基于SketchUp的裝飾工程BIM技術應用研究

羅 蘭 鐘 凡

(1.中國建筑股份有限公司技術中心，北京 101300； 2.廣州乾訊建筑咨詢有限公司，廣州 510000)

基于SketchUp的裝飾工程BIM技術應用研究

羅 蘭1鐘 凡2

(1.中國建筑股份有限公司技術中心，北京 101300； 2.廣州乾訊建筑咨詢有限公司，廣州 510000)

BIM核心建模軟件較少考慮裝飾工程需求，裝飾工程作為建筑施工重要環(huán)節(jié)BIM應用仍處摸索階段，難以完成建筑工程全過程BIM應用。作者嘗試選擇裝飾業(yè)普及度極高的SketchUp作為BIM核心建模軟件，進行建模方法和應用方法的探索，實現(xiàn)了裝飾設計和施工階段BIM模型數(shù)據(jù)的無縫連接，同時利用專門開發(fā)的基于SketchUp的BIM應用插件5D BIM for SketchUp，實現(xiàn)物料統(tǒng)計和讀取其信息，控制工程進度、成本。總之，本研究找到一種低成本的適合我國裝飾業(yè)的BIM技術應用模式，并給出了實際應用案例。

裝飾工程；信息模型；建模方法；插件；SketchUp

1 引言

1.1 研究背景

BIM(Building Information Modeling)技術首先出現(xiàn)在美國，歐美韓日等國家的應用水平已較高。在我國，BIM技術已經(jīng)有了一些應用案例，建筑工程應用BIM技術被認為是未來發(fā)展趨勢[1]。

目前，裝飾工程中應用BIM技術處于摸索階段。在國外，建筑裝飾工程屬于建筑工程的一部分。在國內(nèi)的BIM技術應用也基本根據(jù)國外的習慣，將建筑裝飾部分作為建筑的附屬部分，少有單獨研究。國內(nèi)的BIM技術應用，很少有把裝飾工程與其他專業(yè)一起完整應用的案例。

建筑業(yè)BIM技術的推廣影響著裝飾行業(yè)的BIM施工技術發(fā)展。裝飾工程設計、施工與土建、機電等專業(yè)交叉作業(yè)多，分部、分項工程較多，工序復雜，經(jīng)常要趕工期而導致三邊工程。應用BIM技術可成為解決這些問題的重要途徑之一，且裝飾工程應用可以達到建筑工程完整應用BIM技術的目標，因此在裝飾工程中研究和應用BIM技術意義重大。

1.2 研究現(xiàn)狀

通過文獻查閱、訪談、搜索等方法我們了解到，在國內(nèi)，我們已知的涉及裝飾工程BIM技術應用的論文[2-3]闡述了對BIM技術在室內(nèi)設計中的應用所帶來的革命性變化；近年BIM書目中有提及項目不同參與方和不同階段的BIM應用，但其中少有提到裝飾工程[4-5]。有關SketchUp軟件學習的書籍出版了不少，但都是在設計中的應用技術，沒有涉及BIM技術整體應用。2013年有專門針對室內(nèi)設計的BIM軟件Revit學習書目[6]出版。個別文獻中提及小型裝飾工程項目中應用了BIM技術[7]。另外，有對裝飾工程的Revit模型建立及其應用流程的研究[8]。國外有對建筑表皮裝飾豐富的歷史建筑的檔案的建立和保護[9]和在大學引入BIM軟件教學的設計方法[10]。另外還有在高大室內(nèi)環(huán)境中建立竣工模型時提高工作效率的方法和建議[11]到目前為止，裝飾工程的BIM技術應用相關記載還很少，僅在網(wǎng)絡上有一些關于裝飾工程的BIM技術應用的專題討論。少數(shù)裝飾施工及設計企業(yè)嘗試在裝飾工程中應用BIM技術，但絕大部分都是以Revit、ArchiCAD為建模軟件的裝飾工程BIM應用案例，SketchUp作為建模軟件裝飾工程BIM應用案例很少。在國內(nèi)，貴陽龍洞堡國際機場行政綜合樓精裝工程2012年使用SketchUp應用了BIM技術,但因缺少國產(chǎn)化BIM插件，應用功能有限。

