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)展與計算機軟件的不斷迭代更新，使信息化手段越來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)在建筑項目的工程設(shè)計、施工階段就已經(jīng)借助建筑信息化的手段來進行工程項目的設(shè)計和各專業(yè)之間的協(xié)同工作來達到減少資源浪費、提高經(jīng)濟效益的目的。

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)達和魯班等的系列軟件，而廣聯(lián)達和魯班系列軟件側(cè)重于算量。AutoDesk 公司的 Revit 系列軟件不僅能夠進行算量并且在三維顯示、機電管綜碰撞檢測、修改、深化設(shè)計與協(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)合來說明 BIM+Fuzor 技術(shù)在工程項目設(shè)計、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)合的綜合性平臺級軟件，它主要優(yōu)點在于能夠?qū)⒒?BIM 的模型轉(zhuǎn)化成附著有詳細數(shù)據(jù)信息的 VR 場景視圖，并且可以在場景視圖和 BIM 模型之間進行同步的數(shù)據(jù)修改。這樣在建筑工程項目的設(shè)計階段，設(shè)計師可以利用 BIM+Fuzor 技術(shù)及時查找建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電各專業(yè)之間的碰撞打架及各專業(yè)之間的協(xié)同問題。建筑工程項目的施工階段，施工人員可以通過輕量化的手機移動端查看建筑模型的詳細施工信息和施工順序來進行現(xiàn)場施工，以此來達到減少施工返工、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)的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 技術(shù)在國外的發(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)更新還是對軟件的應(yīng)用方面都得到了很大的發(fā)展?，F(xiàn)在國外設(shè)計單位與施工單位獲得建筑項目的多少與 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 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有企業(yè)的大力推動下BIM技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。在我國BIM技術(shù)的應(yīng)用主要是在設(shè)計階段、施工階段，由于發(fā)展程度的局限性，BIM技術(shù)在運維階段的應(yīng)用還處于研發(fā)探索階段。雖然在我國發(fā)達地區(qū)有一些項目運維的案例，但還不具備普遍性，很多都是針對特殊企業(yè)特殊需求而專門制定的特殊運維平臺。例如，針對醫(yī)院建筑的能耗監(jiān)測及建筑運維監(jiān)控平臺、針對地鐵建筑的地下車輛運行監(jiān)控平臺。

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)展而開發(fā)出的一款基于 Revit 的 VR 插件。由于起步較晚，運用 Fuzor 技術(shù)的人很少，但 Fuzor 的功能遠不僅僅是 VR 虛擬現(xiàn)實這么簡單。Fuzor 技術(shù)具有以下幾個性質(zhì)。

1）互動性。Revit 中建筑模型的材質(zhì)庫信息和族庫信息可以在 Fuzor 中無限制地調(diào)取，其相對應(yīng)的材質(zhì)及族庫文件可以進行參數(shù)化編輯［3］。

2）實時性。在 Revit 中對模型進行任何修改都能夠?qū)崟r地更新到 Fuzor 中，F(xiàn)uzor 中對模型的進行任何修改同樣能夠?qū)崟r地更新到 Revit 中，兩者能夠完美地實現(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 進行實時的雙向更新、修改、查看，而且擁有與NsvisWorks 相同的功能進行模型中各專業(yè)之間的碰撞檢測，導(dǎo)出碰撞檢測報告。

4）仿真性。Fuzor 同樣能夠進行模擬建筑的動畫編輯，其畫面的真實性同 Lumion 效果相同，并且其制作成本低、操作簡單、模擬速度快，能夠幫助用戶提高工作效率，用最低的成本做出用戶想要的視頻作品。

將 BIM+Fuzor 技術(shù)應(yīng)用于方案規(guī)劃階段可以讓建設(shè)方身臨其境地體驗到工程項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)計階段可以讓設(shè)計師們在施工之前通過碰撞檢測提前預(yù)知和修改設(shè)計中遇到的錯誤，提高設(shè)計質(zhì)量；應(yīng)用于施工階段，現(xiàn)場施工人員及安全監(jiān)督員可以通過輕量化的移動手機端中建筑模型的施工信息進行現(xiàn)場對比施工，提高施工質(zhì)量和效率，減少因施工錯誤而造成人、機、料、法、環(huán)的資源浪費；應(yīng)用于運維階段，運維人員可以根據(jù)需求進行建筑物空間信息、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)計及施工階段的應(yīng)用

