)整平

選擇了安裝/整平后，盤右顯示屏將顯示出電子氣泡。在比例為1： 250的顯示屏，旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使水泡居中； 改變比例，重復(fù)上述操作，直至水泡不再移動(dòng)。

(4)放樣點(diǎn)位

通過對(duì)多個(gè)可視基準(zhǔn)點(diǎn)聚焦計(jì)算出儀器在空間的位置及與放樣點(diǎn)的距離。選擇模型中已標(biāo)記出的放樣點(diǎn)，通過激光，在對(duì)應(yīng)位置處放樣出點(diǎn)位并做相應(yīng)標(biāo)記。根據(jù)點(diǎn)位位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作(見圖21、22)。項(xiàng)目通過BIM放樣機(jī)器人綜合放樣應(yīng)用，測(cè)量員平均每天放樣點(diǎn)數(shù)達(dá)到500個(gè)，大大提高工作效率，節(jié)省項(xiàng)目工期，同時(shí)放樣精度高，精度誤差可以控制在毫米級(jí)，為項(xiàng)目精益建造發(fā)展注入新帶來動(dòng)力。

圖21 現(xiàn)場(chǎng)操作圖

圖22 放樣機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)定位

3.5 精裝修深化及應(yīng)用

地鐵裝飾工程具有功能性要求高、各專業(yè)配合協(xié)同工作量大的特點(diǎn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用能使地鐵裝飾工程更加順利高效實(shí)施。精裝修作為建造階段重要的部分，就傳統(tǒng)的施工方法而言，精裝修圖紙具有繪制效率低、錯(cuò)誤點(diǎn)、遺漏點(diǎn)不易被發(fā)現(xiàn)等問題，而二維圖紙不能直觀展示的缺點(diǎn)，在此情況下團(tuán)隊(duì)決定通過采用BIM技術(shù)，利用其可視化、協(xié)同性、可模擬的特點(diǎn)，開展基于BIM地鐵精裝修深化應(yīng)用研究(具體實(shí)施見圖23)，致力解決傳統(tǒng)工藝存在的問題，提高工作效率，縮短工期。

圖23 精裝修流程圖

首先，根據(jù)裝飾裝修要求，利用Revit軟件完成精裝修模型的搭建，實(shí)現(xiàn)各部位精準(zhǔn)布置。將精裝修二維圖紙以三維形式展現(xiàn)出來，讓項(xiàng)目各參與方能輕松讀懂設(shè)計(jì)理念，改善溝通環(huán)境，提高信息準(zhǔn)確應(yīng)用與表達(dá)，便于各方間信息傳遞與交流，提高工作效率，達(dá)成協(xié)同溝通。

其次，將Revit精裝修模型導(dǎo)入Lumion軟件中，通過BIM技術(shù)的可模擬性，設(shè)置模型的構(gòu)件參數(shù)，進(jìn)行精裝修場(chǎng)景模擬演示，提高實(shí)際體驗(yàn)感，讓施工管理人員真實(shí)體驗(yàn)整體效果。通過修改相關(guān)構(gòu)件參數(shù)，即可及時(shí)解決在模擬中發(fā)現(xiàn)的問題。

最后，為豐富各個(gè)參與項(xiàng)目人員的體驗(yàn)感，將Revit模型導(dǎo)入Lumion軟件中，導(dǎo)出全景圖，導(dǎo)入720云平臺(tái)，通過分享的二維碼即可進(jìn)行項(xiàng)目全景預(yù)覽。另外，將BIM精裝修模型導(dǎo)入Fuzor軟件中，可應(yīng)用HTC VIVE終端在模型中進(jìn)行參觀，讓各決策方身臨其境地從任意角度、任意視角通過漫游來觀察和體驗(yàn)不同方案精裝修整體效果(見圖24-25)通過討論選出最完善的方案，最大化地優(yōu)化施工計(jì)劃，避免二次施工，降低成本，保障工程質(zhì)量。

圖24 站廳層精裝修效果圖

圖25 站臺(tái)層精裝修效果圖

3.6 基于BIM的可視化施工交底

傳統(tǒng)項(xiàng)目管理中以文字描述或口頭講述進(jìn)行施工交底的信息傳達(dá)方式容易造成信息傳達(dá)不準(zhǔn)確、現(xiàn)場(chǎng)施工人員理解不透徹等問題。隨著信息時(shí)代的到來，三維可視化交底能夠以清晰的動(dòng)畫方式逼真形象地展示施工過程及效果，能夠有效解決傳統(tǒng)交底方式的缺點(diǎn)。Reza Zaker等講述了項(xiàng)目協(xié)作中可視化的作用[11]，幾年國內(nèi)基于三維可視化交底研究應(yīng)用中，侯春明等從混凝土施工、養(yǎng)護(hù)等角度講述了施工方案三維可視化技術(shù)交底的作用[12-13]，郜建忠等以客運(yùn)專線48m簡(jiǎn)支梁節(jié)段拼裝施工可視化交底為例講述了可視化能夠加快施工進(jìn)度、保證工程質(zhì)量、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的效果[14]。為了使現(xiàn)場(chǎng)施工人員更好地理解施工交底的內(nèi)容，團(tuán)隊(duì)決定使用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化施工交底。具體做法如下：

