基于三維可視化技術(shù)的施工場(chǎng)地布置

王亞浩

摘 要：施工場(chǎng)地的布置作為施工開始前準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容，其布置的合理性與可行性將直接影響工程開工后能否順利進(jìn)行。本文以內(nèi)鄉(xiāng)縣交通小區(qū)1號(hào)樓為例，應(yīng)用三維可視化技術(shù)對(duì)其施工場(chǎng)地進(jìn)行模擬分析和研究，建立三維可視化模型，并與傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地布置方式相比較，突出三維可視化技術(shù)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：三維可視化技術(shù);三維模型;場(chǎng)地布置

中圖分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）16-0102-03

Abstract： As an important part of the pre-construction preparation， the rationality and feasibility of the layout of the construction site will directly affect whether the project can proceed smoothly after construction begins. Taking building 1， Jiaotong community， Neixiang County as an example， this paper applied three-dimensional visualization technology to simulate， analyze and study its construction site， established three-dimensional visualization model， and highlighted the advantages of three-dimensional visualization technology compared with the traditional construction site layout.

Keywords： three-dimensional visualization technology;three-dimensional model;site layout

三維可視化仿真技術(shù)能逼真地演示施工方案的動(dòng)態(tài)過程[1]。相對(duì)于傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地布置來說，施工場(chǎng)地可視化布置可以采用虛擬施工的方法，先試后建、先分析后優(yōu)化，這將對(duì)工程的順利開工提供充足的保證。施工單位通過建立三維動(dòng)態(tài)模型，能在開工前實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地的合理布置，更好地控制施工進(jìn)度、施工成本，保證施工安全。

1 進(jìn)行施工場(chǎng)地布置的優(yōu)點(diǎn)

科學(xué)、合理地進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)布置，能展現(xiàn)施工項(xiàng)目的空間關(guān)系，使機(jī)械設(shè)備、臨時(shí)設(shè)施、道路、擬建工程等各個(gè)構(gòu)筑物之間的空間關(guān)系具有條理性[2]。施工場(chǎng)地布置的合理性對(duì)工程質(zhì)量、成本控制、安全控制、進(jìn)度管理等具有非常重要的影響，將會(huì)直接決定項(xiàng)目開工后的實(shí)施效率和成果。因此，施工場(chǎng)地布置的重要性不容小覷，工程項(xiàng)目的管理人員必須加強(qiáng)對(duì)施工場(chǎng)地布置的重視程度。

1.1 降低安全隱患

工程項(xiàng)目涉及的工序繁雜，施工過程中出現(xiàn)的不可控因素也會(huì)隨之增多。因此，項(xiàng)目管理人員必須注重事前控制，對(duì)工程開工前的場(chǎng)地布置情況給予高度重視。工程建設(shè)一般都是露天建造，其現(xiàn)場(chǎng)的施工機(jī)具擺放、施工材料堆放、現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)措施等都會(huì)產(chǎn)生不可控制的安全隱患?？茖W(xué)、合理的場(chǎng)地布置則能有效消除這些隱患，保證工程順利開展。

1.2 減少施工成本支出

成本問題一直是項(xiàng)目管理人員非常重視的問題，也是建設(shè)單位進(jìn)行投資控制的重要依據(jù)。合理的場(chǎng)地布置能使工程開工后減少返工現(xiàn)象，便于施工人員更好地進(jìn)行施工操作，從而降低成本支出。如果施工場(chǎng)地布置不合理，會(huì)增加成本投入。例如，施工機(jī)具擺放位置不合理，會(huì)造成開工后材料無法正常加工、加工后的材料運(yùn)輸距離遠(yuǎn)等問題;施工現(xiàn)場(chǎng)道路硬化不合理，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)廠、施工現(xiàn)場(chǎng)車輛擁堵，不僅會(huì)加大成本支出，還會(huì)影響工程進(jìn)度;施工作業(yè)人員作業(yè)面設(shè)置不合理，會(huì)導(dǎo)致工程開工后施工人員無法正常作業(yè)，最后不得不返工重新布置場(chǎng)地。

1.3 有助于現(xiàn)場(chǎng)的文明施工

工程項(xiàng)目建設(shè)周期長，現(xiàn)場(chǎng)人員流動(dòng)量大，施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備及材料的堆放會(huì)隨著施工進(jìn)度的開展越來越混亂，因此，施工場(chǎng)地布置要隨著施工進(jìn)展不斷做出調(diào)整。合理的場(chǎng)地布置有助于規(guī)范場(chǎng)容場(chǎng)貌，保證作業(yè)環(huán)境干凈衛(wèi)生;有助于創(chuàng)造文明有序和安全生產(chǎn)的條件和氛圍;有助于減少施工過程中對(duì)居民和環(huán)境的不利影響，從而提高企業(yè)的形象。

2 三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)主要運(yùn)用Revit軟件進(jìn)行核心模型的建立，然后在Navisworks Manage 軟件中，創(chuàng)建施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的建筑、機(jī)械設(shè)備、材料堆場(chǎng)、臨水臨電等模型，規(guī)劃施工工藝路線，之后，利用Navisworks Manage軟件中的Animation功能提供施工現(xiàn)場(chǎng)的整個(gè)施工運(yùn)作動(dòng)畫[3]。在工程開工前進(jìn)行施工模擬，查看在施工運(yùn)行時(shí)場(chǎng)地布置是否會(huì)影響工程進(jìn)度、是否能對(duì)資源進(jìn)行合理運(yùn)用，通過建立3D模型，將施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備擺放、材料堆放、項(xiàng)目部的位置、擬建建筑物的建造過程等模擬出來，進(jìn)行可視化操作。

