Navisworks軟件在項目施工模擬中的應用

倪 青 （上海城建職業(yè)學院，上海 200438）

0 前言

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技術是基于三維數(shù)字設計、施工、運維等建設工程全生命周期的解決方案。BIM三維軟件可以在建筑模型上集成大量工程相關的數(shù)據(jù)信息，能夠在建筑的整個生命周期（設計、施工、管理）各階段發(fā)揮普通造型軟件無法比擬的優(yōu)勢。

BIM技術基于最先進的三維數(shù)字設計和工程軟件構建“可視化”數(shù)字建筑模型，為設計師、建筑師、水暖電工程師、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”的科學協(xié)作平臺。而Navisworks軟件則提供了項目相關方的溝通平臺，有效地預防了項目設計和施工中可能出現(xiàn)的各專業(yè)設備碰撞的發(fā)生，提升了設施運營管理的質量和效率。

1 Navisworks軟件概述

Navisworks是由Autodesk公司收購后進行整合開發(fā)的一款可視化仿真分析和支持多種三維格式的軟件。軟件有三個版本，Manage版本和Simulate版本為收費版本，F(xiàn)reedom版本只能用于查看項目，不能進行更多的操作。但是如果要進行仿真分析、碰撞檢測等，必須安裝前兩個版本，故一般工程中推薦安裝Manage版本。

2 Navisworks的功能分析

2.1 Navisworks軟件概述

Navisworks軟件可以幫助項目工程師在實際的BIM工程中解決很多問題。在BIM的不同應用、不同階段，幫助實現(xiàn)不同的項目需求。

比如，Navisworks軟件可以將不同軟件格式的三維模型整合在一起，也可以將同一款軟件的不同文件的三維模型整合在一起；可以對三維模型進行審查，進行批注和測量；可以做動畫，包含視點動畫、腳本動畫和高級動畫等；可以對模型進行渲染和施工模擬。其中，Navisworks軟件的施工模擬功能是它的一個很大的特色。可以利用里面的Animator動畫的功能模塊完成施工模擬，算量功能是2014版本之后新增的一個功能；碰撞檢測也是很有用的，可以將不同的模型整合完成以后，利用該功能進行相應的檢測。如圖1所示。

圖1 Navisworks軟件的主要功能

2.2 Navisworks軟件的文件類型

Navisworks軟件支持兩大類格式類型：原生態(tài)格式類型和第三方格式類型。

原生態(tài)格式類型中常見的為NWD文檔。NWD可以理解為Navisworks主要的一個格式類型。而NWF是比較特殊的一個格式，不包含模型的任何幾何信息，但包含其他的文字信息、標記信息等。NWC是一個緩存文件，不是人為產生的，不能另存為一個NWC文檔，它可以加快對文件的訪問速度，在Revit中導出文件的時候可以導出一個NWC文檔。Navisworks打開NWC文檔后，可以另存為一個NWD文檔。

Navisworks也支持其他第三方格式類型，因為Navisworks是一款非常兼容的軟件，這就意味著它可以將很多不同軟件所產生的三維模型進行整合。比如Navisworks軟件支持包括 3dmax、maya、Revit、CAD，以及Catia軟件導出的各文件類型。

Navisworks除了支持NWD、NWC、NWF幾種原生的數(shù)據(jù)格式之外，還支持多達60種以上三維軟件所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)。這使得Navisworks集成其他各種不同軟件所創(chuàng)建的模型在同一場景中成為可能。

2.3 利用Navisworks軟件構建場景模型

Navisworks軟件屬于單項目軟件，打開一次軟件，只能打開一個項目文檔，如果關閉了這個軟件，就關閉了該項目。

需要創(chuàng)建場景模型，首先可利用Revit軟件導出對應的Navisworks文件，默認導出的是NWC格式，若需要添加場景，應該用“附加”功能將建筑的構件附加到當前的場地，這就是Navisworks軟件對模型的整合功能。附加以后，形成新的文檔，可以保存為“nwd”文檔格式。如圖2所示。

圖2 通過Revit文件將模型導入Navisworks軟件的場景中

同樣，在附加下面還有一個“合并”功能，如果對項目又進行了一次保存，然后在項目里面添加了一些操作，如添加一些注釋或者其他一些審查的動作，即可對兩個文件進行合并。另外，選擇功能在Navisworks中是很重要的，在做視點、動畫、施工模擬、腳本動畫的時候都會用到。“選擇樹”，就是對整個導入進來的模型進行一個整合，所有圖元都會出現(xiàn)在選擇樹里面。

3 Navisworks軟件在項目設計中的綜合應用分析

3.1 項目介紹

項目針對某學院的一片空地擬規(guī)劃建設一座餐廳，工程組在先前3D Scanning地形掃描數(shù)據(jù)的基礎上進行一個餐廳項目的設計和建模。該項目規(guī)劃總建筑面積約800㎡，占地面積約440㎡。該學院為開放式校園，項目所建位置為學校唯一綠地。其北臨城市干道，西接居民區(qū)支路，東南兩側為學院教學樓。

經過對周邊環(huán)境的初步了解，力求設計一個以人為本、多元、有特色及獨創(chuàng)性和匯集自然、現(xiàn)代審美情趣，并能體現(xiàn)自然、人文和餐飲三者結合的建筑。在總體中，不僅僅關注本項目內部各組成部分的有機結合，同時亦考慮與周邊環(huán)境的整體聯(lián)系，不破壞原有綠地給師生的生態(tài)感，形成較好的用地布局、道路系統(tǒng)和景觀系統(tǒng)。

