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传统的施工方案深化设计,是在二维的施工图上想象构思,利用以往的施工经验,主观选择施工方案的装备、工艺等。但往往存在装备选型不合适、工艺繁琐或可行性差,以及简单的错、漏、碰冶等深化设计图纸问题。然而,BIM的3D可视化设计环境和4D虚拟仿真环境,为施工方案的装备、工艺的设计优化、可行性验证提供了技术途径。
实现施工方案的3D可视化和4D虚拟仿真的基础,是建立能真实描述施工方案的三维数字模型,包括环境模型、结构模型和施工设施模型。其中,环境模型是施工方案的虚拟布置场地、前置及后置施工工序等环境影响因素。结构模型是施工方案虚拟建造的工程结构实体物。施工设施模型是施工方案采用的机械设备、模板、模具等作业设施,是BIM辅助施工方案设计的关键。依据模型构件的施工动态逻辑关系,通过施工步序的时间任务项驱动模型构件,表达施工方案的虚拟建造过程。
利用AutodeskRevit、Navisworks软件实现施工方案可视化设计,具体方案如下:
(1)通过Revit建立三维数字模型,每一构件的属性信息应配置唯一的施工步序参数,导出NWC模型文件;
(2)利用Excel编辑每一施工步序的时间任务项,具体包括任务名称、任务类型、开始时间、结束时间、ID序列号等,导出CSV文件;
(3)通过Navisworks导入NWC模型文件和CSV时间任务项数据源文件,利用一定的自动关联规则,使得模型构件与时间任务项一一对应关联,在Timeline虚拟仿真环境中进行时间任务项驱动模型的4D虚拟建造。图1为基于BIM的施工方案可视化设计流程。
同时,在BIM的4D虚拟仿真环境中,可以进行实时交互的过程模拟,虚拟推演施工方案的过程,动态检查方案可行性以及存在的问题,优化施工装备、工艺等。
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