2.1 三維可視化技術(shù)的含義

三維可視化可將地圖上的地表形態(tài)和地理要素轉(zhuǎn)化為具有三維交互特征的地表形態(tài)景觀，使得有進(jìn)入真實(shí)環(huán)境之感，便于進(jìn)行觀察和分析，提高認(rèn)知效果[4]。三維可視化技術(shù)可貫穿于項(xiàng)目的全壽命周期中，能形象逼真地演示工程施工的動(dòng)態(tài)過程，以發(fā)現(xiàn)施工開始后可能存在的技術(shù)問題、安全隱患，然后及時(shí)進(jìn)行修改。三維可視化技術(shù)也更加有力地證明了工程項(xiàng)目事前控制的重要性，不僅能保障施工過程的風(fēng)險(xiǎn)控制，還能促進(jìn)工程順利完工。其發(fā)展歷程如圖1所示。

2.2 三維可視化技術(shù)的特點(diǎn)

三維可視化技術(shù)通過面向?qū)ο蟮姆绞?，集成?xiàng)目全生命周期中的數(shù)據(jù)，建立一個(gè)信息模型，表達(dá)三維幾何和各種屬性等具有可計(jì)算及可復(fù)用的信息，可完整地描述工程項(xiàng)目[5]。三維可視化技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾方面。

第一，三維渲染，效果更佳。通過利用三維可視化技術(shù)，工作人員具有更為直觀的感受，能更好地理解圖紙內(nèi)容，便于開展施工作業(yè)。

第二，事前控制，減少返工。采用三維可視化技術(shù)可以在工程開工前進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬施工，針對(duì)出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)對(duì)策，避免開工后出現(xiàn)返工現(xiàn)象。

第三，精確計(jì)算，更好控制。利用Revit軟件建立5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，使工程項(xiàng)目的管理人員能快速準(zhǔn)確地獲取想要的信息，實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)化的管理。

第四，虛擬施工，各方協(xié)同。采用先試后建、先分析后優(yōu)化的方式進(jìn)行工程項(xiàng)目的虛擬施工，有利于提高工程效率、按期完工、減少成本、消除安全隱患。

第五，碰撞檢查，查漏補(bǔ)缺。BIM三維可視化技術(shù)可以在工程施工之前進(jìn)行碰撞檢查，優(yōu)化內(nèi)部的管線布置情況，發(fā)現(xiàn)問題之后及時(shí)處理。

第六，協(xié)調(diào)合作，避免沖突。三維可視化技術(shù)是動(dòng)態(tài)控制的過程，其優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)部門的信息互通，且能把工程項(xiàng)目出現(xiàn)的問題第一時(shí)間傳達(dá)給相應(yīng)單位。

3 基于三維可視化技術(shù)的場(chǎng)地布置

3.1 工程概況

內(nèi)鄉(xiāng)縣交通小區(qū)1號(hào)樓位于河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣花園東路與龍園路交叉口，其建筑整體采用現(xiàn)澆混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用平板式筏板基礎(chǔ)。建筑共21層，地下一層高度為3.9 m，一層到三層高度為4 m，四層到二十一層高度為3 m。建筑總面積為10 894.87 m2，建筑基地面積為633.17 m2

3.2 基于三維可視化技術(shù)的場(chǎng)地布置

傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地布置主要依靠管理人員的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，操作過程主要表現(xiàn)為：建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)建筑圖紙，結(jié)構(gòu)工程師針對(duì)建筑圖紙建模分析，機(jī)電工程師根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行管線布置，傳遞的過程非常煩瑣，并且在設(shè)計(jì)過程中，專業(yè)圖紙也會(huì)不可避免地出現(xiàn)沖突的情況。其信息的決策主要依靠2D的施工圖紙，難以形象、直觀地反映施工現(xiàn)場(chǎng)的概況。

利用三維可視化技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地布置建立的三維模型如圖2、3所示。首先采用Revit軟件創(chuàng)建施工場(chǎng)地地形模型，然后與其他軟件進(jìn)行交互使用，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、資金等信息的管理。在此系統(tǒng)中，首先在相應(yīng)工具欄中找到場(chǎng)地命令，如果施工現(xiàn)場(chǎng)存在其他建筑物，則要把已有的地上和地下建筑物也表達(dá)出來，然后以此輸入各個(gè)精確測(cè)量后的控制點(diǎn)，保證數(shù)據(jù)無誤后，單擊確定按鈕即可生成3D模型。此模型要包含擬建建筑物、現(xiàn)場(chǎng)材料堆放位置、施工機(jī)具位置、道路、項(xiàng)目部、生活區(qū)等出現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)的所有實(shí)體物品，然后對(duì)其賦予時(shí)間的動(dòng)態(tài)屬性，運(yùn)用Navisworks Manage軟件進(jìn)行仿真分析，使其擬建建筑隨著工程進(jìn)度的開展實(shí)時(shí)變換，若出現(xiàn)場(chǎng)地布置不合理的情況，要及時(shí)糾正錯(cuò)誤，確保施工場(chǎng)地布置的科學(xué)性和合理性。

3.3 基于三維可視化技術(shù)布置施工場(chǎng)地的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的場(chǎng)地布置方法相比，采用三維可視化技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地布置具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具體如表1所示。

4 結(jié)語

合理進(jìn)行施工場(chǎng)地布置，不僅能降低施工成本，而且能合理分配各項(xiàng)資源，有效控制項(xiàng)目進(jìn)度。隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，工程項(xiàng)目的復(fù)雜程度也逐漸增加，工程項(xiàng)目中出現(xiàn)的成本、質(zhì)量、安全等問題也越來越多，因此，在工程項(xiàng)目中采用三維可視化技術(shù)進(jìn)行事前管控尤為必要。

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