1.3 問題的提出

(1)成本增加

裝飾業(yè)內(nèi)的企業(yè)開始使用BIM技術時，大多選擇使用普及度不高的Revit、ArchiCAD作為核心建模軟件，較少嘗試利用裝飾業(yè)已經(jīng)廣泛使用的方案建模軟件SektchUp為BIM核心建模軟件。Revit軟件操作復雜、培訓周期長，ArchiCAD雖然上手較快，但也需培訓，兩款軟件售價都比較高，這樣增加了企業(yè)和項目成本。

(2)BIM技術完整應用沒有先例

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，因此很少有建筑項目擁有完整裝飾工程內(nèi)容的BIM模型。到目前為止，BIM技術應用鮮見從裝飾設計到裝飾施工一體化的研究記載，以SketchUp作為核心建模軟件的BIM技術一體化應用作者還沒有查到相關文獻，尤其是深化設計過程中將機電支吊架、裝飾專業(yè)的隱蔽工程構件全部完成的BIM應用尚未見到先例。

(3)SketchUp的BIM功能欠缺

SketchUp作為一款方案建模軟件是全球使用最廣泛的3D建模工具。具有免費版和專業(yè)版。但其作為BIM工具功能有欠缺，無法實現(xiàn)物料統(tǒng)計和讀取其部分信息以及控制工程進度、成本。雖然國際上出現(xiàn)了一些適合歐美國情的SketchUp的BIM插件,但其BIM功能集中于建模，且零散不夠完善，國內(nèi)利用SketchUp的國產(chǎn)化BIM插件完成裝飾工程BIM技術應用尚無記載。

2 項目簡介與數(shù)據(jù)集成方案

2.1 項目簡介

在某試驗樓工程中，提出了在重點空間(報告廳，面積600m2，層高5.7m)裝飾工程中應用BIM技術的需求，作者嘗試組織裝飾和機電專業(yè)聯(lián)合建模，充分考慮裝飾施工對設計BIM模型的合理需求，研究應用SektchUp作為核心建模工具，并利用廣州乾訊建筑咨詢有限公司專門研發(fā)的5D BIM for SketchUp BIM插件，在設計及施工中快速搭建裝飾BIM模型，進行了裝飾工程BIM技術應用的研究實踐。

裝飾工程項目BIM技術應用一般分為方案設計、初步設計、施工圖設計、深化設計、施工、竣工、運維七個階段，各階段需要提交相應的模型成果。本文集中論述其中的方案設計、深化設計和施工階段以及SektchUp的本地化BIM插件5D BIM for SketchUp的應用。

2.2 以SketchUp為核心的數(shù)據(jù)集成方案

本方案中應用BIM軟件包括：SketchUp2014、BIM專用插件5D BIM for SketchUp、Layout2014、Tekla-BIMsight。

(1)SketchUp2014：本項目中，利用SketchUp2014完成了建立設計、深化設計及施工BIM裝飾模型，制作了效果圖、漫游動畫、施工模擬動畫；

(2)BIM專用插件5D BIM for SketchUp：SketchUp通過一些專用插件來實現(xiàn)BIM的功能。本項目國內(nèi)首次利用專門開發(fā)的5D for SketchUp及相關功能模塊，導出了物料表、進度計劃表等；

(3)Layout：Layout是SketchUp的Pro專業(yè)版。本項目通過選取SketchUp的BIM模型各個角度的圖片輸出到LayOut進行排版，進行施工圖制作；

