基于BIMFILM虛擬施工系統進行可視化技術交底的應用

趙飛

摘　要：目前技術交底還是以傳統施工管理模式下的紙質的二維技術交底為主，而紙質的二維技術交底，技術方案無法細化、不直觀，再有紙質的二維技術交底對于結構復雜的項目，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軟件進行虛擬施工模擬，將技術交底三維可視化，避免傳統二維技術交底弊端，提高技術交底效率，從而有效地提升項目精細化管理水平。
關鍵詞：BIM應用；虛擬施工；可視化

引言
如今BIM技術的發展與應用，已被公認為繼CAD技術之后建筑業的二次科技革命,十八大以來隨著國家高度重視信息化產業發展，住房城鄉建設部大力推動BIM技術在建設行業的應用，我國BIM推廣應用快速增長，目前已躋身全球前五大BIM應用增長最快地區之列。中國正受益于BIM在優化設計方案、提升效率、減少施工文件中的錯漏、簡化大型和多樣化的團隊協作等方面帶來的好處。BIM技術應用大多以多專業協同設計、結構預留孔洞、三維碰撞檢查、虛擬施工模擬、工程量預算、三維技術交底等方面為普遍切入點。本文將結合一個鋼柱快速對接技術典型案例，詳細介紹BIM-FILM軟件在鋼結構安裝可視化技術交底中的應用及使用技巧。

軟件的對比及選擇
目前傳統做施工動畫軟件最常用的主要有3Dmax Maya FuzorlumionTwinmotion等，3Dmax maya是專業的三維動畫渲染和制作軟件，在行業里也是鼎鼎大名了，不過因為學習周期長、界面比較復雜，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，使它的動畫僅有內置的移動、旋轉動畫，造成了一定的局限性，難以做出我們想要的施工工藝動畫。lumionTwinmotion是主打漫游動畫實時渲染軟件，但是簡單的建筑漫游，無論做的再怎么精致，都無法體現出時間與現場情況的對應關系。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，復雜的機械運動等各種各樣的動畫，這時lumionTwinmotion無論從功能還是畫面效果上來說，都不能達到需求。
那么做施工動畫模擬有沒有操作即簡單易學，動畫功能又能滿足實際項目施工技術工藝要求，渲染效果還能媲美lumion的軟件呢，答案是肯定的，BIMFILM就是這么一款優秀的軟件代表，它是基于 BIM 技術、結合游戲級引擎技術和3D 動畫編輯技術，整合了建設工程行業通用的“施工模板”、“素材庫”，可以添加標注，支持常用構件和材料的自定義模型編輯、并且可以導入 VBIM、FBX、OBJ、3DS、DAE、SKP 等行業軟件常用模型文件格式，以及導入圖片、視頻、圖紙等平面型文件，同時支持輸出效果圖、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，能夠快速制作建設工程BIM施工動畫的可視化工具系統，可用于建設工程領域招投標技術方案可視化展示、施工方案評審可視化展示、施工安全技術可視化交底、教育培訓課程制作等領域，其簡潔的界面、豐富的素材庫、內置15種動畫形式，支持自定義動畫、實時渲染輸出等功能，使系統具備易學性、易用性、專業性的特點。
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人員操作習慣的BIMFILM國產軟件作為制作鋼結構安裝可視化技術交底的工具。

圖1 BIMFILM軟件操作界面

BIMFILM在可視化技術交底中的具體應用
3.1 技術工藝方案簡介
鋼柱對接技術是鋼結構安裝過程中的一個難點，因為所有其他構件的安裝都要以鋼柱的安裝為基準，故鋼柱對接技術的研究對整個鋼結構建筑體系有著非常重要的意義，其中鋼柱對接絲杠桿技術就是一種應用廣泛的典型鋼柱快速對接工法，可加快鋼柱對接時的速度，同時利用絲杠調節靈活和可調精度高的特點,能更快更好的控制鋼柱安裝的標高和垂直度。

圖2 鋼柱對接絲杠技術結構圖
3.2 鋼結構模型創建
首先用revit創建該技術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插件導出FBX格式文件，為了滿足動畫制作要求，導出FBX格式文件需要注意兩點：
1）Twinmotion插件導出設置中,合并選項選擇按族合并；

2）根據動畫要求將模型分成第一節柱、第二節柱，絲杠對接器三部分分別導出FBX格式文件，具體做法是在原模型文件上選中第二節柱和絲杠對接器后刪除只剩下第一節柱，然后通過插件導出FBX格式文件，并以“第一節柱”命名；這時不要保存revit文件，按返回鍵，返回到模型原始狀態，接著選中第一節柱和絲杠對接器后刪除只剩下第二節柱，然后通過插件導出FBX格式文件，并以“第二節柱”命名；按照上述步驟導出絲杠對接器。注意導出過程中一定不要移動模型的位置，以保證三個FBX格式文件的原點位置一致性，這點非常重要。

