羅 蘭 鐘 凡

(1.中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心，北京 101300； 2.廣州乾訊建筑咨詢有限公司，廣州 510000)

基于SketchUp的裝飾工程BIM技術(shù)應(yīng)用研究

羅 蘭1鐘 凡2

(1.中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心，北京 101300； 2.廣州乾訊建筑咨詢有限公司，廣州 510000)

BIM核心建模軟件較少考慮裝飾工程需求，裝飾工程作為建筑施工重要環(huán)節(jié)BIM應(yīng)用仍處摸索階段，難以完成建筑工程全過(guò)程BIM應(yīng)用。作者嘗試選擇裝飾業(yè)普及度極高的SketchUp作為BIM核心建模軟件，進(jìn)行建模方法和應(yīng)用方法的探索，實(shí)現(xiàn)了裝飾設(shè)計(jì)和施工階段BIM模型數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接，同時(shí)利用專門(mén)開(kāi)發(fā)的基于SketchUp的BIM應(yīng)用插件5D BIM for SketchUp，實(shí)現(xiàn)物料統(tǒng)計(jì)和讀取其信息，控制工程進(jìn)度、成本?？傊?，本研究找到一種低成本的適合我國(guó)裝飾業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用模式，并給出了實(shí)際應(yīng)用案例。

裝飾工程；信息模型；建模方法；插件；SketchUp

1 引言

1.1 研究背景

BIM(Building Information Modeling)技術(shù)首先出現(xiàn)在美國(guó)，歐美韓日等國(guó)家的應(yīng)用水平已較高。在我國(guó)，BIM技術(shù)已經(jīng)有了一些應(yīng)用案例，建筑工程應(yīng)用BIM技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[1]。

目前，裝飾工程中應(yīng)用BIM技術(shù)處于摸索階段。在國(guó)外，建筑裝飾工程屬于建筑工程的一部分。在國(guó)內(nèi)的BIM技術(shù)應(yīng)用也基本根據(jù)國(guó)外的習(xí)慣，將建筑裝飾部分作為建筑的附屬部分，少有單獨(dú)研究。國(guó)內(nèi)的BIM技術(shù)應(yīng)用，很少有把裝飾工程與其他專業(yè)一起完整應(yīng)用的案例。

建筑業(yè)BIM技術(shù)的推廣影響著裝飾行業(yè)的BIM施工技術(shù)發(fā)展。裝飾工程設(shè)計(jì)、施工與土建、機(jī)電等專業(yè)交叉作業(yè)多，分部、分項(xiàng)工程較多，工序復(fù)雜，經(jīng)常要趕工期而導(dǎo)致三邊工程。應(yīng)用BIM技術(shù)可成為解決這些問(wèn)題的重要途徑之一，且裝飾工程應(yīng)用可以達(dá)到建筑工程完整應(yīng)用BIM技術(shù)的目標(biāo)，因此在裝飾工程中研究和應(yīng)用BIM技術(shù)意義重大。

1.2 研究現(xiàn)狀

通過(guò)文獻(xiàn)查閱、訪談、搜索等方法我們了解到，在國(guó)內(nèi)，我們已知的涉及裝飾工程BIM技術(shù)應(yīng)用的論文[2-3]闡述了對(duì)BIM技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用所帶來(lái)的革命性變化；近年BIM書(shū)目中有提及項(xiàng)目不同參與方和不同階段的BIM應(yīng)用，但其中少有提到裝飾工程[4-5]。有關(guān)SketchUp軟件學(xué)習(xí)的書(shū)籍出版了不少，但都是在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技術(shù)，沒(méi)有涉及BIM技術(shù)整體應(yīng)用。2013年有專門(mén)針對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)的BIM軟件Revit學(xué)習(xí)書(shū)目[6]出版。個(gè)別文獻(xiàn)中提及小型裝飾工程項(xiàng)目中應(yīng)用了BIM技術(shù)[7]。另外，有對(duì)裝飾工程的Revit模型建立及其應(yīng)用流程的研究[8]。國(guó)外有對(duì)建筑表皮裝飾豐富的歷史建筑的檔案的建立和保護(hù)[9]和在大學(xué)引入BIM軟件教學(xué)的設(shè)計(jì)方法[10]。另外還有在高大室內(nèi)環(huán)境中建立竣工模型時(shí)提高工作效率的方法和建議[11]到目前為止，裝飾工程的BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)記載還很少，僅在網(wǎng)絡(luò)上有一些關(guān)于裝飾工程的BIM技術(shù)應(yīng)用的專題討論。少數(shù)裝飾施工及設(shè)計(jì)企業(yè)嘗試在裝飾工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，但絕大部分都是以Revit、ArchiCAD為建模軟件的裝飾工程BIM應(yīng)用案例，SketchUp作為建模軟件裝飾工程BIM應(yīng)用案例很少。在國(guó)內(nèi)，貴陽(yáng)龍洞堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)行政綜合樓精裝工程2012年使用SketchUp應(yīng)用了BIM技術(shù),但因缺少國(guó)產(chǎn)化BIM插件，應(yīng)用功能有限。