(4)Tekla-BIMsight：BIM 協(xié)作工具Tekla-BIMsight，是施工項目協(xié)作中建造和設計溝通的工具，本項目將SketchUp BIM模型以IFC格式模型分圖層分專業(yè)導入到Tekla-BIMsight內(nèi)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。

3 裝飾工程BIM技術應用

3.1 裝飾BIM模型的創(chuàng)建

(1)方案設計BIM模型：通過SketchUp軟件操作界面獲得3Dwarehouse模型庫提供的構件庫以及插件商店的眾多插件，正確利用圖層、組件、群組、以及SketchUp的函數(shù)功能和一些設置制作BIM模型，同時需要制作者自覺地遵守BIM模型建立的操作方式規(guī)則。建模時裝飾專業(yè)單獨建立圖層，與原建筑、結構、機電專業(yè)模型的圖層分開。裝飾工程構件較多，可創(chuàng)建更多圖層，并按各分部分項工程來區(qū)分。每一個構件都要做成群組、組件，組件的嵌套深度不得超過三級。組件命名對應具體實物，真實命名，名稱統(tǒng)一，便于物料表的計算以及導出。圓形段數(shù)設成最小的8段，弧形設置成3-5段以利于減少模型的數(shù)據(jù)量。(見圖1)

圖1 裝飾方案設計階段BIM模型

圖2 裝飾深化設計階段BIM模型

(2)深化設計BIM模型：在方案設計BIM模型的基礎上，模型內(nèi)容和細度都要增加，包括裝飾工程的隱蔽部分和需細化部分。包括：吊頂、墻體、地面內(nèi)的隱蔽部分、各種表面開孔；裝飾面的細化內(nèi)容包括塊料面層的排布分割；幕墻包括石材、玻璃、金屬等各種材料的幕墻，完善構造做法。模型制作細度以能導出施工節(jié)點詳圖為標準。地面部分用塊料平鋪功能的插件，選定面區(qū)域后，自動實現(xiàn)塊料平鋪及預留縫隙填充。吊頂類由選擇面驅動通過不同的系列插件實現(xiàn)吊掛件龍骨的快速自動排布。墻面裝飾構件要用到空間自動對位插件、石材掛板插件等制作，由選擇面驅動實現(xiàn)(圖2)。

(3)施工BIM模型：在深化設計模型的基礎上，對發(fā)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(lián)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。

3.2 裝飾BIM模型效果圖

利用SketchUp軟件可以導出不同風格的效果圖。另外眾多軟件開發(fā)商和愛好者推出了幾十個名目繁多的渲染器，常用的如Artlantis、Vray for SketchUp、Render [in] 等等。另外可在在3ds Max中用SketchUp模型渲染，但需重新調(diào)整材質(zhì)。這方面的應用方法裝飾設計業(yè)已有很多成熟經(jīng)驗(圖3)。

⑨顧海良:《高校績效評價是對中國高校評估模式的積極探索——兼評〈高等學校績效評價論〉》，《教育研究》2013年第3期。

圖3 裝飾BIM模型效果圖

3.3 裝飾BIM模型漫游動畫

SketchUp制作漫游動畫時，先設定好風格，按播放順序增加不同的場景，設置好動畫的場景關鍵幀暫停及過渡，利用場景管理器，在導出動畫視頻中選擇合適的分辨率及幀速率，便可導出漫游動畫(圖4)。

圖4 裝飾BIM模型漫游動畫(SketchUp)

Lumion與SketchUp的模型可以無縫對接，在SketchUp模型導入Lumion后，可以在場景中添加內(nèi)容庫中的集成模型的動態(tài)，通過設置位移特效參數(shù)，可以做出如人和動物、交通工具位移、建筑剖面、位移、組裝、天氣變幻、景深變化等等效果。Lumion錄制動畫的方法類似SketchUp漫游動畫制作，使用內(nèi)置的視頻編輯器，可輸出視頻文件、打印高分辨率圖像。但Lumion的畫面效果稍顯黯淡。

