【早安BIM】第六十二期 BIM技术在某大学食堂中的应用

1.工程概况

1.1 项目简介

贵州理工学院新校区建设项目第4标段——学生食堂1号及后勤附属用房位于贵安新区东南部（贵阳市西南侧）贵安新区大学城。本工程总建筑面积19471.77㎡，其中学生食堂1号建筑面积14811.05㎡，吊一层架空面积3140.16㎡，后勤附属用房1520.56㎡。建筑层数4层，地上3层，吊层架空1层，建筑高度以平屋面为基准则为17.85m，以坡屋面为基准则为23.95m（檐口至屋脊高度的一半）。

1.2 工程特点和难点

学校食堂项目，区域空间较大，走管走线较多，各专业之间沟通的信息量大，导致碰撞增多，增大了施工人员的返工率。同时，难以对施工中的工程量进行确认，也无法对成本进行有效控制。此外，工程所涉及的专业队伍较多，交叉作业量大，且工艺安装又是在土建完工之后，则工艺安装方面更需要进行有效的管理和协调，整体考虑，合理安排施工流程，对各专业的施工质量、安全、文明施工等各方面进行严格管理，确保整个工程施工的有序运转。这就需要从施工的角度去合理安排施工流程，及时提供后续工程的施工作业面，保证各专业正常的进行施工。

2.BIM组织与应用环境

2.1 BIM实施项目应用目标

在选择某个项目要实施的BIM应用之前，研究团队为项目确定了BIM目标，制定的目标能够促进建设项目的规划、设计、施工和运营成功进行。因此将BIM实施项目应用目标分为两类：

第一类与项目的整体表现有关。为缩短项目工期，通过碰撞检查系统，整合各专业模型并自动查找出模型中的碰撞点，可获得需要的碰撞检查的报告，反馈至设计单位进行图纸的审核和确定，避免实际施工中不必要的返工现象，从而达到缩短施工工期的目的；为降低工程造价，利用5D模拟施工，将成本、进度和工程量进行挂接，全面地对生命全周期过程进行成本监控，更好地实现了动态成本管理，有力地控制了建设项目的费用支出。

第二类与具体任务的效率有关，包括利用BIM模型更高效地绘制施工图，代替手工算量，更加快捷、有效地进行工程量计算，之后在造价软件中导入工程量，更快地做出工程预算、减少在物业运营系统中输入信息的时间等。

2.2 项目实施方案的确认

通过以上应用目标，将本项目实施方案确认要求主要分为三大模块：

模块一：BIM建模精度要求与优化插件应用。此模块将保证模型的精细化，为项目顺利实施打下坚实基础，并最终确认采用鲁班软件的常规应用对项目进行优化处理，实现项目的最大价值。

模块二：与其他软件相结合，实现场景渲染、可视化，并融合项目管理的相关内容，对项目进行有效处理。该部分最终确认为软件需与硬件匹配。

模块三：以研究软件优势为目的，将多款软件的相似功能进行对比，从而让自身对软件有更为深刻的理解，以便做出最优的选择，或研究业内较为前端产品来达到通用性目的。

具体实施方案的目的及选择的软硬件详见后文“应用措施”及“软硬件环境”。

2.3 团队组织

天津理工大学管理学院设立了多个BIM实验室基地，利用重度孵化平台举办多期BIM培训，培养大量硕士研究生与本科生进入BIM领域。团队由1名研究生和4名本科生组成，由研究生进行项目总控，本科生负责项目具体实施。

2.4 应用措施

本团队以Revit软件和鲁班建模软件为基础建立机电管线BIM模型，在此基础上进行应用拓展。根据以往的项目实施经验，团队建立建模标准，为建模规范化及其他软件应用打下基础。面对大体量模型对硬件与软件的双重考验，本团队采取分块协同建模，实现了有限资源利用的最大化。

2.5 软硬件环境

四大硬件协作：大疆无人机、HTCVR眼镜、戴尔移动工作站、戴尔图形处理器。

十大软件集合：以Revit和鲁班建模为核心，集成鲁班平台软件、Lumion、Navisworks、Fuzor、SteamVR、Ecotect、Pathfinder、Project等软件环绕开展应用。

3.BIM应用

3.1 八项基本BIM应用

通过已有Revit土建模型，利用鲁班软件插件建立机电管线BIM模型，可通过鲁班系列软件进行BIM数据的八大应用。

3.1.1 三维算量组价

鲁班造价可以和鲁班系列建模软件（鲁班土建、鲁班安装和鲁班钢筋）进行很好的衔接。在建模软件中完成模型建立后，即可导出.tozj格式文件，加载到鲁班造价软件中进行套价，特别是土建的自动套功能，并且在鲁班造价中可通过算量定位和工程量图形进行工程量反查，使得造价更加精确。

3.1.2 碰撞检查

利用在鲁班建模软件中建成的模型，导出.pds格式上传到Luban Works系统客户端中，即可创建工作集对各个模型进行整合。在BW中，可自行设置"碰撞规则"，并进行碰撞检查，生出碰撞报告，反馈到建模软件中进行修正。

3.1.3 砌体排布

鲁班施工是鲁班系统前期的应用软件之一，基于鲁班施工软件，模拟贵理食堂墙体砌块排布的真实情况，从而保证材料准备与数据相同，可大大提高施工效率，减少返工现象。

3.1.4 5D施工模拟

基于LubanGovern系统客户端中“驾驶舱”功能，分别实现了全专业的5D模拟，三维模型再挂接进度计划及造价，监控各个施工阶段的工期和成本，从而能够更好地实现对时间和金钱的控制。