1.3 問(wèn)題的提出

(1)成本增加

裝飾業(yè)內(nèi)的企業(yè)開(kāi)始使用BIM技術(shù)時(shí)，大多選擇使用普及度不高的Revit、ArchiCAD作為核心建模軟件，較少嘗試?yán)醚b飾業(yè)已經(jīng)廣泛使用的方案建模軟件SektchUp為BIM核心建模軟件。Revit軟件操作復(fù)雜、培訓(xùn)周期長(zhǎng)，ArchiCAD雖然上手較快，但也需培訓(xùn)，兩款軟件售價(jià)都比較高，這樣增加了企業(yè)和項(xiàng)目成本。

(2)BIM技術(shù)完整應(yīng)用沒(méi)有先例

BIM的主流建模軟件較少考慮裝飾工程功能需求，應(yīng)用于裝飾工程耗時(shí)耗力成本較高，因此很少有建筑項(xiàng)目擁有完整裝飾工程內(nèi)容的BIM模型。到目前為止，BIM技術(shù)應(yīng)用鮮見(jiàn)從裝飾設(shè)計(jì)到裝飾施工一體化的研究記載，以SketchUp作為核心建模軟件的BIM技術(shù)一體化應(yīng)用作者還沒(méi)有查到相關(guān)文獻(xiàn)，尤其是深化設(shè)計(jì)過(guò)程中將機(jī)電支吊架、裝飾專業(yè)的隱蔽工程構(gòu)件全部完成的BIM應(yīng)用尚未見(jiàn)到先例。

(3)SketchUp的BIM功能欠缺

SketchUp作為一款方案建模軟件是全球使用最廣泛的3D建模工具。具有免費(fèi)版和專業(yè)版。但其作為BIM工具功能有欠缺，無(wú)法實(shí)現(xiàn)物料統(tǒng)計(jì)和讀取其部分信息以及控制工程進(jìn)度、成本。雖然國(guó)際上出現(xiàn)了一些適合歐美國(guó)情的SketchUp的BIM插件,但其BIM功能集中于建模，且零散不夠完善，國(guó)內(nèi)利用SketchUp的國(guó)產(chǎn)化BIM插件完成裝飾工程BIM技術(shù)應(yīng)用尚無(wú)記載。

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介與數(shù)據(jù)集成方案

2.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

在某試驗(yàn)樓工程中，提出了在重點(diǎn)空間(報(bào)告廳，面積600m2，層高5.7m)裝飾工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的需求，作者嘗試組織裝飾和機(jī)電專業(yè)聯(lián)合建模，充分考慮裝飾施工對(duì)設(shè)計(jì)BIM模型的合理需求，研究應(yīng)用SektchUp作為核心建模工具，并利用廣州乾訊建筑咨詢有限公司專門(mén)研發(fā)的5D BIM for SketchUp BIM插件，在設(shè)計(jì)及施工中快速搭建裝飾BIM模型，進(jìn)行了裝飾工程BIM技術(shù)應(yīng)用的研究實(shí)踐。

裝飾工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用一般分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、施工、竣工、運(yùn)維七個(gè)階段，各階段需要提交相應(yīng)的模型成果。本文集中論述其中的方案設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)和施工階段以及SektchUp的本地化BIM插件5D BIM for SketchUp的應(yīng)用。

2.2 以SketchUp為核心的數(shù)據(jù)集成方案

本方案中應(yīng)用BIM軟件包括：SketchUp2014、BIM專用插件5D BIM for SketchUp、Layout2014、Tekla-BIMsight。

(1)SketchUp2014：本項(xiàng)目中，利用SketchUp2014完成了建立設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)及施工BIM裝飾模型，制作了效果圖、漫游動(dòng)畫(huà)、施工模擬動(dòng)畫(huà)；

