基于BIM技術(shù)的樓宇數(shù)字化管理平臺(tái)
——以某高校土木工程學(xué)院教學(xué)樓為例

董永帥，張建設(shè)

（河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院）

1 引言

當(dāng)今數(shù)字化、智能化技術(shù)的快速發(fā)展，為工程建設(shè)行業(yè)應(yīng)用信息化、工業(yè)化、自動(dòng)化創(chuàng)造了有利條件。張?jiān)聣?mèng)縈[1]將BIM 技術(shù)與樓宇自動(dòng)化管理結(jié)合進(jìn)行火災(zāi)的模擬與疏散；王路達(dá)等[2]使用BIM 和unity3D建立社交平臺(tái)與漫游平臺(tái)結(jié)合的APP，實(shí)現(xiàn)了校園漫游，多人聯(lián)網(wǎng)及跨年齡、跨身份社交等功能；江林[3]初步設(shè)計(jì)了基于BIM 技術(shù)的智能樓宇集成管理系統(tǒng)。但目前借助BIM技術(shù)建立集多種功能于一體、與教學(xué)實(shí)踐和校園數(shù)字化管理相結(jié)合的平臺(tái)鮮有人涉獵?；诖耍疚募橙∠嚓P(guān)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)和研究成果[4-6]，把BIM 的三維建筑模型和樓宇自動(dòng)化管理相結(jié)合，以某高校土木工程學(xué)院教學(xué)樓為原型，構(gòu)建數(shù)字化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可視化專業(yè)教學(xué)和樓宇管理。同時(shí)，挖掘計(jì)算機(jī)技術(shù)和建筑信息模型技術(shù)的潛在功能，使其廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更加便捷、高效管理建筑物后期運(yùn)營(yíng)。

2 平臺(tái)構(gòu)建

首先，運(yùn)用BIM中的Revit軟件建立某高校土木工程學(xué)院教學(xué)樓建筑及結(jié)構(gòu)模型，將三維模型上傳至大象云平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)的模型輕量化效果和自動(dòng)渲染功能，實(shí)現(xiàn)BIM模型在網(wǎng)頁(yè)上的可視化。之后，利用HTML5，按首頁(yè)、主頁(yè)、工程簡(jiǎn)介、教學(xué)模塊和樓宇管理五個(gè)模塊制作靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，構(gòu)建樓宇數(shù)字化管理平臺(tái)。通過(guò)三部分的功能，在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)教學(xué)和樓宇管理與BIM技術(shù)的結(jié)合。

2.1 BIM模型建立

2.1.1 工程概況

某高校土木工程學(xué)院教學(xué)樓是一棟集教學(xué)與辦公于一體的綜合性建筑，建筑面積共13653m2。土木樓主體共5 層，局部2、3、4 層，建筑高度共21.9m，其中主體首層層高為4.5m，二至五層層高為4.2m。工程主體采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，樓蓋采用全現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)承重。

2.1.2 模型建立

首先打開(kāi)Revit2016軟件，選擇新建項(xiàng)目中的構(gòu)造樣板。然后新建項(xiàng)目，進(jìn)入Revit 界面，設(shè)置好項(xiàng)目基本信息后，按照建立標(biāo)高、建立軸網(wǎng)、建立結(jié)構(gòu)模型（基礎(chǔ)/柱/梁/板/鋼筋）、建立建筑模型（墻/門(mén)窗/樓梯/屋頂/散水/欄桿/陽(yáng)臺(tái)等）的步驟建立土木樓BIM模型（見(jiàn)圖1-2）。

圖1 土木學(xué)院建筑結(jié)構(gòu)模型

圖2 土木學(xué)院BIM模型

2.2 管理平臺(tái)構(gòu)建

本次構(gòu)建的樓宇數(shù)字化管理平臺(tái)包括封面、主頁(yè)、樓宇簡(jiǎn)介、教學(xué)模塊、樓宇管理模塊五部分。

具體操作為采用Notepad++代碼編輯器、HTML5 語(yǔ)言進(jìn)行平臺(tái)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)。HTML 頁(yè)面分為head開(kāi)頭和body主體兩個(gè)部分，首先在head部分使用標(biāo)簽設(shè)置頁(yè)面標(biāo)題，使用css 創(chuàng)建外部樣式表，通過(guò)鏈接引用的方式，設(shè)置封面的樣式及布局方式。然后在body 部分放置文本、background背景圖片，設(shè)置背景顏色、字體大小、

文本段落。按照以上步驟依次制作平臺(tái)首頁(yè)、主頁(yè)、樓宇簡(jiǎn)介、教學(xué)模塊、樓宇管理五部分。在進(jìn)行每部分的設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮藝術(shù)美感，在css 文件和html文件中多次嘗試字體顏色搭配，以達(dá)到最好的視覺(jué)效果。