(1)運(yùn)用Revit軟件，根據(jù)需要交底的內(nèi)容進(jìn)行模型的搭建，搭建出相關(guān)工序、工藝流程的模型(見圖26)。

圖26 根據(jù)施工工藝流程搭建Revit模型

(2)將建好的RVT格式的模型導(dǎo)出為NWC格式文件，用Navisworks即可打開。在施工單位各專業(yè)人員的指導(dǎo)下，根據(jù)施工工藝流程和施工要求，進(jìn)行施工模擬動(dòng)畫制作，動(dòng)畫包括施工材料要求、施工工藝動(dòng)畫演示、工藝重點(diǎn)難點(diǎn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，動(dòng)畫制作完成后，導(dǎo)出AVI格式視頻(見圖27)。

(3)將導(dǎo)出的視頻用繪聲繪影、Adobe Premiere等軟件進(jìn)行剪輯、加字幕說明步驟(見圖28、29)。

通過利用Navisworks制作的動(dòng)畫給現(xiàn)場(chǎng)施工工人進(jìn)行交底，信息傳達(dá)相較傳統(tǒng)紙質(zhì)交底更加簡(jiǎn)單易懂，更準(zhǔn)確。切合實(shí)際的技術(shù)交底動(dòng)畫可以讓實(shí)際操作的工人知道他所負(fù)責(zé)的工序應(yīng)該注意什么問題，會(huì)出現(xiàn)什么樣的質(zhì)量通病問題，從而避免那些低級(jí)的質(zhì)量問題，降低返工量，減少施工成本，提高施工質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際實(shí)施情況表明，基于BIM的可視化施工交底提高了工程質(zhì)量和施工效率。

圖27 施工交底動(dòng)畫制作

圖28 施工交底動(dòng)畫剪輯

圖29 已完成的施工交底視頻

3.7 基于BIM的安全消防疏散模擬

圖30 操作流程圖

圖31 火災(zāi)模擬動(dòng)畫

地鐵站具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹窄、通地出口少、人流密集、逃生路線復(fù)雜等特點(diǎn)[15]。突發(fā)火災(zāi)時(shí)，在最短時(shí)間內(nèi)將站內(nèi)人員安全疏散是確保人員安全的關(guān)鍵。當(dāng)前研究中，王婷等講述了基于BIM的火災(zāi)模擬與安全疏散分析[16]； 鄧?yán)誓莸纫砸詮V西百色某干部學(xué)院圖書館為實(shí)例研究火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣擴(kuò)散、溫度分布及能見度對(duì)人員疏散逃生的影響[17]等?；谇叭搜芯炕A(chǔ)，本項(xiàng)目運(yùn)用Pathfinder及Pyrosim軟件，開展不同火災(zāi)場(chǎng)景人員安全疏散研究(見圖30)，針對(duì)不同施工階段地鐵車站施工人員進(jìn)行消防疏散模擬(見圖31)，分析人員是否能在規(guī)定火災(zāi)疏散時(shí)間內(nèi)抵達(dá)安全區(qū)域，在指導(dǎo)各參建單位進(jìn)行施工應(yīng)急疏散演練，以及項(xiàng)目安全施工措施，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

(1)火災(zāi)模擬 Pyrosim(圖31)

(2)逃生疏散演練

把Revit模型導(dǎo)出DWG格式文件，并導(dǎo)入Pathfinder，根據(jù)各個(gè)施工階段的作業(yè)范圍及逃生路線，布置逃生環(huán)境，點(diǎn)擊開始，數(shù)據(jù)分析，生成逃生數(shù)據(jù)，包括(人流量、逃生時(shí)間、奔跑時(shí)間)，生成逃生模擬視頻。

通過Pathfinder及Pyrosim軟件進(jìn)行消防疏散模擬演練(見圖32)，可達(dá)到如下三種預(yù)期效果：

(1)根據(jù)施工方提供的精裝修圖紙中逃生指標(biāo)的指示，在模型內(nèi)布置逃生路線，并在最遠(yuǎn)端放置人員，模擬測(cè)試站內(nèi)最遠(yuǎn)端人員用正常逃生速度移動(dòng)到安全區(qū)域所需的時(shí)間，以判斷該逃生路線的可行性。

(2)在保證最遠(yuǎn)端人員用正常逃生速度移動(dòng)到安全區(qū)域的逃生時(shí)間小于最佳逃生時(shí)間的情況下，模擬測(cè)試本站內(nèi)可容納的最大人流量。

(3)在未確定逃生線路的情況下，將人員放置于最遠(yuǎn)端，讓其在模型內(nèi)進(jìn)行逃生模擬。最遠(yuǎn)端人員自主選擇的逃生路線即為最短逃生路線。