(2)BIM專用插件5D BIM for SketchUp：SketchUp通過(guò)一些專用插件來(lái)實(shí)現(xiàn)BIM的功能。本項(xiàng)目國(guó)內(nèi)首次利用專門(mén)開(kāi)發(fā)的5D for SketchUp及相關(guān)功能模塊，導(dǎo)出了物料表、進(jìn)度計(jì)劃表等；

(3)Layout：Layout是SketchUp的Pro專業(yè)版。本項(xiàng)目通過(guò)選取SketchUp的BIM模型各個(gè)角度的圖片輸出到LayOut進(jìn)行排版，進(jìn)行施工圖制作；

(4)Tekla-BIMsight：BIM 協(xié)作工具Tekla-BIMsight，是施工項(xiàng)目協(xié)作中建造和設(shè)計(jì)溝通的工具，本項(xiàng)目將SketchUp BIM模型以IFC格式模型分圖層分專業(yè)導(dǎo)入到Tekla-BIMsight內(nèi)做碰撞檢測(cè)及瀏覽，檢查是否存在沖突，共享信息并進(jìn)行溝通。

3 裝飾工程BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 裝飾BIM模型的創(chuàng)建

(1)方案設(shè)計(jì)BIM模型：通過(guò)SketchUp軟件操作界面獲得3Dwarehouse模型庫(kù)提供的構(gòu)件庫(kù)以及插件商店的眾多插件，正確利用圖層、組件、群組、以及SketchUp的函數(shù)功能和一些設(shè)置制作BIM模型，同時(shí)需要制作者自覺(jué)地遵守BIM模型建立的操作方式規(guī)則。建模時(shí)裝飾專業(yè)單獨(dú)建立圖層，與原建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)模型的圖層分開(kāi)。裝飾工程構(gòu)件較多，可創(chuàng)建更多圖層，并按各分部分項(xiàng)工程來(lái)區(qū)分。每一個(gè)構(gòu)件都要做成群組、組件，組件的嵌套深度不得超過(guò)三級(jí)。組件命名對(duì)應(yīng)具體實(shí)物，真實(shí)命名，名稱統(tǒng)一，便于物料表的計(jì)算以及導(dǎo)出。圓形段數(shù)設(shè)成最小的8段，弧形設(shè)置成3-5段以利于減少模型的數(shù)據(jù)量。(見(jiàn)圖1)

圖1 裝飾方案設(shè)計(jì)階段BIM模型

圖2 裝飾深化設(shè)計(jì)階段BIM模型

(2)深化設(shè)計(jì)BIM模型：在方案設(shè)計(jì)BIM模型的基礎(chǔ)上，模型內(nèi)容和細(xì)度都要增加，包括裝飾工程的隱蔽部分和需細(xì)化部分。包括：吊頂、墻體、地面內(nèi)的隱蔽部分、各種表面開(kāi)孔；裝飾面的細(xì)化內(nèi)容包括塊料面層的排布分割；幕墻包括石材、玻璃、金屬等各種材料的幕墻，完善構(gòu)造做法。模型制作細(xì)度以能導(dǎo)出施工節(jié)點(diǎn)詳圖為標(biāo)準(zhǔn)。地面部分用塊料平鋪功能的插件，選定面區(qū)域后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)塊料平鋪及預(yù)留縫隙填充。吊頂類由選擇面驅(qū)動(dòng)通過(guò)不同的系列插件實(shí)現(xiàn)吊掛件龍骨的快速自動(dòng)排布。墻面裝飾構(gòu)件要用到空間自動(dòng)對(duì)位插件、石材掛板插件等制作，由選擇面驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)(圖2)。

(3)施工BIM模型：在深化設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)生設(shè)計(jì)變更的部分修改，細(xì)化模型，并增加用于施工管理的時(shí)間進(jìn)度、建筑材料部品的價(jià)格、廠家、聯(lián)系方式、型號(hào)等其他要素。最終形成可交付的竣工模型，形成運(yùn)營(yíng)維護(hù)模型的基礎(chǔ)。

3.2 裝飾BIM模型效果圖

利用SketchUp軟件可以導(dǎo)出不同風(fēng)格的效果圖。另外眾多軟件開(kāi)發(fā)商和愛(ài)好者推出了幾十個(gè)名目繁多的渲染器，常用的如Artlantis、Vray for SketchUp、Render [in] 等等。另外可在在3ds Max中用SketchUp模型渲染，但需重新調(diào)整材質(zhì)。這方面的應(yīng)用方法裝飾設(shè)計(jì)業(yè)已有很多成熟經(jīng)驗(yàn)(圖3)。