3.1.5 三维施工交底

通过模拟灯光以及材质渲染功能对模型进行优化，之后进行施工交底，这样的交底方式使得内容更加清晰，可视化的模型让工人更加容易理解。通过快速扣弯命令可以使管道之间进行快速避让，实现可视化。从现场实施情况来看，既保证了工程质量，又避免了施工过程中容易出现的问题而导致的返工和窝工等情况的发生。

3.1.6 内部渲染漫游

在鲁班土建、安装等建模软件中，输出.pds文件，上传模型到客户端中，通过工作集的合并，可以直观地对三维模型进行查看，满足可视化要求。

3.1.7 施工场地布置

基于鲁班场布软件，模拟了实际施工场地，例如贵理食堂材料堆放位置等，保证最佳的材料输送路线，合理进行材料的调运，尽量避免对周边交通及周边居民正常生产生活的影响。

3.1.8 信息处理协同

LubanExplore系统客户端（建筑信息模型浏览器），可进行构件查询和属性的扩展编辑，以及设置设备维护提醒，定时提醒施工人员对设备进行调整或换新，并上传资料进行资料管理，在客户端中方便快捷地查看施工资料。BE中最突出的功能是沙盘模拟，虚拟项目的实施沙盘，体现全过程的人材机费用和工程业务运作流程。

3.2 其他交互软件的扩展应用

3.2.1 lumion的场景渲染

将土建模型导出.dae格式，然后导入lumion软件中，对贵州理工食堂的外景进行模拟，可观察昼夜变化、四季转换时的景色，达到较好的视觉效果。在此软件中也可通过放置施工机械设备对施工现场进行同比例布置，形成较为真实的施工场地效果。

3.1.2 VR虚拟仿真

在此次扩展应用中，将建立好的三维模型作为原始数据，结合主流的虚拟现实引擎，如VR（虚拟技术）进行虚拟场景的制作。在漫游中，用户通过自己的视点可以直接、多角度地对环境进行观察，还可点击构件进行资料管理，发生“交互”作用，使人和计算机能够“融为一体”，给人一种“身临其境”的感觉。

3.1.3 节能分析

基于Ecotect软件进行全面的技术性能分析，通过导入模型使其提供数字化的可视分析，例如室内热效应、室内光环境的变化等，甚至可以分析整栋建筑的投资，最后导入BIM软件进行数据整合或根据分析结果进行必要的设计决策。

3.1.4 安全疏散模拟

基于Pathfinder疏散模拟软件模拟了大型建筑物内人群的疏散情况，通过建立建筑BIM模型对各类不同人群逃生能力进行设置，可实现3D视图模拟整个建筑物在紧急情况下的人流疏散情况，也可以模拟各种预先设置的疏散方案，通过模拟结果优化疏散方案，最后得到最佳疏散方案。

3.1.5 重要节点施工动画

基于Revit建立完成的模型，将其导入Navisworks中进行施工工艺的动画模拟，对重难点节点进行详细解释，使施工人员能够更加直观清晰地认识到节点的施工工艺过程，大大提高了施工效率，减少了返工现象。

4.应用效果

本团队以承包商的需求作为BIM应用的切入点。本项目采取在项目前期建立精准机电暖通设计模型，解决了设计出图速度慢、不同机电及暖通专业管线碰撞等问题，利用已有模型帮助查找图纸问题，降低了实际施工中的返工率；在项目中期实现并应用虚拟漫游，直观地将拟建工程项目全貌真实展现，通过BIM技术简化管理界面，明确责任界限，对施工方案进行设计和优化，也同步利用各交互软件很好的为施工过程进行模拟及控制，对过程中的进度计划控制、信息收集及造价控制起到了良好的推动及调控作用；在项目后期挖掘模型价值，为消防疏散及运维提供了模拟及资料信息，在工程项目全生命周期真正发挥BIM技术的作用。

5.总结

5.1 创新点

本项目采用了对比分析的研究方法，施工阶段在转化对比、BIM算量、信息管理和进度计划4个方面做出进一步的探讨。与此同时，本项目实现了多款BIM软件之间的数据及信息交互，利用LubanTrans插件，实现鲁班BIM模型与Revit模型的双向互导；利用Revit导出.dae格式文件，将模型导入到lumion中进行图片渲染和漫游动画的制作；利用.ifc格式文件，将鲁班BIM模型与国内的算量模型进行互导，对工程量的精确度做出对比。

并且，建立了7D模型，在施工阶段利用LubanGovern鲁班应用软件实现5D虚拟施工，3D设计可视化，4D整体进度规划，5D成本预算、工程量估算，6D能耗分析、生命周期模拟，7D建筑保修、设施管理、竣工信息。在设计阶段，使用Ecotect软件对建筑进行采光分析、热能分析以及眩光分析等。在运营阶段，利用iBan手机客户端进行设备运营维护管理，从而实现7D。

5.2 经验教训等

在BIM技术的帮助下，实现了项目设计阶段的协同设计，施工阶段的建造全程一体化和运营阶段对建筑物的智能化维护和设施管理，同时从根本上将业主、施工单位与运营方之间的隔阂和界限打破，从而真正实现BIM在建造全生命周期的应用价值。

“绿竹别其三分景，梅花香自苦寒来”，这个项目从自身专业知识的储备、BIM软件的学习、创新思维的运用等方面对团队成员提出了很高的要求，是一次全方位的锻炼。团队成员不仅要拥有扎实的理论基础，更要脚踏实地地投身实践，从实践中将理论知识升华，才能真正学以致用。

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