BIM+VR技术在地铁装修施工中的应用研究

摘要：本文将BIM 与 VR 技术结合应用在地铁装修施工中，通过 BIM 软件 Revit 进行图纸的翻模，构建三维模型，再经过虚拟仿真软件做灯光、材质等渲染处理，设计并制作动画，上传到VR作品的展示平台，最后结合VR 软件平台实现沉浸式的动态漫游体验，解决了地铁装饰施工中前期施工深化设计及各类管线错综复杂而容易引起的施工质量与安全问题。

Abstract： This article combines BIM and VR technology in the subway decoration construction， remodels the drawings through the BIM software Revit， builds a three-dimensional model， and then does lighting， material and other rendering processing through the virtual simulation software， designs and produces animation， uploads to the VR work display platform， and finally combines with the VR software platform to achieve an immersive dynamic roaming experience， which solves the construction quality and safety problems that are easily caused by the in-depth design of the early construction of the subway decoration construction and the intricate and complex pipelines.

關键词：BIM;Revit;虚拟仿真;VDP

Key words： BIM;Revit;virtual simulation;VDP

中图分类号：U231.3                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）28-0223-02

0  引言

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。VR全称Virtual Reality，翻译为中文即虚拟现实，是一种基于计算机生成、可交互的三维动态效果。本文所讨论的虚拟现实，也称沉浸式虚拟现实，即利用计算机生成三维虚拟环境，体验者通过各种硬件设备（3D眼镜、头戴显示器、环形投影设备、体感手柄等）投入到该环境中，并且能够与环境产生互动。在该环境中，体验者能够通过自然的技能（如肢体的移动、眼球的转动）观察环境中的物体，能够得到多感官的、自然的感知，具有身临其境的效果。近几年来BIM技术和VR技术在建筑设计和建筑施工建造领域迅速发展，国内外都有不少建筑师、建筑理论家、建筑院校学者与企业在不断研宄与应用，然而将BIM和VR结合起来运用于工程中的研究较少。本文正是为了更好地研究BIM与VR技术结合作为可视化媒介应用于施工阶段，应用于地铁装饰施工而进行的研宄与应用。

1  研究思路

本文采用BIM模型与VR仿真模拟相结合、方案设计与案例分析相统一的研究方法。结合沈阳地铁9号线某一个地铁站的工程实际进行了相关研究工作。前期的建模工作：利用BIM建模软件Revit根据图纸进行土建模型和管网模型的绘制，分别建立模型之后进行整合，再进行装饰造型的绘制，装饰部分绘制可以利用相关插件进行绘制。根据二维的施工图纸进行了翻模工作，将平面图纸建成了三维可视化的模型。进行了施工方案优化设计，施工碰撞检测，发现了问题及时进行了优化。

模型绘制好之后从Revit中导出相应fbx格式的3D模型。笔者采用的是VDP设计软件进行了后期的处理，对模型重点空间进行贴材质、设置效果、设置动画。并进行了技术交底文件的编写，打破了传统的“读规范”制度交底，利用三维可视化模型，VR体验等方式进行了技术交底工作，实时可视化体验。

2  BIM+VR技术在地铁装修施工中的应用

该项目应用的实际工程是沈阳地铁9号线沈阳建筑大学站，位于沈阳建筑大学北侧，呈东西走向，为地下二层双柱三跨岛式结构，车站场292.85米，标准段宽度20.7米。基坑开挖深度17.1米。该站点包括主体结构和4个出入口，其中A出入口预留。按照整体设计目标，将三维模型、施工进度、重点施工工艺、漫游、仿真控制方法结合一起，完成系统整体功能的实现。然后结合实际工程作为案例，重点分析BIM+VR技术在地铁工程施工阶段项目环境可视化仿真、图纸审核和技术交底、施工方案的选择和优化、施工标准化质量样板展示等实施和所能带来的效益。