⑨顧海良:《高校績(jī)效評(píng)價(jià)是對(duì)中國(guó)高校評(píng)估模式的積極探索——兼評(píng)〈高等學(xué)?？?jī)效評(píng)價(jià)論〉》，《教育研究》2013年第3期。

圖3 裝飾BIM模型效果圖

3.3 裝飾BIM模型漫游動(dòng)畫(huà)

SketchUp制作漫游動(dòng)畫(huà)時(shí)，先設(shè)定好風(fēng)格，按播放順序增加不同的場(chǎng)景，設(shè)置好動(dòng)畫(huà)的場(chǎng)景關(guān)鍵幀暫停及過(guò)渡，利用場(chǎng)景管理器，在導(dǎo)出動(dòng)畫(huà)視頻中選擇合適的分辨率及幀速率，便可導(dǎo)出漫游動(dòng)畫(huà)(圖4)。

圖4 裝飾BIM模型漫游動(dòng)畫(huà)(SketchUp)

Lumion與SketchUp的模型可以無(wú)縫對(duì)接，在SketchUp模型導(dǎo)入Lumion后，可以在場(chǎng)景中添加內(nèi)容庫(kù)中的集成模型的動(dòng)態(tài)，通過(guò)設(shè)置位移特效參數(shù)，可以做出如人和動(dòng)物、交通工具位移、建筑剖面、位移、組裝、天氣變幻、景深變化等等效果。Lumion錄制動(dòng)畫(huà)的方法類似SketchUp漫游動(dòng)畫(huà)制作，使用內(nèi)置的視頻編輯器，可輸出視頻文件、打印高分辨率圖像。但Lumion的畫(huà)面效果稍顯黯淡。

3.4 物料表生成

本項(xiàng)目通過(guò)廣州乾訊開(kāi)發(fā)的本地化工料統(tǒng)計(jì)插件5D for SketchUp導(dǎo)出Excel的工料統(tǒng)計(jì)表格，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝飾工程的物料統(tǒng)計(jì)、工程造價(jià)管理。(見(jiàn)圖5-6)

圖5 地面材料導(dǎo)出(5D for SketchUp)

圖6 地面材料統(tǒng)計(jì)表(Excel)

圖7 碰撞檢測(cè)(Tekla-BIMsight)

圖8 深化設(shè)計(jì)施工圖(SketchUp-Layout)

3.5 多專業(yè)錯(cuò)漏碰缺檢測(cè)

裝飾深化設(shè)計(jì)BIM模型在制作過(guò)程中，要做各專業(yè)(尤其是機(jī)電專業(yè)深化設(shè)計(jì)模型)的整合后，再做碰撞調(diào)整。機(jī)電專業(yè)有一款國(guó)外開(kāi)發(fā)的3skeng插件實(shí)現(xiàn)機(jī)電管道三維模型的創(chuàng)建。在國(guó)內(nèi)，廣州乾訊建筑咨詢有限公司自主研發(fā)的MEP for SketchUp插件及信息模型庫(kù)可實(shí)現(xiàn)SketchUp-BIM在機(jī)電管道設(shè)備方面的完整制作。實(shí)際操作過(guò)程中，模型管道設(shè)備的空間碰撞95%以上都是在SketchUp里面發(fā)現(xiàn)及時(shí)修正的。SketchUpBIM模型可轉(zhuǎn)為IFC格式模型后，導(dǎo)入Tekla-BIMsight(圖7)以及歐特克公司的碰撞檢測(cè)軟件Navisworks進(jìn)行碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤可在SketchUp中修改。

3.6 施工圖生成

圖9 深化設(shè)計(jì)施工圖(SketchUp-Layout)

3.7 施工模擬動(dòng)畫(huà)及項(xiàng)目管理

SketchUp的BIM模型的可在項(xiàng)目管理中可得到充分應(yīng)用。利用SketchUp、Tekla-BIMsight、Navisworks都可以進(jìn)行專業(yè)協(xié)作和施工交底。另外利用SketchUp-BIM模型，在SketchUp中控制圖層和組件、群組的先后顯示，分別設(shè)置不同的場(chǎng)景，按次序?qū)С鰟?dòng)畫(huà)可獲得施工方案模擬動(dòng)畫(huà)(圖10)。在工程整體施工前，BIM模型對(duì)各專業(yè)協(xié)同工作起到了明確的施工指導(dǎo)作用。SketchUp-BIM模型與設(shè)置好的Project進(jìn)度計(jì)劃相關(guān)聯(lián)，可使用5D for SketchUp插件在每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)可以顯示當(dāng)前進(jìn)度、當(dāng)前工程造價(jià)，導(dǎo)出進(jìn)度計(jì)劃表，利用這種功能管理工程進(jìn)度和造價(jià)(圖11)。