3.4 物料表生成

本項目通過廣州乾訊開發(fā)的本地化工料統(tǒng)計插件5D for SketchUp導出Excel的工料統(tǒng)計表格，實現(xiàn)對裝飾工程的物料統(tǒng)計、工程造價管理。(見圖5-6)

圖5 地面材料導出(5D for SketchUp)

圖6 地面材料統(tǒng)計表(Excel)

圖7 碰撞檢測(Tekla-BIMsight)

圖8 深化設計施工圖(SketchUp-Layout)

3.5 多專業(yè)錯漏碰缺檢測

裝飾深化設計BIM模型在制作過程中，要做各專業(yè)(尤其是機電專業(yè)深化設計模型)的整合后，再做碰撞調(diào)整。機電專業(yè)有一款國外開發(fā)的3skeng插件實現(xiàn)機電管道三維模型的創(chuàng)建。在國內(nèi)，廣州乾訊建筑咨詢有限公司自主研發(fā)的MEP for SketchUp插件及信息模型庫可實現(xiàn)SketchUp-BIM在機電管道設備方面的完整制作。實際操作過程中，模型管道設備的空間碰撞95%以上都是在SketchUp里面發(fā)現(xiàn)及時修正的。SketchUpBIM模型可轉為IFC格式模型后，導入Tekla-BIMsight(圖7)以及歐特克公司的碰撞檢測軟件Navisworks進行碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)的錯誤可在SketchUp中修改。

3.6 施工圖生成

圖9 深化設計施工圖(SketchUp-Layout)

3.7 施工模擬動畫及項目管理

SketchUp的BIM模型的可在項目管理中可得到充分應用。利用SketchUp、Tekla-BIMsight、Navisworks都可以進行專業(yè)協(xié)作和施工交底。另外利用SketchUp-BIM模型，在SketchUp中控制圖層和組件、群組的先后顯示，分別設置不同的場景，按次序導出動畫可獲得施工方案模擬動畫(圖10)。在工程整體施工前，BIM模型對各專業(yè)協(xié)同工作起到了明確的施工指導作用。SketchUp-BIM模型與設置好的Project進度計劃相關聯(lián)，可使用5D for SketchUp插件在每個時間節(jié)點可以顯示當前進度、當前工程造價，導出進度計劃表，利用這種功能管理工程進度和造價(圖11)。

圖10 施工模擬動畫圖

圖11 施工進度計劃及造價控制(5D for SketchUp)

3.8 運維階段應用

由于建筑物使用壽命期一般為50-70年，在此期間由于年久、功能改變等原因在建筑全壽命期內(nèi)的裝修改造不可避免。因此，在運維階段，裝飾工程的BIM模型仍然會被繼續(xù)利用。這方面的應用研究將成為一個重點。

4 結語與未來發(fā)展

本研究首選擇裝飾業(yè)普及度高的SketchUp作為BIM核心建模軟件，進行了建模方法和應用方法的探索和總結，實現(xiàn)了裝飾設計和施工階段BIM模型數(shù)據(jù)的無縫連接，同時開發(fā)基于SketchUp的BIM應用插件5D BIM for SketchUp，利用其實現(xiàn)統(tǒng)計物料和讀取其信息，控制工程進度、成本，創(chuàng)造出一種低成本的適合我國裝飾業(yè)的BIM技術應用模式，并積累了應用經(jīng)驗。

作者注意到：一，SketchUp軟件普及程度非常高，但應用于BIM技術的實踐，還需對BIM工程師進行短期(一天)的BIM應用培訓；二，SketchUp軟件本身的BIM功能依賴于各種BIM插件，軟件開發(fā)商還需將這些插件集成化；三，SketchUp的BIM功能的本地化亟需解決，使用戶更方便地使用。

