某項目裝飾工程基于Revit 的BIM 技術應用研究

羅 蘭 王 芳

(1.中國建筑股份有限公司技術中心，北京 101300;2.北京麗貝亞建筑裝飾工程有限公司，北京 100043)

1 引言

1.1 研究背景

BIM(Building Information Modeling)技術由美國人提出，一些發達國家的BIM 技術應用水平已較高。在我國，BIM 技術應用還處于初級發展階段，但業界普遍認為應用BIM 技術是未來發展趨勢［1］。

目前，BIM 技術應用于裝飾工程處在摸索階段。在國內外，BIM 技術應用習慣把建筑裝飾工程從屬于建筑工程而沒有單獨進行研究。在BIM 技術應用成果中，提及裝飾專業很少，精裝修工程的BIM技術應用仍處于研究階段。

BIM 技術的推廣對裝飾行業的BIM 施工技術發展提出了新要求。裝飾工程分部、分項工程較多，工序復雜，設計、施工與其他專業交叉作業多，經常發生趕工期導致工程質量等問題。應用BIM技術成為解決這些問題可選的重要途徑，因此在裝飾工程中研究和應用BIM 技術具有重要意義。

1.2 研究現狀

本文作者通過裝飾業、建筑業業內人士訪談、文獻查閱、網絡搜索等方法了解到，到目前為止，裝飾工程的BIM 技術應用相關記載還很少，在網絡上已有一些以Revit 為核心建模軟件的裝飾工程BIM技術應用的專題討論，國內有個別裝飾施工及設計企業已經嘗試在裝飾工程中應用BIM 技術。

在國內，有裝飾工程BIM 技術的論文［2］［3］論述了對BIM 技術在室內設計中的應用所帶來的重大變化;近幾年BIM 書目中有涉及項目不同參與方和不同階段的BIM 應用，但其中沒有提及裝飾工程［4］［5］［6］。更多的軟件學習書目都是針對設計應用的［7］，作者還沒有查到專門針對裝飾工程BIM 技術應用的書籍。還有文獻中提到個別小型裝飾工程項目在應用BIM 技術［8］。另外，有對裝飾工程的Revit 模型建立及其應用流程提出見解［9］。國外的有關裝飾BIM 技術應用的研究有對歷史建筑的保護［10］和利用BIM 軟件進行室內設計課程的教學設計方法［11］。另外還有提出室內環境中建立竣工BIM 模型的方法［12］。

1.3 問題的提出

BIM 的主流建模軟件較少考慮裝飾工程功能需求，應用于裝飾工程耗時耗力成本較高，因此均處于摸索階段。到目前為止，從裝飾設計到裝飾施工一體化的BIM 技術應用研究的文獻仍很少見到。

2 項目簡介與數據集成方案

2.1 項目簡介

某項目的裝飾工程BIM 技術應用方案中，本文作者選取了在五個具有代表性且功能不同的重點空間，分別是:報告廳(600m2，層高5.7m)、門廳(800m2，層高8.9m)、貴賓室(60m2，層高5.7m)、2#樓梯間(280m2，總高34.5m)、2#衛生間(30m2，層高4.5m)，利用Revit 及相關軟件進行了裝飾工程BIM技術應用的研究實踐。

2.2 以Revit 為核心的數據集成方案

本方案中應用BIM 軟件包括:Revit、3Ds Max、Lumion、Navisworks 等。其中除了3Ds Max，這些軟件都不是裝飾行業常用軟件。

(1)Revit:該項目中，利用Revit 完成了建立設計、深化設計及施工裝飾BIM 模型，制作了裝飾效果圖、漫游動畫、進行了碰撞檢測和修正、制作了裝飾施工圖、導出了物料表。

(2)3Ds Max :利用歐特克Building Design Suit工作流或導為fbx 格式到3Ds Max，對裝飾模型進行效果圖渲染。

(3)Lumion:導入reivt 模型進行漫游動畫制作。

(4)Navisworks:是BIM 協作工具，該項目將裝飾BIM 模型及其他專業BIM 模型以NWC 格式模型分專業導入到Navisworks 內整合并做碰撞檢測及瀏覽，檢查是否存在沖突，共享信息并進行溝通;同時，還制作了施工模擬動畫。

Revit 系列軟件BIM 的系統性較強，應用于建筑、結構、機電的設計和施工功能比較全面，但裝飾工程方面的模塊目前基本上沒有被開發出來，裝飾工程的很多功能尚無法快速實現，還有待使用者總結經驗。所以在目前的裝飾工程的BIM 應用中只能利用現有條件進行實踐。

