陳兆虎

（江蘇省設(shè)備成套股份有限公司，江蘇南京 210036）

0 引言

BIM技術(shù)最早起源于20世紀(jì)末的美國(guó)，在歐美以及日本等地得到了快速發(fā)展。BIM技術(shù)作為高效的建筑信息模型技術(shù)，貫穿于工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建筑、運(yùn)營(yíng)管理等全生命周期階段，是一種螺旋式的智能化設(shè)計(jì)過程[1]，同時(shí)BIM技術(shù)的各類軟件（Civil3D、Revit、Navisworks、Fuzor等）可以為建筑各階段的不同專業(yè)搭建三維協(xié)同可視化平臺(tái)，成為建筑全生命周期中的樞紐。作為新興的建筑技術(shù)，BIM技術(shù)在全國(guó)各地得到了各級(jí)政府部門以及相關(guān)單位的大力支持和普及應(yīng)用，例如上海中心、中國(guó)尊等大型建筑工程項(xiàng)目都采用了BIM技術(shù)。利用BIM技術(shù)的各項(xiàng)軟件，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)階段進(jìn)行全方面的精細(xì)化管理，可以極大地減少施工過程中所存在的問題，為業(yè)主、施工單位、監(jiān)理單位提供高效率的技術(shù)支持，使施工資源、施工時(shí)間等得到更高效的利用。因此，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)施工全過程進(jìn)行信息化、數(shù)據(jù)化處理和施工動(dòng)態(tài)模擬等，能夠在很大程度上解決當(dāng)前施工中存在的問題，并且能夠有效地對(duì)項(xiàng)目各個(gè)管理階段進(jìn)行精細(xì)化管理，在保證施工進(jìn)度和安全的基礎(chǔ)上，極大地降低施工成本，并為工程質(zhì)量提供保障。Revit和Fuzor都是BIM技術(shù)中常用的軟件，其中Revit為三維建模軟件，廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目的前期建模。Fuzor是Revit軟件常用的一款插件，兩個(gè)軟件的有效配合使用可以更加直觀真實(shí)地展示三維模型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)畫模擬、4D施工模擬等功能。

本文以南通通海危險(xiǎn)品箱堆場(chǎng)工程RTG跑道為例，先應(yīng)用Revit軟件創(chuàng)建項(xiàng)目三維模型，再輔以Fuzor軟件模擬施工動(dòng)畫，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)于提高現(xiàn)場(chǎng)施工管理水平和指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化施工具有重要意義。

1 工程概況

南通通海危險(xiǎn)品箱堆場(chǎng)工程地處南通市海門經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、新通海沙河段北岸、蘇通大橋下游側(cè)，其上游距蘇通大橋約3.0 km，具體位置在已建成并投入運(yùn)營(yíng)的南通港通海港區(qū)中作業(yè)區(qū)一期工程后方陸域緯一路至緯二路之間，經(jīng)五路往東第二塊堆場(chǎng)。該堆場(chǎng)項(xiàng)目緊臨長(zhǎng)江，平面布置呈長(zhǎng)方形，并通過緯一路和緯二路與一期工程連接，未來主要用于危險(xiǎn)品箱的存放。堆場(chǎng)陸域總面積9.18萬m2，東西方向長(zhǎng)333 m，南北方向縱深285 m。建設(shè)任務(wù)主要有危險(xiǎn)品箱堆場(chǎng)、道路、調(diào)節(jié)沉淀池、污水收集池以及其他輔助設(shè)施等。RTG跑道共有4組8條，每條長(zhǎng)234 m、寬1.5 m，分別由級(jí)配碎石層、5.5%水泥穩(wěn)定碎石基層、C15素混凝土墊層及C35鋼筋混凝土面層組成，各結(jié)構(gòu)厚度如表1所示。