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

項目位于甘肅蘭州，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）。本項目為一類高層綜合樓，地上耐火等級為一級，地下耐火等級為一級，抗震設(shè)計按 8 度設(shè)防，設(shè)計使用年限為 50年。

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

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

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

圖1 所示為設(shè)計階段的基本流程，首先利用 BIM技術(shù)將設(shè)計圖紙轉(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、漏、碰、缺問題進行虛擬檢查；其次對出現(xiàn)的問題進行修改、深化設(shè)計；最終根據(jù)深化設(shè)計結(jié)果出具施工圖。

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

圖1 設(shè)計階段流程圖

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 機電模型

如圖6 所示，F(xiàn)uzor 與 Revit 之間可以輕松地實現(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 中點擊“Fuzor Plugin”，然后點擊“Launch Fuzor”即可實現(xiàn)模型在 Revit 與 Fuzor 中的雙向?qū)崟r同步。

圖6 Fuzor 仿真同步圖

圖7 所示為 Fuzor 場景下的建筑模型，圖8 為Fuzor 場景下人物與構(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

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)計各專業(yè)之間沒有很好地進行融合，所以在圖紙繪制完成后各專業(yè)之間會出現(xiàn)很多錯、漏、碰、缺和碰撞打架問題。雖然 Revit 的出現(xiàn)在很大程度上解決了以上問題，但是由于 Revit 在全專業(yè)融合的 VR 三維顯示方面相對較弱，所以造成在管線綜合優(yōu)化和深化設(shè)計的時候達不到建設(shè)方的要求。借助Fuzor 技術(shù)進行 VR 三維顯示和全專業(yè)融合的深化設(shè)計彌補了以上問題。

設(shè)計圖紙通過 BIM 技術(shù)進行三維建模，將建立的各專業(yè)模型在 Fuzor 中顯示（見圖7）。在 Fuzor 中通過圖8 中的控制面板進行各專業(yè)模型錯、漏、碰、缺檢查；其次在 Revit 中將檢查出的問題進行實時修改或直接在圖9 中的構(gòu)件屬性窗口中對構(gòu)件的材料、類型、功能等信息進行修改；最后根據(jù)深化設(shè)計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：施工場布、根據(jù)三維動畫指導(dǎo)施工、場地市政景觀布置、仿真漫游動畫、營銷視頻動畫制作等。

圖10 所示為施工階段利用 Fuzor 技術(shù)進行施工漫游的場景。

圖10 施工漫游

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

1）技術(shù)交底。根據(jù)模型出具施工圖后，設(shè)計方可以根據(jù)模型對施工方進行技術(shù)交底。通過三維的VR模型進行技術(shù)交底能夠讓施工方更加直觀和清晰地明白設(shè)計意圖以及施工過程中應(yīng)該注意的方方面面。

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

3）進場培訓(xùn)。利用直觀可視的三維模型對進場的施工人員進行培訓(xùn)，讓每一位施工人員能夠清楚地知道施工過程的每一個步驟以及自己在每一個施工環(huán)節(jié)中應(yīng)該做的事。

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

5）輔助驗收。通過移動端的三維模型信息結(jié)合現(xiàn)場施工的驗收資料進行工程項目的驗收。相比于傳統(tǒng)的施工驗收能夠達到更加精細化、準(zhǔn)確化的目的。

3 BIM+Fuzor 技術(shù)在運維階段的應(yīng)用

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

4 結(jié) 語

Revit+Fuzor 技術(shù)的引入將對建筑行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈帶來革命性的變革。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目前期規(guī)劃到最后拆除的全生命周期貫穿于一體，進行全生命周期中的信息共享、規(guī)劃、管理、運維。在整個生命周期中提高效率的同時，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。Q