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4D-BIM非模型化工作空间冲突分析模型及方法研究

郭曾  
【摘要】:在建设工程建造领域,工作空间管理是保证施工过程安全顺利进行的关键工作,在建筑信息模型(BIM)尤其是4D-BIM应用逐步深入的今天,工作空间冲突分析的常规方法是将将工作空间作为模型的一部分创建进行创建,从而利用BIM强大的碰撞检测功能发现并解决潜在的建造工作空间冲突,提升施工计划的可操作性。然而,有些工作空间由于位置不固定、形状不规则、方向不统一,对其直接建模不具有可操作性,本研究称此类工作空间为非模型化工作空间。由于非模型化工作空间很难在BIM模型中显式创建,因此常规方法在该类空间的冲突分析任务上存在很大的局限。针对上述问题,本文构建了一个非模型化工作空间三阶段分析模型。该模型以工作空间管理的基本过程为依据,以4D-BIM为分析环境,由工作空间定义阶段、工作空间冲突分析阶段、工作空间冲突解决阶段构成,从而为非模型化工作空间创建、分配、分析、决策提供了完整的方法体系。在工作空间定义阶段,本研究将非模型化工作空间分成了固定非模型化工作空间和活动非模型化工作空间两类,并结合其特性提出了参数化定义方法;此外,对于非模型化工作空间所存在的4D-BIM环境,本研究也提出了针对WBS任务和3D-BIM模型的创建要求。该阶段实现了工作空间信息、BIM时空信息、构件功能信息的高度集成,为非模型化工作空间冲突分析阶段提供了信息基础。在工作空间冲突分析阶段,本研究提出了非模型化工作空间生成和分配方法、非模型化工作空间冲突分析方法。在非模型化工作空间生成分配方法中,基于工作空间活动阶段的4D-BIM静态切片(工作帧),本研究提出了一种基于网格空间的非模型化工作空间生成和分配方式以将非模型化工作空间的冲突转化为一系列模型化子空间的分析问题;针对可用性和可达性冲突,本研究设计了有针对性的冲突分析结果,从而为非模型化工作空间冲突解决创造了良好条件。在工作空间冲突解决阶段,本研究结合工作空间冲突分析的结果,针对可用性冲突和可达性冲突提出了解决这些冲突的基本思路。该思路包含两个过程,首先确认检测出来的冲突是否真的存在,如果存在,则采取相应的措施消除冲突。这些措施具体包括:修改设计方案,修改施工顺序,增加临时设施,改变运输方案。此外,本文还开发了一个基于Autodesk Revit的非模型化工作空间冲突分析的工具,并详细介绍了该工具的类以及系统交互窗体,从而将非模型化工作空间冲突方法真正落地应用,并基于该工具进行了一系列测试以验证本文所提出的方法的有效性。本文的研究成果弥补了建设工程领域现有理论方法在进行非模型化工作空间冲突分析的不足,为4D-BIM环境下的非模型化工作空间冲突分析以及相关软件工具的开发提供了理论指导和方法支撑,具有很好的理论价值和实践意义。


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