BIM技术在异形结构装饰工程施工中的应用流程初探

时间：2024-04-25

李享+贺嘉+吴海辉+危勇

摘要：异形结构装饰工程具有构件制作及加工难度高、施工放线及节点处理难度较大等特点，通过对异形装饰项目建立BIM模型，完成复杂节点及构件模拟、发现图纸问题、进行可视化沟通，指导材料下料及安装，不仅能提高项目的协作性，而且能显著提高工作效率，取得良好的工程效益。利用BIM技术辅助异形结构装饰工程施工形成了一套较完整的应用流程。

关键词：BIM；异形结构；装饰施工；应用流程

1 引言

1.1 研究背景

现阶段绿色建筑兴起，可实现建筑全寿命周期管理的BIM 技术得到了推广，这对装饰行业的BIM 施工技术发展提出了新要求。装饰工程是工程建设中的重要一环，分部与分项工程较多，工序复杂，并涉及到交叉作业、成品保护等，极容易造成赶工期、三边工程等现象。而BIM 技术能很好地解决这些问题，因此在装饰工程中使用BIM 技术将成为实现绿色建筑的必由之路[1]。

BIM 技术是一个项目的共同参与方利用建筑信息模型的工作过程，BIM（Building Information Modeling）国内翻译为“建筑信息模型”，2002 年12 月由美国的Jerry Laiserin 提出，其概念是一个建设项目的物理和功能特性的数字表达、共享知识资源，是一个有关分享这个项目的信息，为该项目从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM 技术首先出现在美国，现在在欧美日韩等发达国家BIM 应用水平已经比较高。美国、日本、韩国、新加坡等国先后出台了BIM 标准或指南，或者已经将BIM 技术标准上升到政府推进层面。在我国，BIM 技术的应用已经有了一些应用案例，并且相关法律标准规范已经颁布。使用BIM 技术在我国已成为大趋势[1]。

在国内，BIM 技术在建筑设计、施工行业已经应用得越来越广泛，但由于装饰项目的特殊性及复杂性，装饰工程使用BIM 技术目前很少。

2 异形结构装饰工程施工难点

（1）制作及加工难度高

为了达到美观、个性化的艺术效果，装饰工程往往设计成异形构造，存在很多复杂的构造，如曲面形状的天花板、双曲线性质的龙骨等。面材及龙骨在设计成曲面弯曲形状后使得某些装饰构件的制作及加工难度显著提升。由于装饰工程注重细节的特点，这些异形构件的安装精度要求也很高，这些特性造成在施工过程中很难进行精确地下料。

（2）施工放线难度大

对于异形装饰项目，建筑形状也为异形形状，而非普通意义上的规则形状，且这种异形形状通常是曲面形状，甚至可能呈现出双曲面的形式，构件安装时需要在三维空间当中进行定位处理，施工定点放线作业的难度比较大。

（3）节点处理难度较大

为了达到装饰效果，面层与龙骨、龙骨与龙骨之间的连接就是一个很大问题，这些节点的处理难度较大。异形装饰结构不但在平面上有着一定程度的误差，同时在三维空间上也有着相当大的误差，节点应当如何针对三维空间误差进行调整是整个工程施工的关键所在。

3 应用流程

BIM技术在异形结构装饰工程施工中的应用流程如下图所示：

3.1 现场三维扫描

三维激光扫描技术是国际上近年来发展的一项高新技术。该技术通过高速激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值，获取的空间点云数据和传统测绘技术相比，三维扫描技术最大的特点是更快速，更精确，更真实地还原被测对象的原形原貌，对进行后续环节的工作开展提供了准确翔实的数据支撑，能显著提高后续工作的效率[2]。

三维扫描建模技术的应用，保证建筑全生命

周期中能够得到尺寸精确的数字模型、建筑的现状数据完整的采集和归档，为设计、施工提供真实的基础数据，用于设计和施工协同、设计详图绘制、施工现场管理[2]。

利用三维激光扫描仪对现场施工范围内的已完成结构进行三维扫描，得到点云模型，在通过Geomagic Studio软件对点云模型进行逆向建模，得到施工现场模型，并导出为DWG格式文件。