3 各階段模型細度

3.1 BIM 的各應用階段

裝飾工程在BIM 應用流程中主要有設計、深化設計、施工、竣工、運維等幾個階段。

3.2 各應用階段模型細度

模型細度即模型的詳細程度。

方案設計BIM 模型細度:模型應包含大致的數量、大小、形狀、位置、方向、材質、色彩，用于效果表現、管線綜合、主要材料統計、系統分析、性能分析、估算和概算等。

深化設計BIM 模型細度:模型應包含精確的數量、大小、形狀、位置、方向、材質、色彩，用于效果表現、管線綜合、鋪裝鑲貼材料排布、系統分析、性能分析、設計變更、施工協調、概算和預算等。

施工BIM 模型細度:在深化設計模型的基礎上，應有模型產品的廠家及其聯系方式、價格、型號，再加上精確的各施工階段的施工時間。用于效果表現、管線綜合、材料、系統分析、性能分析、設計變更、施工整合、進度、質量、安全管理、成本控制、結算決算。

4 裝飾工程BIM 技術應用

4.1 裝飾BIM 模型的創建

(1)方案設計BIM 模型:在修整好的上游BIM模型基礎上，把握、控制和運用各專業信息已經形成的空間形態，進行裝飾設計，建立裝飾模型并設置模型的材質等。根據上游模型的設置，制定項目軟件環境、命名規則、材料列表、出圖標準、參數標準、協同工作標準。制定好工作流程、定制裝飾設計樣板及標準族庫，配置合適的平臺環境。然后按照室內的不同部位分別建立墻體裝飾面、地板裝飾面、吊頂、門窗裝飾、欄桿扶手、家具、陳設等(圖1)。

圖1 裝飾方案設計BIM 模型

方案BIM 模型的創建時需注意:要對既有的結構、鋼結構、建筑、機電等專業進行全面審核和修改合格，否則容易錯上加錯影響效率;要利用建筑模型樣板創建裝飾樣板，對模型創建環境事先做好設置，否則易造成標準不統一，信息不易獲得;模型的細度適宜，便于快速建模和渲染;模型的分區要適宜，便于深化設計及施工模型的利用。

另外，在應用Revit 的管理中的設計選項功能時，可制作多個造型方案進行比對，但該功能更適用于造型設計，對材質多方案功能考慮尚不全面;有些功能與其他軟件相比，操作步驟較多，如Revit 材質貼圖、復制移動時受限制條件影響的操作等;在制作樓梯扶手時，扶手模型在轉彎處還不能實現準確自動連接，只能通過創建自適應族完成模型制作。

(2)深化設計BIM 模型:在方案設計BIM 模型的基礎上，增加裝飾工程的隱蔽部分和需細化部分，各種固定裝飾構件及設備的內部構造中需現場安裝制作的構件，完善裝修細部和構造做法，裝修細部以能導出施工節點詳圖為標準，如吊頂內的龍骨吊掛件系統，輕質墻體內部龍骨等構件，地面鋪裝的墊層等;對模型及貼圖的墻面地面等材料利用零件功能做詳細的分割，便于進行塊料面層的排布指導及材料統計(圖2)。

圖2 裝飾深化設計BIM 模型

深化設計BIM 模型創建時需注意:必須與各專業協同做碰撞檢測和消除碰撞;對一些大量使用的構造系統可花時間制作參數化族，否則效率會極低;及時收集建筑材料和部品的信息極為重要;不同空間使用相同構件要共用同一模型，但要加上空間命名，便于檢索材料部品;如有提高效率及減少模型數據量的考慮，小于50* 50* 50 的模型可免制作。

另外，零件功能雖然能實現塊料面層排版功能，但比較瑣碎費時，還需進一步完善為智能化參數化的排布方式。

(3)施工BIM 模型:在深化設計BIM 模型的基礎上，對發生設計變更的部分修改，細化模型，并增加用于施工管理的時間進度、建筑材料部品的價格、廠家、聯系方式、型號等其他要素。最終形成可交付的竣工模型，形成運營維護模型的基礎。

施工BIM 模型制作時需注意:注意進度計劃及計劃變更信息的收集并及時反映到施工模型中，及時更新設計變更部分的模型，在更新時要與各專業協同制作，有交叉碰撞部分要重新進行檢測和消除碰撞。

4.2 裝飾BIM 模型效果圖

利用Revit 軟件可以利用圖形顯示選項設置和渲染功能制作不同風格的效果圖(圖3)。另外利用suite 工作流，或將選定的BIM 模型導成FBX 通用格式模型在3Ds Max 中渲染(圖4)。