表1 RTG跑道斷面結(jié)構(gòu)類型

2 BIM軟件介紹

本文應(yīng)用到的BIM軟件主要有AutoDesk公司研發(fā)的Revit軟件和用于4D施工模擬的Fuzor軟件，二者主要有如下特點(diǎn)。

2.1 保證信息的完整性

在進(jìn)行工程施工管理時(shí)應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確地將施工的所有數(shù)據(jù)信息收集在一起并保存，完整的數(shù)據(jù)信息對(duì)于工程項(xiàng)目施工的質(zhì)量管控起著十分重要的作用，是項(xiàng)目管理人員進(jìn)行施工管理的重要依據(jù)，所以完整的項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息非常重要。

2.2 具有三維可視化功能

BIM技術(shù)建立的模型是一個(gè)信息集成平臺(tái)，具有三維可視化功能，其信息的儲(chǔ)存和傳遞都較為便捷，用戶可以直觀地對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。利用信息模型可以很直觀地看到RTG跑道各個(gè)部位以及各個(gè)構(gòu)件的尺寸、材料等參數(shù)，從而能夠更加便捷地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，避免出現(xiàn)一些不必要的施工問題，從而有效提升施工效率。

2.3 Fuzor的主要功能

Fuzor軟件是針對(duì)BIM技術(shù)開發(fā)的一款全能型VR插件，但又不僅僅是做VR這么簡(jiǎn)單。該軟件能夠與本文核心建模軟件Revit雙向?qū)崟r(shí)互通，在工程內(nèi)部虛擬漫游的同時(shí)，完成細(xì)部構(gòu)件信息查看及構(gòu)件碰撞檢測(cè)，在施工階段可以載入機(jī)械設(shè)備等模擬現(xiàn)場(chǎng)施工動(dòng)畫，編制進(jìn)度計(jì)劃，同時(shí)可以借助外接設(shè)備進(jìn)行VR漫游以及實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度比對(duì)，一旦發(fā)現(xiàn)進(jìn)度滯后可采取必要措施進(jìn)行趕工。

3 三維模型制作與模擬

RTG跑道每條長(zhǎng)234 m，施工中不能一次澆筑完成，需要分倉(cāng)分段澆筑?？紤]到采購(gòu)的鋼筋每根長(zhǎng)為12 m，結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度為5 cm，為最大程度地發(fā)揮鋼筋使用價(jià)值，節(jié)約施工成本，加快施工進(jìn)度，會(huì)同設(shè)計(jì)單位確定分倉(cāng)分段施工澆筑長(zhǎng)度為6.1 m，這樣每根12 m長(zhǎng)成品鋼筋就可以作為每倉(cāng)澆筑的兩根縱向鋼筋。以此為依據(jù)，縱向長(zhǎng)邊側(cè)模長(zhǎng)度確定為6.3 m（便于縱向長(zhǎng)邊模板和短邊橫向模板連接固定），短邊橫向側(cè)模長(zhǎng)為1.5 m。結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，應(yīng)用Revit軟件分別創(chuàng)建RTG跑道結(jié)構(gòu)模型及模板等其他輔助件族。

3.1 結(jié)構(gòu)創(chuàng)建

應(yīng)用Revit軟件，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙繪制RTG跑道結(jié)構(gòu)三維模型，如圖1所示。

圖1 RTG跑道三維模型

3.2 族應(yīng)用

結(jié)合本工程項(xiàng)目的具體情況，應(yīng)用Revit中的族庫文件系統(tǒng)[2]，分別繪制RTG跑道模板及配套輔助構(gòu)件。相應(yīng)的模板及構(gòu)配件參數(shù)具體如表2所示。

表2 模板及構(gòu)配件庫

4 工程應(yīng)用

應(yīng)用Revit軟件繪制而成的RTG跑道三維可視化模型、鋼筋模型如圖2和圖3所示。

圖2 RTG跑道三維可視化模型

圖3 RTG跑道鋼筋模型

將Revit軟件繪制完成的三維模型鏈接到Fuzor軟件中顯示，可進(jìn)行施工漫游，也可進(jìn)行動(dòng)畫制作模擬、4D施工模擬，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，進(jìn)行相關(guān)的系統(tǒng)操作，服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)施工管理。