3.2 三维模型建立

将三维扫描模型导入到Revit软件中，在三维扫描模型的基础上根据图纸内容及设计要求建立装饰施工项目三维模型。模型精细度需达到施工图模型深度（LOD400）标准。

3.3 图纸问题发现

传统的二维图纸的设计设计方式难免会出现很多图纸问题，在图纸会审时，完全是靠工程技术人员的经验来判断在施工过程中是否会出现问题，一旦某个问题被遗漏或疏忽，在后期的施工中可能就会造成很大的影响，从而影响到施工进度及成本。通过BIM技术将二维图纸转换成三维模型，再通过NavisWorks软件的漫游功能就能很直观的查看设计图纸是否有问题，让大部分问题在施工前就能被提出来并解决，对节省工期及成本是有很大帮助的[3]。

3.4 工程量统计及提料加工

在装饰模型经过优化之后，进行工程量统计及提料加工，对项目的主材料和辅材料进行量的统计。BIM技术具有工程量自动统计功能，在建模时，工程人员只需设置好构件的命名及分类。

在 BIM中可以直接以报表的形式生成項目工程量统计表，参数化模型能保证统计表与模型量之间的高度统一；也能在不同筛选条件下分批分类地提料便于造价预算，材料的用量以及构件形式、尺寸、质量等参数化信息都可以报表的形式输出，相比于传统的人工统计方式要便捷高效。工厂加工阶段，经过BIM 深化设计的信息模型使得工厂加工难度降低。

3.5 图纸制作

在建立完成BIM模型后，可以输出平面图及立面图，通过Revit软件的剖面功能，可以出任意角度的剖面图，并通过后期的处理，可以制作成符合施工要求的图纸，方便施工，厂家也可以按照生成的构件的图纸进行加工，减少浪费。endprint

3.6 可视化交底

装饰工程的组合性的特点决定了其拥有大量复杂的构件，且如果遇到新工艺、新方法的时候，如何给工人交底就成了一大难题，传统的通过二维图纸的方式给工人或工程技术人员交底很难达到预期效果，但BIM技术可以实现可视化交底。运用BIM技术可以先建立施工节点的三维模型及施工工艺流程的动画，直接用三维模型或动画就可以很好地实现交底的任务，从而提高管理工作的效率[3]。

4 BIM在工程应用中的优势分析

BIM 技术在异形结构装饰工程施工中的应用，展现出其在处理复杂吊顶项目中的独特优势。

1）协同作业，高效便捷

Revit软件支持多人同时建模，然后整合到一起。软件具有自动化更新功能，模型的某一处改动，与其相关的构件也会发生相应改动，相对于传统的二维深化设计，敏捷性更好，能极大地缩短工程时间。

2）直观易懂，模拟精确

三维信息模型相对于传统的平面模式来说，能更好地展现项目关键部位的构造，也能够更好地便于施工人员的沟通。同时，借助于BIM技术的4D模拟技术，可以对交错复杂的工序及构件进行模拟施工，确保施工方案的顺利执行，避免施工现场构件无法安装等情况。

3）信息共享，管理优化

通过BIM模型对工程进行预先建造，可以完全展现出设计想表达的方案效果，而且建立的过程中可以对图纸中不完善的地方进行优化，将整个装饰项目按照效果最好的方式建立模型，提前发现碰撞问题，避免施工中有冲突，检查出来的问题可以自动形成碰撞检查报告，方便与其他单位进行沟通，减少返工。

4）成本节约，效益可观

通过建立的BIM模型可以提前知道现场实际材料用量，将现场实际材料用量与投标工程量进行对比，从而有效的实现施工材料管控和成本控制。

5 结语

异形结构装饰工程施工项目运用 BIM 技术的特性与优势，过程中不仅可以解决复杂空间构造的材料下料及安装的难点，保障项目进行的稳定性，而且能促进项目信息共享，增强工厂加工准确性与便捷度；既能提高項目的整体工作效率，又避免因图纸问题引起的现场返工，保证约定工期，节约综合成本。