BIM+VR技術在地鐵裝修施工中的應用研究

摘要：本文將BIM 與 VR 技術結合應用在地鐵裝修施工中，通過 BIM 軟件 Revit 進行圖紙的翻模，構建三維模型，再經(jīng)過虛擬仿真軟件做燈光、材質(zhì)等渲染處理，設計并制作動畫，上傳到VR作品的展示平臺，最后結合VR 軟件平臺實現(xiàn)沉浸式的動態(tài)漫游體驗，解決了地鐵裝飾施工中前期施工深化設計及各類管線錯綜復雜而容易引起的施工質(zhì)量與安全問題。

Abstract： This article combines BIM and VR technology in the subway decoration construction， remodels the drawings through the BIM software Revit， builds a three-dimensional model， and then does lighting， material and other rendering processing through the virtual simulation software， designs and produces animation， uploads to the VR work display platform， and finally combines with the VR software platform to achieve an immersive dynamic roaming experience， which solves the construction quality and safety problems that are easily caused by the in-depth design of the early construction of the subway decoration construction and the intricate and complex pipelines.

關鍵詞：BIM;Revit;虛擬仿真;VDP

Key words： BIM;Revit;virtual simulation;VDP

中圖分類號：U231.3???????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1006-4311（2020）28-0223-02

0? 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點。VR全稱Virtual Reality，翻譯為中文即虛擬現(xiàn)實，是一種基于計算機生成、可交互的三維動態(tài)效果。本文所討論的虛擬現(xiàn)實，也稱沉浸式虛擬現(xiàn)實，即利用計算機生成三維虛擬環(huán)境，體驗者通過各種硬件設備（3D眼鏡、頭戴顯示器、環(huán)形投影設備、體感手柄等）投入到該環(huán)境中，并且能夠與環(huán)境產(chǎn)生互動。在該環(huán)境中，體驗者能夠通過自然的技能（如肢體的移動、眼球的轉動）觀察環(huán)境中的物體，能夠得到多感官的、自然的感知，具有身臨其境的效果。近幾年來BIM技術和VR技術在建筑設計和建筑施工建造領域迅速發(fā)展，國內(nèi)外都有不少建筑師、建筑理論家、建筑院校學者與企業(yè)在不斷研宄與應用，然而將BIM和VR結合起來運用于工程中的研究較少。本文正是為了更好地研究BIM與VR技術結合作為可視化媒介應用于施工階段，應用于地鐵裝飾施工而進行的研宄與應用。

1? 研究思路

本文采用BIM模型與VR仿真模擬相結合、方案設計與案例分析相統(tǒng)一的研究方法。結合沈陽地鐵9號線某一個地鐵站的工程實際進行了相關研究工作。前期的建模工作：利用BIM建模軟件Revit根據(jù)圖紙進行土建模型和管網(wǎng)模型的繪制，分別建立模型之后進行整合，再進行裝飾造型的繪制，裝飾部分繪制可以利用相關插件進行繪制。根據(jù)二維的施工圖紙進行了翻模工作，將平面圖紙建成了三維可視化的模型。進行了施工方案優(yōu)化設計，施工碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)了問題及時進行了優(yōu)化。

模型繪制好之后從Revit中導出相應fbx格式的3D模型。筆者采用的是VDP設計軟件進行了后期的處理，對模型重點空間進行貼材質(zhì)、設置效果、設置動畫。并進行了技術交底文件的編寫，打破了傳統(tǒng)的“讀規(guī)范”制度交底，利用三維可視化模型，VR體驗等方式進行了技術交底工作，實時可視化體驗。

2? BIM+VR技術在地鐵裝修施工中的應用

該項目應用的實際工程是沈陽地鐵9號線沈陽建筑大學站，位于沈陽建筑大學北側，呈東西走向，為地下二層雙柱三跨島式結構，車站場292.85米，標準段寬度20.7米?；娱_挖深度17.1米。該站點包括主體結構和4個出入口，其中A出入口預留。按照整體設計目標，將三維模型、施工進度、重點施工工藝、漫游、仿真控制方法結合一起，完成系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)。然后結合實際工程作為案例，重點分析BIM+VR技術在地鐵工程施工階段項目環(huán)境可視化仿真、圖紙審核和技術交底、施工方案的選擇和優(yōu)化、施工標準化質(zhì)量樣板展示等實施和所能帶來的效益。