3.3 動畫場景搭設
1）打開BIMFILM軟件，新建一個場景文件，地貌可根據工程實際情況選擇，本文選擇土地，見下圖所示。

2）將Revit導出的FBX格式的文件分別導入到BIMFILM軟件中，導入設置中合并選項選擇保留層次結構，這里需要說明的是Revit導出的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90°，并在屬性欄中將其X/Y/Z坐標值統一設置為500/0/500(參照主攝像機默認坐標)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，將其導入到動畫場景中，這里特別說明的是BIMFILM軟件中內置了大量常用的施工素材，包括人物、施工機械，主體構件等，而且像塔吊，汽車吊等施工機械有部分是可自定義動畫，只需簡單調幾個參數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間，而且大大降低了制作施工動畫特別是施工機械動畫的操作難度。

3.4 施工動畫制作
1）吊裝第二節柱：
a、首先第二節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現），將鋼柱由水平狀態變為豎直狀態（由鋼柱旋轉動畫加位移動畫實現）；

b、對鋼柱做一個跟隨動畫，跟隨目標設置為汽車吊的吊鉤，接著汽車吊提升鋼柱至一定高度；（由汽車吊自定義動畫實現）

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現），使第二節鋼柱與第一節鋼柱垂直方向對齊；
d、最后汽車吊落鉤（由汽車吊自定義動畫實現），將第二節鋼柱與第一節鋼柱對接。

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現）；

b、安裝4根高強對拉螺栓將絲杠對接器和上下鋼柱固定住（由對拉高強螺栓顯隱動畫和位移動畫實現）；

3）汽車吊摘鉤后消失（由汽車吊自定義動畫和顯隱動畫實現）。
4）調節第二節鋼柱垂直度和標高：
a、松開緊固螺母；（由緊固螺母旋轉動畫和位移動畫實現）

b、通過扳手旋轉調節螺母調節第二節鋼柱垂直度和標高；（由調節螺母旋轉動畫和位移動畫實現）

3.5 動畫制作重難點分析及技巧
1）在制作吊裝第二節柱動畫過程中，存在調整汽車吊自定義動畫，其參數值很難精準確定，以保證第二節鋼柱的位置能跟隨汽車吊按照我們設想的位置準確定位的問題，這是因為吊鉤的位置和汽車吊的吊臂的角度、伸長值及吊繩長度三個參數共同確定導致，解決方案就是盡量固定吊臂的角度和伸長值這兩個參數，僅調整吊繩長度這個參數就容易多啦，那問題又來了，如何找準吊臂的角度和伸長值這兩個參數呢，這時我們就需要逆向思維考慮，既然吊裝過程無法準確定位吊鉤位置，那么如果我們做的是鋼柱拆裝過程的動畫呢，由于第二節鋼柱的起始位置的明確的（模型導入的初始狀態），這樣是不是容易準確定位到吊鉤位置啦。
解決方案：
a)先給將汽車吊一個自定義動畫，將吊臂角度給一個固定值，并將三節吊臂都抽出一定長度值，這時只需移動汽車吊調整到吊鉤與鋼柱在垂直方向中心對齊，接著再調整吊繩的長度值使吊鉤處在起吊鋼柱的高度，這時我們需要用記事本記下此刻汽車吊自定義動畫的幾個參數值;
b)復制一份第二節鋼柱并將原第二節鋼柱隱藏，給復印出來的第二節鋼柱一個跟隨動畫，跟隨目標為汽車吊的吊鉤;
c)僅通過調整吊繩的長度值這一個參數值以及在X軸方向移動汽車吊（移動距離可視工程實際情況而定，本文為5000mm），按照上訴吊裝第二節柱動畫的逆序過程步驟d-c-b-a的順序做一遍，并記下每個步驟下吊繩的長度值；
d)由于汽車吊的自定義動畫各個參數值都已確定，這時按照上訴吊裝第二節柱動畫過程步驟a-b-c-d的順序制作動畫即可。
2）在制作調節第二節鋼柱垂直度和標高的動畫時，螺母的動畫要求是在自身旋轉的情況下還要發生垂直位移動畫，因為軟件本身是不支持同一對象同時即有旋轉動畫又有位移動畫的，軟件常規動畫是無法實現的。
解決方案：將每個螺母打組，即為每個螺母生成一個父級，螺母作為子級，這時只需對父級做位移動畫，對螺母做旋轉動畫，便可實現螺母自身旋轉的情況下發生垂直位移動畫的效果。
4. 結論
可以說隨著類似BIMFILM虛擬施工優秀軟件的出現，它的易學性、易用性、專業性的特點，一舉打破了會做動畫的不懂施工技術，懂施工技術的不會制作動畫的詬病，為BIM技術在工程施工階段的正向應用和落地起到了很好的推動作用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于BIMFILM虚拟施工系统进行可视化技术交底的应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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