天寶官方提供的3Dwarehouse模型庫、Extension Warehouse插件商店、開放的二次開發(fā)資源SketchUp RubyAPI的廣泛應用；國內(nèi)數(shù)聯(lián)中國網(wǎng)上家居商城改版上線、SUAPP插件集的推廣等在各方面進一步為廣大SketchUp用戶提供了良好的應用環(huán)境。我們相信，隨著裝飾行業(yè)從業(yè)人員認識的提高、軟件功能的提升、硬件的發(fā)展、BIM云的建立，在未來，BIM技術將一定能成為建筑裝飾行業(yè)必須應用的技術。

[1]何關培.BIM總論[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2011.9

[2]劉烈輝.信息化時代的室內(nèi)設計——建筑信息模型及其在室內(nèi)設計中的應用[J].裝飾.2010.2：125-126.

[3]郭軼，姜立，趙艷輝等.基于BIM技術的三維室內(nèi)裝飾工程CAD系統(tǒng).BIM與工程建設信息化——第三屆工程建設計算機應用創(chuàng)新論壇論文集[M].2011.

[4]葛文蘭，于曉明，何波.BIM的第二維度[M]北京:中國建筑工業(yè)出版社.2011.9.

[5]葛清，趙斌，何波.BIM的第一維度[M]北京:中國建筑工業(yè)出版社.2013.7柏慕進業(yè).建筑、室內(nèi)設計、景觀設計的BIM應用[M].電子工業(yè)出版社.2013.

[6]柏慕進業(yè).建筑、室內(nèi)設計、景觀設計的BIM應用[M].電子工業(yè)出版社.2013.

[7]張玉平.淺論BIM的建筑裝飾裝修工程運用與發(fā)展[J].城市建設理論研究.2013(24)：

[8]羅蘭，趙靜雅.裝飾工程BIM應用流程初探——基于Revit的裝飾模型建立和應用流程[J].土木工程建筑工程信息技術.2013.12:81-88.

[9]Maurice Murphy, Eugene McGovern, Sara Pavia. Historic building information modelling (HBIM)[J], Structural Survey.(2009)Vol. 27 Iss: 4, pp.311-327.

[10]Asojo A O.An instructional design for Building Information Modeling (BIM) and Revit in interior design curriculum[J]. Art, Design & Communication in Higher Education. 2013, 11(2):p143-154.

[11]Jung J, Hong S, Jeong S, et al. Productive modeling for development of as-built BIM of existing indoor structures[J]. Automation in Construction, 2014, 42: 68-77.

An Application Study on the BIM Technology of An Decoration Project based on SketchUp Software

Luo Lan, Zhong Fan

(1.TechnicalCenterofChinaStateConstructionEngineeringCorp.LTD.,Beijing101300,China；2.GuangzhouMessage-SkyConstructionConsultingCO.,LTD.,Guangzhou510000,China)

Currently some popular BIM modeling softwares seldom take into account the requirements of decoration engineering. As an important part of architechture construction engineering, decoration engineering’s BIM application is still on the way of exploration, which directly results into the incomplete application of BIM in architechture construction. In this study, SketchUp, which is very popular in decoration engineering, is used as a modeling software to explore modeling methods and application motheds in a decoration project. As a result, the author realized a seamless smooth connection of BIM data produced in both decoration design stage and construction stage. At the same time, the author also uses the plug-in software 5D BIM for Sketchup, so that all the information concerning the materials could be read and calculated, and the construction scheduling as well as costs get controlled. In brief, the study disscusses a low cost BIM techonology application model which is applicable in China’s decoration engineering, and also presents an example of its application.

Decoration Engineering; BIM; SketchUp; The Fineness of the Model

羅蘭(1970-)，女，碩士，中國建筑股份有限公司技術中心工程智能化研究所高級工程師，一級注冊建造師，二級注冊建筑師。主要研究方向：建筑與環(huán)境藝術設計、裝飾工程施工技術、BIM技術應用。

TU767;TU712.3

A

1674-7461(2015)02-0037-06