隨著BIM技術(shù)在國內(nèi)施工的推進(jìn)，目前BIM技術(shù)已從原先對一些簡單的靜態(tài)碰撞分析發(fā)展到對整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期應(yīng)用的階段。一個(gè)項(xiàng)目從施工進(jìn)場開始，首先要面對的是如何對整個(gè)項(xiàng)目的施工場地進(jìn)行合理布置。合理的場地布置能盡可能減少將來大型機(jī)械和臨時(shí)設(shè)施反復(fù)調(diào)整平面位置，盡最大限度地利用大型機(jī)械設(shè)施的性能。同時(shí)，能夠?qū)ξ锪鞑牧献龊眯枨蠓治?，盡可能合理地安排材料進(jìn)場和材料堆放，對現(xiàn)場人流進(jìn)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(shù)提前應(yīng)用到施工現(xiàn)場臨時(shí)設(shè)施規(guī)劃階段，從而更好地指導(dǎo)施工，為企業(yè)降低施工風(fēng)險(xiǎn)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(shí)設(shè)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(shí)際施工過程在計(jì)算機(jī)上的虛擬實(shí)現(xiàn)。它采用虛擬現(xiàn)實(shí)和結(jié)構(gòu)仿真等技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)等設(shè)備的支持下群組協(xié)同工作。通過BIM技術(shù)建立建筑物的幾何模型和施工過程模型，可以實(shí)現(xiàn)對施工方案進(jìn)行實(shí)時(shí)、交互和逼真的模擬，進(jìn)而對已有的施工方案進(jìn)行驗(yàn)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(jìn)行三維模擬操作中，能預(yù)知在實(shí)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(fèi)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(jìn)度，控制施工質(zhì)量，達(dá)到提高建筑施工效率的目的。

基于BIM的虛擬施工技術(shù)體系流程。從體系架構(gòu)中可以看出，在建筑工程項(xiàng)目中使用虛擬施工技術(shù)，將會(huì)是個(gè)龐大復(fù)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(jìn)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(shí)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(tái)。虛擬施工是通過仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)。隨著BIM的不斷成熟，將BIM技術(shù)與虛擬施工技術(shù)相結(jié)合，利用BIM技術(shù)，在虛擬環(huán)境中建模、模擬、分析設(shè)計(jì)與施工過程的數(shù)字化、可視化技術(shù)。通過虛擬施工，可以優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工過程控制和管理，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工的問題，通過模擬找到解決方法，進(jìn)而確定最佳設(shè)計(jì)和施工方案，用于指導(dǎo)真實(shí)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(shí)間維度，可以進(jìn)行進(jìn)度模擬施工。4D模型虛擬施工隨時(shí)隨地直觀快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對比，同時(shí)進(jìn)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(lǐng)導(dǎo)都能對工程項(xiàng)目的各種問題和情況了如指掌；5D模型對項(xiàng)目工程量進(jìn)行準(zhǔn)確測量，有效控制費(fèi)成本支出；6D模型實(shí)現(xiàn)對安全環(huán)境的模擬，時(shí)時(shí)觀察環(huán)境變化，做好改善與預(yù)防措施。這樣通過BIM技術(shù)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(diǎn)包括：

1．先試后建，正是因?yàn)樗@一特點(diǎn)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(shè)計(jì)進(jìn)行分析與優(yōu)化，確?？墒┕ば?。

• 整合設(shè)化，使各專業(yè)的協(xié)作在設(shè)計(jì)開始就“自然”地通過中心數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)，無須具體人員的參與、組織、管理，設(shè)計(jì)中的交流、溝通顯而易見，基本上不需要任何成本。
• 增強(qiáng)了設(shè)計(jì)優(yōu)化的手段，設(shè)計(jì)、檢查協(xié)調(diào)、修改、再設(shè)計(jì)的循環(huán)過程，直至在施工之前解決所有設(shè)計(jì)問題，消除設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和設(shè)計(jì)忽略，減少施工中的返工成本。
• 工序上分化BIM模型和進(jìn)度計(jì)劃軟件（如MS Project，P3等）的數(shù)據(jù)集成，實(shí)時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度，實(shí)時(shí)調(diào)整現(xiàn)場情況。 可建性分析，進(jìn)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(jìn)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(huì)審耗時(shí)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(shù)

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(jìn)度計(jì)劃是項(xiàng)目建設(shè)和指導(dǎo)工程施工的重要技術(shù)文件，是施工單位進(jìn)行生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要依據(jù)。進(jìn)度管理是質(zhì)量、進(jìn)度、投資是三個(gè)建設(shè)管理環(huán)節(jié)的中心，直接影響到工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和投資效益的發(fā)揮。施工進(jìn)度計(jì)劃是施工組織設(shè)計(jì)的核心，通過合理安排施工順序，在勞動(dòng)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(wù)。傳統(tǒng)進(jìn)度管理的方式有基于二維圖紙、網(wǎng)絡(luò)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(huì)對工作效率和既定計(jì)劃查收產(chǎn)生影響。BIM技術(shù)可以通過施工模擬為各個(gè)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(shí)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(jìn)行施工模擬的能力。要實(shí)現(xiàn)施工過程仿真需要一種能夠?qū)IM模型和施工進(jìn)度安排相結(jié)合并以動(dòng)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(shí)時(shí)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(yùn)用

虛擬施工可比較不同的施工方案，對方案進(jìn)行提前模擬和優(yōu)化。通過虛擬施工從設(shè)備投入、工期、施工措施費(fèi)用等各方面精細(xì)的對比評(píng)估，能夠確定最優(yōu)施工方案。

除了利用施工模擬技術(shù)優(yōu)化施工方案外，基于BIM對構(gòu)件進(jìn)行虛擬拼裝和吊裝，對施工現(xiàn)場的臨時(shí)設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃等方面的應(yīng)用也在逐步發(fā)展成熟。