2.1 图纸审核和施工交底

BIM技术可以在三维模型基础上增加装饰材料构建信息，通过三维可视化交底可以更为精确的指导施工工艺，更加清楚的展现结构系统搭建，过程中将空调管线铺设做了设计预留，并对机电的送风方式做了优化调整。装饰、空调、电气整合于一体，解决了各专业交接的这一施工难点，更为明确的展现各部分的衔接与施工的先后顺序。根据Revit建筑模型和设备管综模型链接进行碰撞检测，及时发现图纸的问题。用Revit+VR做出关键施工构造节点的BIM模型及动画演示建造过程，不再是枯燥的文字资料，可视化效果好。

装饰装修分部工程图元的绘制：在建模阶段族的制作占据了大量的时间和精力，特别是造型复杂的异型造型。本项目的站厅层有一个段天花造型复杂，是由24个大小不一麦穗造型构成的天花。为了施工过程中能够进行精确下料，采用了Revit进行精细化建模，如图1所示。

本项目做了墙面干挂石材的节点图（如图2所示）、天棚吊顶铝板天花（图3）两个主要施工构造的施工模拟的动画。动画展示了施工节点的施工流程，材质、构造尺寸，可以生动形象的展示出来墙面干挂石材和天棚铝板吊顶构造细节，观察者如果带着VR眼镜体验，恰如身临其境，效果明显。

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2.2 施工工艺/工序模拟

对于工艺简单的吊棚，不需要画出较繁琐的节点图，但是针对本案例大体量的装饰吊棚，二维表达无法解决实际施工问题，在二维图纸基础上做了BIM的节点深化设计，表达了材质间的搭接关系、材料的安装方法，更直观的体现了施工做法，更有效指导施。

根据施工进度计划，在关键施工环节绘制了施工进度模拟。将时间进度和形象进度关联。本次施工模擬采用的是Fuzor2019，该软件的动画效果真实，操作简单，而且能与Reivt软件实时同步，如果发现模型的拆分与实际进度不符可以及时修改然后同步回Fuzor中，这样能减少很多返工工作。同时对细节体现的非常好。进度与模型进行关联，首先我们依据进度所设定的模型先后循序，依次选中模型然后关联到进度上。选中模型-选中要关联的一项进度-点击下面“添加选择”一项任务关联成功（注意：这里面主要模型不要重复关联和漏选，可以对模型进行条件添加，相同构件添加相同的名称或者标记，如果在命名阶段就命名准确是与施工进度名称条件一直，那后续就会很方便），以此类推后面的依次关联，如图4所示，关联完成就可以播放。

2.3 装饰效果漫游、可视化体验

三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础，大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍。实现了效果图的制作、材质贴图（如图5）、装饰效果方案论证（一键切换材质及效果）、漫游、动作交互等功能。本项目利用VDP软件进行了效果设计渲染，利用展示软件进行VR效果展示，渲染后效果如图6。

3  结论

本文BIM结合VR技术，将BIM的三维可视化发挥到极致，应用于沈阳地铁站点的建设施工过程中，模型碰撞检测，优化设计、施工工艺/进度模拟等。工作人员可以身临其境实现VR体验观装饰效果，可以清晰细致地看到工艺工法，解决了地下工程空间有限以及各类管线错综复杂而容易引起的施工安全与质量问题，进而提高施工效率，减少因为信息传递有误而造成的损失。由于团队人员受限制、精力和资金有限，本课题没有在后期的运维阶段进行深入的研究，BIM研究人员可以考虑进行深入研究和探索。

参考文献：

[1]郭文强.基于“BIM+VR”的建筑可视化设计方法及应用研究[D].北京交通大学，2017.

[2]饶平平，廖巧，刘佳新.BIM结合VR技术在城市地下工程中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2018，6.

[3]刘隽巧.基于VR技术在装修设计中的应用研究[J].科技创新导报，2019，6.

[4]武斌，张颂娟，温俊生.基于BIM的高职建筑力学课程教学改革研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2018，12.

课题项目：2020年校级技术应用型科研项目，“BIM+VR技术在工程质量管理中的应用研究”项目编号：lnccjyky202013。

作者简介：尹晶（1980-），女，辽宁抚顺人，讲师，硕士研究生，主要从事建筑装饰工程技术教学工作。