基于BIM的建筑施工方案可视化模拟优化与实践（论文）.pdf

． 堡 堕 基 于 B IM 的 建 筑 施 工 方 案 可 视 化 模 拟 优 化 与 实 践 孙 婷 上海建工集团工程研究总院 上海 201114 摘要 ：通过对各种建筑施工方案可视化模拟技术进行对比分析，指出了现有技术的不足。同时以上海中心大厦工程为 例。通过建立精确的BIM模型。并与现有3DS MAX动画技术结合，发挥两者技术优势．实现了优化的基于BIM的建筑施 工方案可视化模拟，为施工方案的优化以及技术交底提供了更为真实化的模拟手段。 关键词：施工方案模拟；BIM；施工动画；可视化；虚拟现实 中图分类号：TU17 文献标志码：A DOI：10．141444．cnki．jzsg．2017．05．048 Optimization and Practice on Construction Scheme Visualization Simulation Based on BIM SUN Ting Engineering General Institute of Shanghai Construction Group Shanghai 201114 0 引 言 建筑施工方案可视化模拟技术是一种仿真技术。通过 这一技术，可 以将施工方案以三维动态的方式直观地展示 出来 ，改变了原来平面的、静止的施工方案表现手段。对 于复杂的建筑工程施工来说 ，这一技术可以为施工方案的 编制者、决策者提供更为便捷、高效的辅助。所谓三维可 视化模拟技术，其本质就是通过计算机的运算和处理，建 立三维物体造型并使该物体在三维空间运动。从最初的三 维物体造 型发展到 目前的虚拟现实技术，在三维模拟的建 立手段、计算方法 以及三维真实效果等方面，技术发展 日 新月异。 1 建 筑 施 工方 案 可 视 化 模 拟 现 有 技 术 及 其 不 足 建筑施工方案可视化模拟技术的发展在我 国已有 10多 年，从最初的FLASH二维平面动画模拟技术 (图1)逐步发 展到以3DS MAX为代表的三维动画模拟技术。随着技术的 发展以及建筑工程复杂程度的提高，二维施工动画很难满 足实际需求 ，目前更多的是用在PPT演示文稿中，针对一 些简单的工艺进行描述 。而三维施工方案模拟技术在建筑 施工领域的应用 日益广泛，在施工企业的竞标 以及施工管 理 等方面都发挥 了重要作用 ，上海中心大厦工程就专 门制 作了施工方案三维动画 (图2)。 这期 间，PKPM等国内软件公司开发了针对建筑工程 施工现场的专 门动画制作软件 (图3)，简化 了软件入手难 度 ，但其效果与3DS MAX等专业动画制作软件仍有差距。 睡 I-—一 ——1● 图1 FLASH制作的二维滑模 图2 上海中心大厦施工方案三维 施工动画演示 动画演示 近年来，BIM技术在建筑业掀起了一场巨大变革。BIM 以三维数字技术为基础 ，集成 了建筑工程项 目各种相关信 息的工程 数据模型 ，是对 工程 项 目设施实体与功能特性 的数字化表达。BIM可 以进行3D可视化施工模拟，如果整 合施工进度后 ，就可以实现4D施工模拟 (图4)：再进 一 步 ，在整合成本信息后，可 以实现5D施工模拟 。BIM软件 不少具有动画模拟的功能，如常用的Navisworks等[1 】。 图3 利用PKPM~jUj作的某地铁 图4 利用Navisworks进行的某 枢纽动画演示实例 项目4D施工模拟 BIM可视化施工模拟 ，即虚拟建造的优点在于其基础 模型的精度与实物 的吻合度提高了，这样模拟 的真实度就 可以得到保证 。根据建筑 的不同实施阶段，其BIM模型的 深度可分为LODIO0(方案设计阶段 )、LOD200(初步设 计阶段 )、LOD300(施工设计阶段 )、LOD400(施工深 建筑i T·JR39~·m5a 171 1 l 孙 婷 ： 基于BlM的建筑施工方案可视化模拟优化与实践 化 阶段 )以及LOD500(竣工运维阶段)。在这方面 ，以 前利用3DS MAX建立的模型精度与之相比，差距就 比较大 了。因此 ，当需要表达一些细部的施工工艺时，采用BIM 模型更为精准可靠 。 但 目前采用Navisworks等BIM软件实施的施工方案可视 化模拟也存在明显的不足，即渲 染效果无法与3DS MAX等 软件媲美，BIM动 画呈现的效果大多画面灰暗、场 景真实 感差，这些都影响了动画模拟的可视化效果。 2 基 于 BIM的 建 筑 施 工 方 案 可 视 化 演 示 优 化 探 索 针对 目前存在 的各种 三维可视化施 工方 案模拟技术 的优缺 点，我们尝试基于BIM模型进行优化 ，并采用3DS MAX等软件进行施工动画制作 。通过探索和实践，成功实 现 了BIM施工动画的优化 。整个施工方案三维可视化模拟 的基础模型采用BIM软件建立，如建筑、结构 、机 电模型 采用Autodesk Revit系列软件建立 ，钢结构模型可以采用更 为专业的钢结构三维深化设计软件Tekla建立，造型复杂的 幕墙则可以借助Rhino犀牛软件建模。 充分利用 不同BIM软件 的特性和优 点 ，可 以更为便 捷 、准确地完成建模工作。同时，建立专门的族 (family) 模型，形成族库，便于今后快速 建模 。塔吊、施工 电梯、 泵车等施工设施也应建立相应的族模型。族模型的建立应 尽量采用参数化方式，以提高效率，比如我们采用参数化 手段建立的超高层建筑钢