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摘 要：目前技術(shù)交底還是以傳統(tǒng)施工管理模式下的紙質(zhì)的二維技術(shù)交底為主，而紙質(zhì)的二維技術(shù)交底，技術(shù)方案無法細(xì)化、不直觀，再有紙質(zhì)的二維技術(shù)交底對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的項(xiàng)目，比較難以理解不清晰、交互性差，工作效率低下，易造成施工過程損耗大等問題。本文主要介紹了基于BIM-FILM軟件進(jìn)行虛擬施工模擬，將技術(shù)交底三維可視化，避免傳統(tǒng)二維技術(shù)交底弊端，提高技術(shù)交底效率，從而有效地提升項(xiàng)目精細(xì)化管理水平。
關(guān)鍵詞：BIM應(yīng)用；虛擬施工；可視化
1. 引言
如今BIM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，已被公認(rèn)為繼CAD技術(shù)之后建筑業(yè)的二次科技革命,十八大以來隨著國家高度重視信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部大力推動BIM技術(shù)在建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用，我國BIM推廣應(yīng)用快速增長，目前已躋身全球前五大BIM應(yīng)用增長最快地區(qū)之列。中國正受益于BIM在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提升效率、減少施工文件中的錯(cuò)漏、簡化大型和多樣化的團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面帶來的好處。BIM技術(shù)應(yīng)用大多以多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞、三維碰撞檢查、虛擬施工模擬、工程量預(yù)算、三維技術(shù)交底等方面為普遍切入點(diǎn)。本文將結(jié)合一個(gè)鋼柱快速對接技術(shù)典型案例，詳細(xì)介紹BIM-FILM軟件在鋼結(jié)構(gòu)安裝可視化技術(shù)交底中的應(yīng)用及使用技巧。
2. 軟件的對比及選擇
目前傳統(tǒng)做施工動畫軟件最常用的主要有3Dmax \Maya\ Fuzor\lumion\Twinmotion等，3Dmax \maya是專業(yè)的三維動畫渲染和制作軟件，在行業(yè)里也是鼎鼎大名了，不過因?yàn)閷W(xué)習(xí)周期長、界面比較復(fù)雜，很多人一直對它望而卻步。Fuzor它是一款將BIMVR與4D施工模擬結(jié)合的軟件，集碰撞檢測、安全分析、VR方案、4D施工模擬于一體，簡潔的界面和傻瓜式的編輯流程，但正是由于Fuzor簡潔式的操作方式，使它的動畫僅有內(nèi)置的移動、旋轉(zhuǎn)動畫，造成了一定的局限性，難以做出我們想要的施工工藝動畫。lumion\Twinmotion是主打漫游動畫實(shí)時(shí)渲染軟件，但是簡單的建筑漫游，無論做的再怎么精致，都無法體現(xiàn)出時(shí)間與現(xiàn)場情況的對應(yīng)關(guān)系。而在具體的工作中，我們不會一直都是簡單的堆積木施工，而是有漸隱漸入，迭代，復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動等各種各樣的動畫，這時(shí)lumion\Twinmotion無論從功能還是畫面效果上來說，都不能達(dá)到需求。
那么做施工動畫模擬有沒有操作即簡單易學(xué)，動畫功能又能滿足實(shí)際項(xiàng)目施工技術(shù)工藝要求，渲染效果還能媲美lumion的軟件呢，答案是肯定的，BIM-FILM就是這么一款優(yōu)秀的軟件代表，它是基于 BIM 技術(shù)、結(jié)合游戲級引擎技術(shù)和3D 動畫編輯技術(shù)，整合了建設(shè)工程行業(yè)通用的“施工模板”、“素材庫”，可以添加標(biāo)注，支持常用構(gòu)件和材料的自定義模型編輯、并且可以導(dǎo)入 VBIM、FBX、OBJ、3DS、DAE、SKP 等行業(yè)軟件常用模型文件格式，以及導(dǎo)入圖片、視頻、圖紙等平面型文件，同時(shí)支持輸出效果圖、錄制播放器、錄制編輯器、錄制全景視頻，快速輸出多種格式多種類型的電影級別的視頻，能夠快速制作建設(shè)工程BIM施工動畫的可視化工具系統(tǒng)，可用于建設(shè)工程領(lǐng)域招投標(biāo)技術(shù)方案可視化展示、施工方案評審可視化展示、施工安全技術(shù)可視化交底、教育培訓(xùn)課程制作等領(lǐng)域，其簡潔的界面、豐富的素材庫、內(nèi)置15種動畫形式，支持自定義動畫、實(shí)時(shí)渲染輸出等功能，使系統(tǒng)具備易學(xué)性、易用性、專業(yè)性的特點(diǎn)。