圖3 裝飾BIM 模型透視圖(Revit)

圖4 裝飾BIM 模型效果圖(3DsMAX)

制作效果圖時需注意:材質貼圖的UV 坐標調整還需時間適應，Revit 渲染噪點比較多，燈光參數不好控制，獲得參數調整經驗很重要;為了獲得好的效果，必要時要增加燈光點數;Revit 渲染與3Ds Max 渲染相比速度慢，導入3Ds Max 的某些有多種材質的模型需重新調整材質;還有需注意的是，Revit 模型在渲染和導入Lumion 時普遍出現了無法獲得磚縫效果的問題(圖5)，究其原因是使用貼圖、零件分割的墻地面塊料面層沒有設置凹凸或縫隙。

圖5 無磚縫的效果圖(Revit)

另外，與其他渲染軟件和渲染器相比，Revit 軟件的渲染效果、渲染速度等還需要進一步提升。

4.3 裝飾BIM 模型漫游動畫

Revit 制作漫游動畫時，預先設置圖形顯示選項設定好顯示風格，利用三維視圖中的漫游功能設置漫游路線，創建模型動畫的三維漫游(圖6)。

利用Lumion 制作漫游動畫，首先需要在Revit 里面材質分別設定好，利用ColladaExporter 插件，將Revit模型導為dae 格式再導入Lumion，在場景中添加內容庫中的動態集成模型，設置關鍵幀，導出漫游動畫。

制作漫游動畫時需注意:Revit 的不同風格顯示選項決定了文件的大小，真實顯示的漫游動畫文件數據量會較大;Lumion 用于室外裝飾表現效果好，但用于室內效果較灰暗;另外，導入Lumion 的模型材質有丟失現象，需重新處理;在Revit 模型中導出dae 格式前，三維視圖里要點選3D 視圖并選擇細線表現。采用ColladaExporter 插件導出的模型有些曲面接口會消失，另外該插件的版本2014 對于數據量過大的模型不適用。

圖6 裝飾BIM 模型漫游動畫(Revit)

4.4 物料表生成

項目通過利用Revit 的明細表統計功能導出工料統計明細表，明細表以表格形式顯示信息，這些信息從項目中的圖元屬性中提取，實現對裝飾工程的物料統計、工程造價管理(圖7)。

生成物料表時注意:為便于加工統計，明細表要列出圖元類型的每個實例，或根據成組標準將多個實例壓縮;材料部品的命名極為關鍵，隨意的命名容易出現統計失誤;項目的圖元屬性在制作模型時就要準確加入;另外統計出的材料量為模型實際量，沒有考慮工程損耗量，亦與定額不相符。

圖7 裝飾BIM 模型物料表(Revit)

4.5 多專業錯漏碰缺檢測

Revit 的裝飾BIM 模型與其他專業BIM 模型整合后，可利用自身的碰撞檢測功能分別與各專業進行碰撞檢測;也可將Revit 的各專業深化設計BIM模型轉為nwc 格式模型后，導入Navisworks(圖8)設定碰撞檢測規則進行碰撞檢測，發現錯誤在Revit中修改。通過碰撞檢測，調整各專業支管、支吊架、設備末端等的各自位置，做到每個專業與其他專業的空間位置的軟碰撞及硬碰撞都不沖突，并能為其他專業考慮預留施工操作空間。

碰撞檢測時需注意:由于Revit 默認緊密相鄰的構件為碰撞，所以利用Revit 的碰撞檢測功能時，要合理設置碰撞對象;利用Navisworks 碰撞檢測時，設定合適的碰撞檢測距離，以免合理的碰撞數過多。

在碰撞檢測結果出來后，必須協同工作，各專業分別消除碰撞，并再次檢測，直到沒有碰撞為止。在模型碰撞檢查過程中，發生碰撞的構件全部需手動調整極為耗時耗力;當僅用鏈接形式整合模型時，尤其在碰撞檢測完畢需修正時，其他專業為外部參照不能直接修改，大大影響了效率;由于本項目模型專業分得比較細，必須所有專業模型分別導為nwc 格式再導入Navisworks，過程顯得繁瑣耗時;鏈接的土建裝飾專業與其他專業發生合理碰撞后不能自動開孔洞;另外，按合同和專業劃分模型時，由于機電專業模型必須建立在土建和裝飾模型上，因此有部分模型如吊頂、機電末端在兩個專業模型文件中重復制作，在碰撞檢測中易被檢測出來還需刪除。因此鏈接的方式雖然比較穩定，但效率較低;另一方面，采用工作集的方式雖然能提高效率，但一個較大模型中的多個土建、裝飾合同工作界面也容易分不清而造成統計物料的錯誤，同時造成文件數據量過于龐大計算機運行緩慢。