2.1 圖紙審核和施工交底

BIM技術可以在三維模型基礎上增加裝飾材料構建信息，通過三維可視化交底可以更為精確的指導施工工藝，更加清楚的展現(xiàn)結構系統(tǒng)搭建，過程中將空調(diào)管線鋪設做了設計預留，并對機電的送風方式做了優(yōu)化調(diào)整。裝飾、空調(diào)、電氣整合于一體，解決了各專業(yè)交接的這一施工難點，更為明確的展現(xiàn)各部分的銜接與施工的先后順序。根據(jù)Revit建筑模型和設備管綜模型鏈接進行碰撞檢測，及時發(fā)現(xiàn)圖紙的問題。用Revit+VR做出關鍵施工構造節(jié)點的BIM模型及動畫演示建造過程，不再是枯燥的文字資料，可視化效果好。

裝飾裝修分部工程圖元的繪制：在建模階段族的制作占據(jù)了大量的時間和精力，特別是造型復雜的異型造型。本項目的站廳層有一個段天花造型復雜，是由24個大小不一麥穗造型構成的天花。為了施工過程中能夠進行精確下料，采用了Revit進行精細化建模，如圖1所示。

本項目做了墻面干掛石材的節(jié)點圖（如圖2所示）、天棚吊頂鋁板天花（圖3）兩個主要施工構造的施工模擬的動畫。動畫展示了施工節(jié)點的施工流程，材質(zhì)、構造尺寸，可以生動形象的展示出來墻面干掛石材和天棚鋁板吊頂構造細節(jié)，觀察者如果帶著VR眼鏡體驗，恰如身臨其境，效果明顯。

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2.2 施工工藝/工序模擬

對于工藝簡單的吊棚，不需要畫出較繁瑣的節(jié)點圖，但是針對本案例大體量的裝飾吊棚，二維表達無法解決實際施工問題，在二維圖紙基礎上做了BIM的節(jié)點深化設計，表達了材質(zhì)間的搭接關系、材料的安裝方法，更直觀的體現(xiàn)了施工做法，更有效指導施。

根據(jù)施工進度計劃，在關鍵施工環(huán)節(jié)繪制了施工進度模擬。將時間進度和形象進度關聯(lián)。本次施工模擬采用的是Fuzor2019，該軟件的動畫效果真實，操作簡單，而且能與Reivt軟件實時同步，如果發(fā)現(xiàn)模型的拆分與實際進度不符可以及時修改然后同步回Fuzor中，這樣能減少很多返工工作。同時對細節(jié)體現(xiàn)的非常好。進度與模型進行關聯(lián)，首先我們依據(jù)進度所設定的模型先后循序，依次選中模型然后關聯(lián)到進度上。選中模型-選中要關聯(lián)的一項進度-點擊下面“添加選擇”一項任務關聯(lián)成功（注意：這里面主要模型不要重復關聯(lián)和漏選，可以對模型進行條件添加，相同構件添加相同的名稱或者標記，如果在命名階段就命名準確是與施工進度名稱條件一直，那后續(xù)就會很方便），以此類推后面的依次關聯(lián)，如圖4所示，關聯(lián)完成就可以播放。

2.3 裝飾效果漫游、可視化體驗

三維渲染動畫，給人以真實感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型可以作為二次渲染開發(fā)的模型基礎，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹。實現(xiàn)了效果圖的制作、材質(zhì)貼圖（如圖5）、裝飾效果方案論證（一鍵切換材質(zhì)及效果）、漫游、動作交互等功能。本項目利用VDP軟件進行了效果設計渲染，利用展示軟件進行VR效果展示，渲染后效果如圖6。

3? 結論

本文BIM結合VR技術，將BIM的三維可視化發(fā)揮到極致，應用于沈陽地鐵站點的建設施工過程中，模型碰撞檢測，優(yōu)化設計、施工工藝/進度模擬等。工作人員可以身臨其境實現(xiàn)VR體驗觀裝飾效果，可以清晰細致地看到工藝工法，解決了地下工程空間有限以及各類管線錯綜復雜而容易引起的施工安全與質(zhì)量問題，進而提高施工效率，減少因為信息傳遞有誤而造成的損失。由于團隊人員受限制、精力和資金有限，本課題沒有在后期的運維階段進行深入的研究，BIM研究人員可以考慮進行深入研究和探索。

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課題項目：2020年校級技術應用型科研項目，“BIM+VR技術在工程質(zhì)量管理中的應用研究”項目編號：lnccjyky202013。

作者簡介：尹晶（1980-），女，遼寧撫順人，講師，碩士研究生，主要從事建筑裝飾工程技術教學工作。