4.1 單倉(cāng)施工動(dòng)畫模擬

將用Revit軟件繪制的單倉(cāng)（長(zhǎng)6 100 mm、寬1 500 mm）導(dǎo)入Fuzor軟件，應(yīng)用Fuzor軟件自有材質(zhì)庫，加載相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備，制作三維動(dòng)畫，模擬現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程，如圖4所示。輔助對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工班組的技術(shù)交底，能夠讓施工班組更清晰地了解RTG跑道相應(yīng)施工工藝流程和質(zhì)量管控要點(diǎn)，避免因?yàn)閷?duì)施工工藝流程不熟悉、管控要點(diǎn)不清楚，顛倒施工先后順序，導(dǎo)致不必要的返工，影響施工進(jìn)度。

圖4 Fuzor三維施工動(dòng)畫模擬

4.2 4D施工模擬

Fuzor軟件還可以編排施工進(jìn)度計(jì)劃，鏈接相應(yīng)的施工單元，直接模擬施工動(dòng)畫。同時(shí)，可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)程來創(chuàng)建實(shí)際進(jìn)度，然后在計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度間隨意切換，甚至可以將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度分別設(shè)置成兩個(gè)獨(dú)立窗口，進(jìn)行可視化對(duì)比（圖5），還可以將可視化對(duì)比輸出成動(dòng)畫，方便直觀地獲取完成部分的工程量，以便更好地計(jì)劃剩余任務(wù)；也可直觀地發(fā)現(xiàn)兩者存在的差異，實(shí)際進(jìn)度較計(jì)劃進(jìn)度滯后或提前了多少，以便項(xiàng)目部及時(shí)作出調(diào)整，采取應(yīng)對(duì)措施。

圖5 實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度模擬比對(duì)圖

4.3 fzm文件輸出

Fuzor可以將同步的模型文件導(dǎo)出為一個(gè)可以在手機(jī)終端查詢的fzm虛擬現(xiàn)實(shí)文件（圖6），導(dǎo)入手機(jī)Fuzor-Mobile App，方便現(xiàn)場(chǎng)管理人員和施工班組長(zhǎng)隨時(shí)查詢，輔助管理人員進(jìn)行質(zhì)量控制、過程驗(yàn)收，相較以往的二維圖更直觀、便捷，攜帶更方便，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)管理效率。

圖6 模型Fuzor-Mobile界面

5 總結(jié)與展望

本文運(yùn)用BIM技術(shù)常用的Revit軟件進(jìn)行三維建模，繪制堆場(chǎng)RTG跑道三維模型圖以及澆筑施工所需的模板和輔助構(gòu)建的族。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用Fuzor軟件模擬施工過程，輔助技術(shù)交底。通過編排的施工進(jìn)度計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)度的比對(duì)，直觀地跟蹤現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度，提醒管理人員及時(shí)采取相應(yīng)的趕工措施；同時(shí)導(dǎo)入手機(jī)Fuzor-Mobile App中用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體檢查與驗(yàn)收，讓施工管理人員及作業(yè)人員對(duì)施工構(gòu)筑物更有立體感，在建模初期就排除圖紙問題，避免傳統(tǒng)施工過程中因二維圖紙的局限性導(dǎo)致的返工，加快施工進(jìn)度。

本文僅聚焦于BIM在施工過程技術(shù)交底及現(xiàn)場(chǎng)管理中的三維可視化應(yīng)用，鑒于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)設(shè)備的制約，未能實(shí)現(xiàn)三維模型的VR漫游；另外，基于BIM的圖紙審查、進(jìn)度控制、造價(jià)控制等還有待進(jìn)一步研究。