圖8 碰撞檢測報告(Navisworks)

圖9 施工圖(Revit)

在本項目的碰撞檢測實踐中，裝飾深化模型做了隱蔽工程的吊掛件連接件等，但機電專業目前為止很少有把設備支吊架等全部做好的，因此，碰撞檢測尚不全面。

4.6 施工圖生成

將各專業碰撞檢查并修改調整完畢后，制作裝飾施工圖(圖9)，Revit 生成二維圖紙有三種方式:一是完全基于模型文件生成的圖紙。這類圖紙是從模型里直接切出并和模型文件相互關聯的，即模型修改同時圖紙相應修改并關聯;二是基于模型文件切出主體輪廓，后期用2D 線樣式，填充樣式，文字注釋等加以說明;如果模型修改，主體輪廓會相應改變，但是后期的2D 制作需要手動調整以保證和模型一致。三是與模型文件毫無關聯的圖紙，用REVIT 里面自帶的繪圖工具繪制二維圖紙，如2D 線，填充樣式，文字說明等;另外可從外部導入DWG 文件，可以直接套用，也可以根據需要后期加工。

制作裝飾施工圖需要注意:其難點在于視圖樣板的設置，需要花一些時間熟悉設置方式;為提高效率某些細節部分可以利用CAD 進行補充處理。

通過施工圖制作環節，我們發現施工圖與實際施工存在一些誤差，用Revit 進行施工圖制作耗費時間比較多。

4.7 施工模擬動畫及項目管理

Revit 的BIM 模型的可在項目管理中可得到充分應用，利用Revit、Navisworks 都可以進行專業協作和施工交底，在Navisworks 中可制作施工方案模擬動畫(圖10)，其特點是能展示詳細的施工過程。因此在施工前，模擬動畫起到了明確的施工指導作用，還可導出進度計劃表，利用這種功能管理工程進度。

施工模擬動畫制作需注意:Revit 的模型在導入Navisworks 后有某些材質有問題，還需重新賦材質;施工模擬一般裝飾構件較多，在做細節模擬時，應由施工經驗豐富的BIM 工程師操作或指導，準確表達各種構件的位置和施工工序。

通過項目實踐可知，Navisworks 制作的動畫效果灰暗，材質真實感較差，可選材質少，構件庫構件較少、顯示效果和風格也遜于3DS Max、Lumion 等軟件。

利用BIM 技術的項目管理有多個研究方向，本項目中主要利用施工圖、施工模擬動畫、導出進度計劃、導出物料表等嘗試進行了施工指導、進度管理、物料管理和成本管理。

圖10 施工模擬動畫(Navisworks)

4.8 運維階段應用

建筑物在其50 -70 年的或更長的生命期內，裝修改造不可避免。因此，在運維階段，裝飾BIM 模型的利用價值依然存在。這方面的應用研究目前很少有人提及，這將成為未來的一個重點。

5 結語與未來發展

在本項目裝飾工程的BIM 技術應用研究中，作者嘗試組織裝飾、土建、MEP 等專業聯合建模，充分考慮裝飾工程各階段對BIM 模型的合理需求，研究應用Revit 作為核心建模工具，建立裝飾BIM 模型，實現了裝飾設計和施工BIM 模型數據連接，同時探索裝飾工程的BIM 建模及應用流程，為裝飾業的BIM 技術應用積累了經驗。我們認為，未來在設計變更、工程合同及造價、采購及材料、工程質量、安全及文明施工、勞務、施工協調、竣工、運維等管理應用方面做更多的研究，有利于BIM 技術在裝飾工程項目中的深入使用。

通過本項目，作者注意到:(1)Revit 的族庫裝飾構件欠缺，還需BIM 工程師花費大量時間制作，成為裝飾BIM 模型制作提高效率的一大障礙;(2)Revit 軟件普及程度不夠，還需對BIM 工程師進行培訓;(3)Revit 軟件的裝飾專業功能還不夠完善，軟件開發商還需進一步開發。

近幾年，國內外一些BIM 模型產品庫在網絡上出現，提供了良好的BIM 技術應用環境。我們相信，隨著裝飾行業從業人員認識的提高、軟件功能的進一步提升、硬件的發展、云技術的實施，在未來，BIM 技術將一定是建筑裝飾行業必須應用的技術。

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