通過以上幾款軟件的對比，本文最終選擇符合建筑工程專業(yè)人員操作習(xí)慣的BIM-FILM國產(chǎn)軟件作為制作鋼結(jié)構(gòu)安裝可視化技術(shù)交底的工具。
圖1 BIM-FILM軟件操作界面
3. BIM-FILM在可視化技術(shù)交底中的具體應(yīng)用
3.1 技術(shù)工藝方案簡介
鋼柱對接技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)樗衅渌麡?gòu)件的安裝都要以鋼柱的安裝為基準(zhǔn)，故鋼柱對接技術(shù)的研究對整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系有著非常重要的意義，其中鋼柱對接絲杠桿技術(shù)就是一種應(yīng)用廣泛的典型鋼柱快速對接工法，可加快鋼柱對接時(shí)的速度，同時(shí)利用絲杠調(diào)節(jié)靈活和可調(diào)精度高的特點(diǎn),能更快更好的控制鋼柱安裝的標(biāo)高和垂直度。
圖2 鋼柱對接絲杠技術(shù)結(jié)構(gòu)圖
3.2 鋼結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建
首先用revit創(chuàng)建該技術(shù)工藝所需的鋼柱鋼梁模型及絲杠對接器的模型，然后通過Twinmotion插件導(dǎo)出FBX格式文件，為了滿足動畫制作要求，導(dǎo)出FBX格式文件需要注意兩點(diǎn)：
1）Twinmotion插件導(dǎo)出設(shè)置中,合并選項(xiàng)選擇按族合并；
2）根據(jù)動畫要求將模型分成第一節(jié)柱、第二節(jié)柱，絲杠對接器三部分分別導(dǎo)出FBX格式文件，具體做法是在原模型文件上選中第二節(jié)柱和絲杠對接器后刪除只剩下第一節(jié)柱，然后通過插件導(dǎo)出FBX格式文件，并以“第一節(jié)柱”命名；這時(shí)不要保存revit文件，按返回鍵，返回到模型原始狀態(tài)，接著選中第一節(jié)柱和絲杠對接器后刪除只剩下第二節(jié)柱，然后通過插件導(dǎo)出FBX格式文件，并以“第二節(jié)柱”命名；按照上述步驟導(dǎo)出絲杠對接器。注意導(dǎo)出過程中一定不要移動模型的位置，以保證三個(gè)FBX格式文件的原點(diǎn)位置一致性，這點(diǎn)非常重要。
3.3 動畫場景搭設(shè)
1）打開BIM-FILM軟件，新建一個(gè)場景文件，地貌可根據(jù)工程實(shí)際情況選擇，本文選擇土地，見下圖所示。
2）將Revit導(dǎo)出的FBX格式的文件分別導(dǎo)入到BIM-FILM軟件中，導(dǎo)入設(shè)置中合并選項(xiàng)選擇保留層次結(jié)構(gòu)，這里需要說明的是Revit導(dǎo)出的FBX格式文件其Z軸方向與BIM-FILM場景中Z軸方向不一致，需沿著X軸旋轉(zhuǎn)90°，并在屬性欄中將其X/Y/Z坐標(biāo)值統(tǒng)一設(shè)置為500/0/500(參照主攝像機(jī)默認(rèn)坐標(biāo))見下圖所示。
3）在素材庫搜索汽車吊，選擇帶可自定義動畫的汽車吊，將其導(dǎo)入到動畫場景中，這里特別說明的是BIM-FILM軟件中內(nèi)置了大量常用的施工素材，包括人物、施工機(jī)械，主體構(gòu)件等，而且像塔吊，汽車吊等施工機(jī)械有部分是可自定義動畫，只需簡單調(diào)幾個(gè)參數(shù)就能輕松的制作出滿足施工工藝的施工動畫，不僅免去這行素材大量的建模時(shí)間，而且大大降低了制作施工動畫特別是施工機(jī)械動畫的操作難度。
3.4 施工動畫制作
1）吊裝第二節(jié)柱：
a、首先第二節(jié)鋼柱一開始是水平放置在地面上，汽車吊落鉤起吊（由汽車吊自定義動畫實(shí)現(xiàn)），將鋼柱由水平狀態(tài)變?yōu)樨Q直狀態(tài)（由鋼柱旋轉(zhuǎn)動畫加位移動畫實(shí)現(xiàn)）；