圖32 消防模擬演練

3.8 AR應(yīng)用

AR技術(shù)是新興的技術(shù)，王廷魁等通過分析BIM與AR的實(shí)踐應(yīng)用認(rèn)為 AR 技術(shù)可以將 BIM 模型和信息無縫融合到真實(shí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn) BIM與現(xiàn)場(chǎng)人員之間的實(shí)時(shí)交互并對(duì)完成施工任務(wù)起到指導(dǎo)作用[18]。在此情況下，為給項(xiàng)目帶來更大效益，團(tuán)隊(duì)將BIM與AR結(jié)合應(yīng)用與項(xiàng)目建造階段，通過視+AR平臺(tái)(見圖33)，制作AR三維激光掃描儀操作演示、放樣機(jī)器人操作演示、滅火器使用教程(見圖34)及施工進(jìn)場(chǎng)安全交底。

圖33 視+AR平臺(tái)

圖34 滅火器使用教程

團(tuán)隊(duì)將各操作演示教程壓縮成ZIP格式，登錄視+AR官網(wǎng)，使用視+AR提供的編輯器工具制作應(yīng)用。在視+AR提供的編輯器工具中(見圖35)，為操作演示教程設(shè)置對(duì)應(yīng)的標(biāo)題、描述和邀請(qǐng)碼，并上傳以ZIP格式壓縮的操作演示教程，完成AR應(yīng)用的創(chuàng)建。將AR應(yīng)用上傳至企業(yè)云端，工人通過APP掃描對(duì)應(yīng)物品便可在移動(dòng)端設(shè)備上即時(shí)查看相關(guān)操作演示視頻，起到安全指導(dǎo)的作用。

圖35 視+AR編輯器界面

3.9 縮尺3D打印技術(shù)

在建造生產(chǎn)一線了解到，建筑大型設(shè)備機(jī)房在進(jìn)行裝配式施工過程中，常出現(xiàn)設(shè)備、管件尺寸超限，無法順利運(yùn)送進(jìn)機(jī)房等現(xiàn)象。所以團(tuán)隊(duì)嘗試使用3D打印技術(shù)，打印縮尺模型推演安裝工藝，解決難題。3D打印技術(shù)運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。史玉升等結(jié)合國內(nèi)外3D打印技術(shù)的發(fā)展論述了3D打印數(shù)據(jù)交換格式及數(shù)據(jù)處理軟件架構(gòu)的新發(fā)展[19]。3D打印技術(shù)用于本項(xiàng)目機(jī)電安裝中大量打印復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，在對(duì)節(jié)點(diǎn)體現(xiàn)、立體化效果上有較大的優(yōu)勢(shì)，有助于施工人員對(duì)于復(fù)雜安裝工藝的理解。

具體的操作步驟(見圖37)：在Revit及犀牛等三維建模軟件中搭建三維模型，將模型導(dǎo)出FBX格式文件，將導(dǎo)出的FBX格式文件導(dǎo)入進(jìn)3DMax軟件中進(jìn)行精修復(fù)，待修復(fù)完成后導(dǎo)出STL格式文件，即適合我們3D打印機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件——UP Sudio 軟件的特定格式文件。最后將其拖入3D打印軟件UP Studio中，進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)整，適當(dāng)比例縮放，旋轉(zhuǎn)以及水平方向等操作后，待軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算打印模型所需時(shí)間和材料用量后，通過USB接口將數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)打印機(jī)中，驅(qū)動(dòng)打印機(jī)開始工作，等待打印完成后取出模型即可。用打印的構(gòu)件進(jìn)行機(jī)房裝配方案模擬，分析方案可行性，推導(dǎo)出較優(yōu)方案，有效減少機(jī)房裝配返工。

圖36 機(jī)房3D打印模型

圖37 3D打印流程

通過縮尺3D打印技術(shù)，無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，裝配縮小型機(jī)房，指導(dǎo)施工，從而減少由于施工過程中的錯(cuò)誤帶來的重復(fù)拆裝，極大地縮短工期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，并具有更高的打印精度，有效解決機(jī)房設(shè)備安裝效率低下問題。

4 總結(jié)

本項(xiàng)目引入BIM技術(shù)，開展了基于BIM的三維激光掃描及放樣技術(shù)、機(jī)電管線綜合深化設(shè)計(jì)、精裝修深化及應(yīng)用、可視化施工交底、安全消防疏散模擬等建造階段機(jī)電工程BIM技術(shù)應(yīng)用研究，對(duì)地鐵車站作業(yè)面自然采光條件差、結(jié)構(gòu)主體尺寸與安裝圖紙存在偏差、各系統(tǒng)管線層疊密集、交叉作業(yè)的層面和工序多、專業(yè)配合接口多、設(shè)備重體積大運(yùn)輸通道狹窄、施工質(zhì)量要求高等問題提供新的解決方法。BIM技術(shù)在項(xiàng)目成功運(yùn)用，極大程度地縮短工期，降低成本，同時(shí)也為今后其他項(xiàng)目開展BIM實(shí)施應(yīng)用積累更多的經(jīng)驗(yàn)。