3 管理平臺(tái)功能展示

首頁(yè)部分用于展示平臺(tái)名稱和作者基本信息。主頁(yè)部分主要表現(xiàn)平臺(tái)的框架結(jié)構(gòu)，起到預(yù)覽整體的作用。樓宇簡(jiǎn)介模塊介紹某高校土木工程學(xué)院教學(xué)樓的建筑概況、地理位置以及學(xué)院自身的發(fā)展和現(xiàn)狀，讓用戶了解樓宇基本情況。

教學(xué)模塊分為工程預(yù)覽、三維模型、教學(xué)服務(wù)三部分（見(jiàn)圖3-4），主要起到教學(xué)可視化的作用。其中工程預(yù)覽部分將土木工程學(xué)院教學(xué)樓的承臺(tái)基礎(chǔ)圖、柱梁框架圖、局部鋼筋圖、一層平面圖、立面圖以及剖圖一一羅列，同時(shí)將房屋建筑學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、土木工程施工等課程與實(shí)際工程結(jié)合，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。在三維模型部分，用戶可通過(guò)點(diǎn)擊三維模型視圖，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鏈接，在網(wǎng)頁(yè)上瀏覽Revit 三維模型，并能在該網(wǎng)頁(yè)上實(shí)現(xiàn)可視化操作；在教學(xué)服務(wù)部分，教師可以通過(guò)土木工程學(xué)院教學(xué)樓各構(gòu)件示例，結(jié)合現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)、柱、梁、墻、板、樓梯的工程量計(jì)算規(guī)則，講授工程估價(jià)相關(guān)課程。

圖3 教學(xué)模塊視圖（一）

圖4 教學(xué)模塊視圖（二）

樓宇管理模塊分為房間分布、查詢空閑教室、查閱監(jiān)控三部分（見(jiàn)圖5-6-7）。在房間分布部分，用戶可以點(diǎn)擊一、二、三、四、五層房間分布圖，瀏覽土木工程學(xué)院各房間所在位置，同時(shí)也可以通過(guò)此平面布置圖了解教學(xué)樓圖紙。在查詢空閑教室部分，用戶可查詢學(xué)院本周某天某大節(jié)的空教室情況，方便尋找學(xué)習(xí)地點(diǎn)。在查閱監(jiān)控部分，用戶可點(diǎn)擊每個(gè)房間，查詢房間的實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免學(xué)生到空教室時(shí)發(fā)現(xiàn)教室被占用開(kāi)會(huì)的情況，同時(shí)方便教務(wù)管理人員管理日常學(xué)院事務(wù)。因?yàn)閷W(xué)院各房間監(jiān)控系統(tǒng)還未聯(lián)網(wǎng)，所以平臺(tái)現(xiàn)留設(shè)接口，后續(xù)可以接入。

圖5 房間分布視圖

圖6 查詢空教室視圖

圖7 查閱監(jiān)控視圖

4 總結(jié)與展望

4.1 總結(jié)

為彌補(bǔ)BIM 技術(shù)與樓宇管理結(jié)合的空缺，本研究以某高校土木工程學(xué)院教學(xué)樓為例，建立了基于BIM技術(shù)的樓宇數(shù)字化管理平臺(tái)。首先，在Revit軟件中建立教學(xué)樓BIM 結(jié)構(gòu)模型、建筑模型及部分鋼筋模型，然后借助大象云平臺(tái)將三維模型輕量化處理，達(dá)到了用戶不需下載專業(yè)軟件，即可在網(wǎng)頁(yè)上操控模型的效果。最后利用HTML5 與CSS 語(yǔ)言及網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，分為首頁(yè)、主頁(yè)、樓宇簡(jiǎn)介、教學(xué)服務(wù)和樓宇管理五部分構(gòu)建了樓宇數(shù)字化管理平臺(tái)。在該數(shù)字化管理平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了將三維模型與樓宇管理結(jié)合，教學(xué)服務(wù)、查詢空教室、查詢監(jiān)控等功能，完成了BIM技術(shù)在樓宇運(yùn)營(yíng)管理期間的功能開(kāi)發(fā)。

4.2 展望

此次建立的樓宇數(shù)字化管理平臺(tái)雖然實(shí)現(xiàn)了樓宇管理和BIM 技術(shù)的結(jié)合，和最初的設(shè)想還有一定差距，沒(méi)有完成更加智能化、自動(dòng)化功能。如點(diǎn)擊三維房間出現(xiàn)房間信息，點(diǎn)擊構(gòu)件不僅能夠出現(xiàn)其工程量還有清單計(jì)價(jià)情況，日后可采取Revit二次開(kāi)發(fā)等方法實(shí)現(xiàn)。