b、對鋼柱做一個(gè)跟隨動畫，跟隨目標(biāo)設(shè)置為汽車吊的吊鉤，接著汽車吊提升鋼柱至一定高度；（由汽車吊自定義動畫實(shí)現(xiàn)）
c、然后汽車吊開始向前行駛一段距離（由汽車吊位移動畫實(shí)現(xiàn)），使第二節(jié)鋼柱與第一節(jié)鋼柱垂直方向?qū)R；
d、最后汽車吊落鉤（由汽車吊自定義動畫實(shí)現(xiàn)），將第二節(jié)鋼柱與第一節(jié)鋼柱對接。
2）安裝快速鋼柱絲杠對接器：
a、將4件絲杠對接器分成前后兩組組裝在兩節(jié)柱對接處的前后端面上（由絲杠對接器顯隱動畫和位移動畫實(shí)現(xiàn)）；
b、安裝4根高強(qiáng)對拉螺栓將絲杠對接器和上下鋼柱固定?。ㄓ蓪邚?qiáng)螺栓顯隱動畫和位移動畫實(shí)現(xiàn)）；
3）汽車吊摘鉤后消失（由汽車吊自定義動畫和顯隱動畫實(shí)現(xiàn)）。
4）調(diào)節(jié)第二節(jié)鋼柱垂直度和標(biāo)高：
a、松開緊固螺母；（由緊固螺母旋轉(zhuǎn)動畫和位移動畫實(shí)現(xiàn)）
b、通過扳手旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)第二節(jié)鋼柱垂直度和標(biāo)高；（由調(diào)節(jié)螺母旋轉(zhuǎn)動畫和位移動畫實(shí)現(xiàn)）
3.5 動畫制作重難點(diǎn)分析及技巧
1）在制作吊裝第二節(jié)柱動畫過程中，存在調(diào)整汽車吊自定義動畫，其參數(shù)值很難精準(zhǔn)確定，以保證第二節(jié)鋼柱的位置能跟隨汽車吊按照我們設(shè)想的位置準(zhǔn)確定位的問題，這是因?yàn)榈蹉^的位置和汽車吊的吊臂的角度、伸長值及吊繩長度三個(gè)參數(shù)共同確定導(dǎo)致，解決方案就是盡量固定吊臂的角度和伸長值這兩個(gè)參數(shù)，僅調(diào)整吊繩長度這個(gè)參數(shù)就容易多啦，那問題又來了，如何找準(zhǔn)吊臂的角度和伸長值這兩個(gè)參數(shù)呢，這時(shí)我們就需要逆向思維考慮，既然吊裝過程無法準(zhǔn)確定位吊鉤位置，那么如果我們做的是鋼柱拆裝過程的動畫呢，由于第二節(jié)鋼柱的起始位置的明確的（模型導(dǎo)入的初始狀態(tài)），這樣是不是容易準(zhǔn)確定位到吊鉤位置啦。
解決方案：a)先給將汽車吊一個(gè)自定義動畫，將吊臂角度給一個(gè)固定值，并將三節(jié)吊臂都抽出一定長度值，這時(shí)只需移動汽車吊調(diào)整到吊鉤與鋼柱在垂直方向中心對齊，接著再調(diào)整吊繩的長度值使吊鉤處在起吊鋼柱的高度，這時(shí)我們需要用記事本記下此刻汽車吊自定義動畫的幾個(gè)參數(shù)值;
b)復(fù)制一份第二節(jié)鋼柱并將原第二節(jié)鋼柱隱藏，給復(fù)印出來的第二節(jié)鋼柱一個(gè)跟隨動畫，跟隨目標(biāo)為汽車吊的吊鉤;
c)僅通過調(diào)整吊繩的長度值這一個(gè)參數(shù)值以及在X軸方向移動汽車吊（移動距離可視工程實(shí)際情況而定，本文為5000mm），按照上訴吊裝第二節(jié)柱動畫的逆序過程步驟d-c-b-a的順序做一遍，并記下每個(gè)步驟下吊繩的長度值；
d)由于汽車吊的自定義動畫各個(gè)參數(shù)值都已確定，這時(shí)按照上訴吊裝第二節(jié)柱動畫過程步驟a-b-c-d的順序制作動畫即可。
2）在制作調(diào)節(jié)第二節(jié)鋼柱垂直度和標(biāo)高的動畫時(shí)，螺母的動畫要求是在自身旋轉(zhuǎn)的情況下還要發(fā)生垂直位移動畫，因?yàn)檐浖旧硎遣恢С滞粚ο笸瑫r(shí)即有旋轉(zhuǎn)動畫又有位移動畫的，軟件常規(guī)動畫是無法實(shí)現(xiàn)的。
解決方案：將每個(gè)螺母打組，即為每個(gè)螺母生成一個(gè)父級，螺母作為子級，這時(shí)只需對父級做位移動畫，對螺母做旋轉(zhuǎn)動畫，便可實(shí)現(xiàn)螺母自身旋轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生垂直位移動畫的效果。
4. 結(jié)論
可以說隨著類似BIM-FILM虛擬施工優(yōu)秀軟件的出現(xiàn)，它的易學(xué)性、易用性、專業(yè)性的特點(diǎn)，一舉打破了會做動畫的不懂施工技術(shù)，懂施工技術(shù)的不會制作動畫的詬病，為BIM技術(shù)在工程施工階段的正向應(yīng)用和落地起到了很好的推動作用。
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