圖10 施工模擬動(dòng)畫(huà)圖

圖11 施工進(jìn)度計(jì)劃及造價(jià)控制(5D for SketchUp)

3.8 運(yùn)維階段應(yīng)用

由于建筑物使用壽命期一般為50-70年，在此期間由于年久、功能改變等原因在建筑全壽命期內(nèi)的裝修改造不可避免。因此，在運(yùn)維階段，裝飾工程的BIM模型仍然會(huì)被繼續(xù)利用。這方面的應(yīng)用研究將成為一個(gè)重點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)與未來(lái)發(fā)展

本研究首選擇裝飾業(yè)普及度高的SketchUp作為BIM核心建模軟件，進(jìn)行了建模方法和應(yīng)用方法的探索和總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了裝飾設(shè)計(jì)和施工階段BIM模型數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接，同時(shí)開(kāi)發(fā)基于SketchUp的BIM應(yīng)用插件5D BIM for SketchUp，利用其實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)物料和讀取其信息，控制工程進(jìn)度、成本，創(chuàng)造出一種低成本的適合我國(guó)裝飾業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用模式，并積累了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

作者注意到：一，SketchUp軟件普及程度非常高，但應(yīng)用于BIM技術(shù)的實(shí)踐，還需對(duì)BIM工程師進(jìn)行短期(一天)的BIM應(yīng)用培訓(xùn)；二，SketchUp軟件本身的BIM功能依賴于各種BIM插件，軟件開(kāi)發(fā)商還需將這些插件集成化；三，SketchUp的BIM功能的本地化亟需解決，使用戶更方便地使用。

天寶官方提供的3Dwarehouse模型庫(kù)、Extension Warehouse插件商店、開(kāi)放的二次開(kāi)發(fā)資源SketchUp RubyAPI的廣泛應(yīng)用；國(guó)內(nèi)數(shù)聯(lián)中國(guó)網(wǎng)上家居商城改版上線、SUAPP插件集的推廣等在各方面進(jìn)一步為廣大SketchUp用戶提供了良好的應(yīng)用環(huán)境。我們相信，隨著裝飾行業(yè)從業(yè)人員認(rèn)識(shí)的提高、軟件功能的提升、硬件的發(fā)展、BIM云的建立，在未來(lái)，BIM技術(shù)將一定能成為建筑裝飾行業(yè)必須應(yīng)用的技術(shù)。

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An Application Study on the BIM Technology of An Decoration Project based on SketchUp Software

Luo Lan, Zhong Fan

(1.TechnicalCenterofChinaStateConstructionEngineeringCorp.LTD.,Beijing101300,China；2.GuangzhouMessage-SkyConstructionConsultingCO.,LTD.,Guangzhou510000,China)

Currently some popular BIM modeling softwares seldom take into account the requirements of decoration engineering. As an important part of architechture construction engineering, decoration engineering’s BIM application is still on the way of exploration, which directly results into the incomplete application of BIM in architechture construction. In this study, SketchUp, which is very popular in decoration engineering, is used as a modeling software to explore modeling methods and application motheds in a decoration project. As a result, the author realized a seamless smooth connection of BIM data produced in both decoration design stage and construction stage. At the same time, the author also uses the plug-in software 5D BIM for Sketchup, so that all the information concerning the materials could be read and calculated, and the construction scheduling as well as costs get controlled. In brief, the study disscusses a low cost BIM techonology application model which is applicable in China’s decoration engineering, and also presents an example of its application.

Decoration Engineering; BIM; SketchUp; The Fineness of the Model

羅蘭(1970-)，女，碩士，中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心工程智能化研究所高級(jí)工程師，一級(jí)注冊(cè)建造師，二級(jí)注冊(cè)建筑師。主要研究方向：建筑與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、裝飾工程施工技術(shù)、BIM技術(shù)應(yīng)用。

TU767;TU712.3

A

1674-7461(2015)02-0037-06