餐廳作為師生放松心境、享受生活的地方，其主入口側的池塘設計宛如一面鏡子，讓就餐者和路人都能感受到寧靜致遠，在不經意間尋找另一個自己。同時也巧妙分割了餐廳和支路的相互干擾。從室內借助臨池半開放木格柵，通過光線（light）和視線（sight）的交替，隱約感受與大自然的交流。西側凹凸磚面、二樓的玻璃幕墻和室外樓梯，以及北側的懸挑給立面平添了幾分靈動。設計手稿如圖3所示。

圖3 某學院餐廳項目的設計手稿

除南側主出入口外，在建筑物東西兩側設置次出入口，東側出入口為滿足消防要求設置，景觀采用石板路設計，連接校園道路。東側為廚房專用口，連接公共道路。餐廳室內分三個區(qū)域，一層入口處為休閑咖吧，西側玻璃幕墻滿足室內采光。一層內部為開放式廚房就餐區(qū)，采取快餐自助模式。二層為普通就餐區(qū)，玻璃幕墻和局部懸挑給就餐者不一樣的視覺體驗。一層屋頂為種植屋面，二層屋頂為坡屋頂，以減少冷橋給室內的影響。

3.2 創(chuàng)建Navisworks場景文件

為了進行施工模擬，首先新建一個空白的場景文件，選擇FBX格式文件。

FBX文件是Autodesk公司用于影視和渲染方便的數(shù)據(jù)格式。在這種格式中，會保留三維模型、材質、燈光以及渲染信息等相關的數(shù)據(jù)，方便不同的影視制作工具之間進行轉換。

由于是第一次導入數(shù)據(jù)，Navisworks會顯示載入的進度條。導入文件后，在文件夾中Navisworks會生成一個與該FBX同名的新的NWC文件。NWC數(shù)據(jù)可以作為中間的格式方便下一次的讀取。那么Navisworks在下一次導入相關文件的時候，會大大提高導入的速度，這也是NWC數(shù)據(jù)在Navisworks中的作用。

有了場地之后，繼續(xù)導入其他已有建筑的文檔。必須用“附加”，不能用“打開”，否則會關閉當前的場景文件。

最后，將利用Revit軟件創(chuàng)建的餐廳模型導入Navisworks場景文件中，從而將設計方案轉化為3D數(shù)據(jù)場景模型。如圖4所示。

在當前的場景當中，包含了3dmax創(chuàng)建的地形FBX文件，由Autocad創(chuàng)建的已有建筑的三維模型，也包含了由Revit創(chuàng)建的新建建筑的模型。我們把不同軟件創(chuàng)建的模型都集成顯示在了一個場景當中。

圖4 Revit模型導出為Navisworks場景文件

這里要注意，當需要鏈接不同的場景的時候，必須使用“附加”功能，才能將不同的數(shù)據(jù)組織在同一個場景中。同時，在不同的軟件中工作時，必須要注意各個文件之間的坐標和單位是協(xié)調一致的。否則，就需要在導入之后，對它進行調整。

3.3 利用Navisworks軟件對餐廳項目進行施工模擬分析

可利用Naviswork軟件進行施工模擬動畫的制作。施工模擬動畫在一定程度上可以稱為4D BIM，4D是3D加上項目發(fā)展的時間，用來研究可建性（可施工性）、施工計劃安排以及優(yōu)化任務和下一層分包商的工作順序。通過這種施工模擬，可以很好地控制生產周期，提前準備好人員和材料，有效減少工期、材料和人力等浪費。若通過其他5D軟件，甚至還可以導出每個月的資金、產值等，從而提前作好商務及物資方面的計劃準備。圖5為利用Navisworks軟件中的Animator模塊制作的施工模擬進程圖。

圖5 Animator模塊制作的餐廳項目施工模擬進程圖

3.4 Navisworks軟件中餐廳項目的施工模擬

進入Navisworks軟件，新建Animator場景。Animator制作分三個步驟：按級別從小到大添加各動畫集，然后確定各動畫集中心點，最后對動畫實體制作關鍵點動畫幀。

Animator動畫制作完成之后，通過Timeliner擴展列表下的“動畫”選擇與任務名稱相對應的動畫。動畫行為可分別選擇縮放、旋轉、生長等。可以對Timeliner進行參數(shù)配置，以修改模型在構造、拆除、臨時狀態(tài)下的開始外觀、結束外觀、提前外觀、延后外觀和模擬開始的外觀等。

可以設置Timeliner進行施工模擬的時間，如施工模擬的開始時間、結束時間、回放持續(xù)時間等。回放持續(xù)時間即施工模擬的總時間，動畫還可選擇供施工模擬的視角動畫等。

制作視點動畫時，選擇三維模型的不同視角進行保存視點，右鍵添加動畫，然后在保存的每個視圖中鼠標左鍵拖入相應動畫。該校餐廳項目的施工模擬動畫截圖如圖6所示。

圖6 Navisworks軟件中餐廳項目施工模擬

制作一個按鍵觸發(fā)的腳本，當按下指定按鍵的時候，門框和門扇分別從高處緩緩落下，然后平移至指定安裝位置。隨后制作一個門扇的旋轉動畫自動播放，以展示最后門體的整體安裝效果。如圖7所示。

圖7 制作餐廳項目的門窗安裝動畫

4 結語

BIM技術是一個包含了建筑全生命周期的巨大的數(shù)據(jù)庫模型，模型中包含了大量的建筑和施工信息。運用BIM技術，可以對建筑物的設計、施工運營、改造、拆除等階段過程進行科學細致的管理。在各設計和施工企業(yè)中，BIM的應用越來越廣泛成熟。Navisworks軟件作為各BIM軟件中一項重要的基礎BIM軟件，將更充分地發(fā)揮其推動作用。