隨著BIM技術在國內(nèi)施工的推進，目前BIM技術已從原先對一些簡單的靜態(tài)碰撞分析發(fā)展到對整個項目進行全生命周期應用的階段。一個項目從施工進場開始，首先要面對的是如何對整個項目的施工場地進行合理布置。合理的場地布置能盡可能減少將來大型機械和臨時設施反復調(diào)整平面位置，盡最大限度地利用大型機械設施的性能。同時，能夠?qū)ξ锪鞑牧献龊眯枨蠓治?，盡可能合理地安排材料進場和材料堆放，對現(xiàn)場人流進行合理的規(guī)劃，保證流水作業(yè)等。為避免上述問題，可以將BIM技術提前應用到施工現(xiàn)場臨時設施規(guī)劃階段，從而更好地指導施工，為企業(yè)降低施工風險與施工成本。
基于BIM的虛擬建造包括基于BIM的施工模擬、基于BIM的構(gòu)件虛擬拼裝、基于BIM的施工現(xiàn)場臨時設施規(guī)劃等方面。
今天我們就先來講一講BIM的施工模擬~
1、虛擬施工的概述
虛擬施工(Virtual Construction，簡稱VC)，是實際施工過程在計算機上的虛擬實現(xiàn)。它采用虛擬現(xiàn)實和結(jié)構(gòu)仿真等技術，在高性能計算機等設備的支持下群組協(xié)同工作。通過BIM技術建立建筑物的幾何模型和施工過程模型，可以實現(xiàn)對施工方案進行實時、交互和逼真的模擬，進而對已有的施工方案進行驗證、優(yōu)化和完善，逐步替代傳統(tǒng)的施工方案編制方式和方案操作流程。
在對施工過程進行三維模擬操作中，能預知在實際施工過程中可能碰到的問題，提前避免和減少返工以及資源浪費的現(xiàn)象，優(yōu)化施工方案，合理配置施工資源，節(jié)省施工成本，加快施工進度，控制施工質(zhì)量，達到提高建筑施工效率的目的。
基于BIM的虛擬施工技術體系流程。從體系架構(gòu)中可以看出，在建筑工程項目中使用虛擬施工技術，將會是個龐大復雜的系統(tǒng)工程，其中包括了建立建筑結(jié)構(gòu)三維模型、搭建虛擬施工環(huán)境、定義建筑構(gòu)件的先后順序、對施工過程進行虛擬仿真、管線綜合碰撞檢測以及最優(yōu)方案判定等不同階段，同時也涉及了建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、安裝、裝飾等不同專業(yè)、不同人員之間的信息共享和協(xié)同工作。
基于BIM的虛擬施工體系流程
BIM的載體是模型，核心是信息，其本質(zhì)就是面向全過程的信息整合平臺。虛擬施工是通過仿真技術虛擬現(xiàn)實。隨著BIM的不斷成熟，將BIM技術與虛擬施工技術相結(jié)合，利用BIM技術，在虛擬環(huán)境中建模、模擬、分析設計與施工過程的數(shù)字化、可視化技術。通過虛擬施工，可以優(yōu)化項目設計、施工過程控制和管理，提前發(fā)現(xiàn)設計和施工的問題，通過模擬找到解決方法，進而確定最佳設計和施工方案，用于指導真實的施工，最終大大降低返工成本和管理成本。
如果虛擬施工有效協(xié)同三維可視化功能再加上時間維度，可以進行進度模擬施工。4D模型虛擬施工隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協(xié)同，施工方、監(jiān)理方、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主、領導都能對工程項目的各種問題和情況了如指掌；5D模型對項目工程量進行準確測量，有效控制費成本支出；6D模型實現(xiàn)對安全環(huán)境的模擬，時時觀察環(huán)境變化，做好改善與預防措施。這樣通過BIM技術結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場視頻監(jiān)測，減少建筑質(zhì)量問題、安全問題，減少返工和整改。
基于BIM的nD虛擬施工模型
虛擬施工的特點包括：
1．先試后建，正是因為它這一特點大大降低了施工過程中的返工率，節(jié)約了很大一部分成本。
2．分析與優(yōu)化，對設計進行分析與優(yōu)化，確保可施工性。
- 整合設化，使各專業(yè)的協(xié)作在設計開始就“自然”地通過中心數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，無須具體人員的參與、組織、管理，設計中的交流、溝通顯而易見，基本上不需要任何成本。
- 增強了設計優(yōu)化的手段，設計、檢查協(xié)調(diào)、修改、再設計的循環(huán)過程，直至在施工之前解決所有設計問題，消除設計錯誤和設計忽略，減少施工中的返工成本。
- 工序上分化BIM模型和進度計劃軟件（如MS Project，P3等）的數(shù)據(jù)集成，實時監(jiān)控施工進度，實時調(diào)整現(xiàn)場情況。 可建性分析，進行安全、施工空間、對環(huán)境影響等全面的可建性模擬分析。
- 沖突碰撞檢查分析，建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進行模擬，生成與提供可整體化協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)，解決傳統(tǒng)的二維圖紙會審耗時長、效率低、發(fā)現(xiàn)問題難的問題。
3．優(yōu)化施工管理，清晰展示施工過程，各工種人員能清楚了解自己的工作內(nèi)容和工作條件。
虛擬施工核心技術
2、模擬施工的目的及意義
? 4D施工模擬提升管理水平
施工進度計劃是項目建設和指導工程施工的重要技術文件，是施工單位進行生產(chǎn)和經(jīng)濟活動的重要依據(jù)。進度管理是質(zhì)量、進度、投資是三個建設管理環(huán)節(jié)的中心，直接影響到工期目標的實現(xiàn)和投資效益的發(fā)揮。施工進度計劃是施工組織設計的核心，通過合理安排施工順序，在勞動力、材料物資及資金消耗最少的情況下，按規(guī)定工期完成擬建工程施工任務。傳統(tǒng)進度管理的方式有基于二維圖紙、網(wǎng)絡圖等。
? 可建性模擬提高工作效率
為了工程如期完成，不同專業(yè)在同一區(qū)域、同一樓層交叉施工的情況是難以避免的。是否能夠組織協(xié)同好各方的施工順序以及施工區(qū)域，都會對工作效率和既定計劃查收產(chǎn)生影響。BIM技術可以通過施工模擬為各個專業(yè)施工方建立良好的協(xié)調(diào)管理提供支持和依據(jù)。
3、實現(xiàn)虛擬施工過程的仿真軟件
用于建模的Revit軟件本身不具備進行施工模擬的能力。要實現(xiàn)施工過程仿真需要一種能夠?qū)IM模型和施工進度安排相結(jié)合并以動畫形式展現(xiàn)的工具。這里可以使用Navisworks。
Navisworks的主要功能如下：
三維模型的實時漫游模型整合 碰撞校審 模型渲染 4D模擬 支持PDMS和PDS模型 模型發(fā)布
4、虛擬施工的運用
虛擬施工可比較不同的施工方案，對方案進行提前模擬和優(yōu)化。通過虛擬施工從設備投入、工期、施工措施費用等各方面精細的對比評估，能夠確定最優(yōu)施工方案。
除了利用施工模擬技術優(yōu)化施工方案外，基于BIM對構(gòu)件進行虛擬拼裝和吊裝，對施工現(xiàn)場的臨時設施進行規(guī)劃等方面的應用也在逐步發(fā)展成熟。
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