BIM技术在建筑装修工程中的应用研究

管昌生，毛延宗，谭献良, ，卢艺伟



BIM技术在建筑装修工程中的应用研究

管昌生1，毛延宗1，谭献良1, 2，卢艺伟2

（1.武汉理工大学，湖北武汉 430070；2.湖南城市学院，湖南益阳 413000）

本文研究了装修工程设计与施工全过程BIM管理模式，在设计阶段根据客户需求，基于BIM技术建立装修初步设计和水暖电设计方案，实现客户可视化展现与交流，及模型调整与方案修正。在施工阶段，应用BIM三维模型，实现施工模拟，消除装修施工的管线与建筑结构碰撞问题。

装修工程；BIM技术；设计；施工管理

建筑工程模型（BIM）技术以其凸显的优势，已在建筑领域得到越来越广泛的认可。在我国一些重大工程项目中，基于BIM技术及管理方法，已经在管线碰撞检测、工程施工模拟等方面实现了良好应用。但在建筑工程装饰装修领域，目前国内的应用尚属少见，尤其是考虑装修全过程管理的应用，还缺乏实际工程应用分析。建筑工程装修是房屋建筑工程建设的重要环节，也是建筑施工转让建筑运营过程的关键节点。因此，开展建筑工程装修设计与施工BIM技术的应用研究，能够高效完成建筑装修工程，保障后续房屋运维。

1 住宅装修信息化国内外研究现状

国际上，如美国、日本、瑞典、法国、丹麦等国的住宅建筑发展已经比较完善，装配式装修模式已经发展成熟。在一些发达国家中没有“毛坯房”的概念，装修是房屋建筑设计的一个附属部分，一体化装修房占到了开发量的80%以上。美国和日本是装配式住宅体系发展最为完善的国家[1]，美国的住宅建筑市场已经发育比较完善，住宅用构件和部品的标准化、系列化，及其专业化、商品化、社会化程度很高，几乎达到100%。其住宅的特点是用户按照提供的样本或自己的设计方案，采用标准化、系列化的构件部品，在现场进行装配施工[2]。

目前，我国的装修产业还普遍采用毛坯房二次装修模式，这种分散、无序以及不规范的二次装修，经常导致装修过程中问题较多。如擅自拆装承重墙体、更改给排水管线等行为影响建筑的正常使用寿命；施工不规范导致装修质量得不到保障及长期无序的施工作业造成的扰民等，已经严重滞后了我国装修产业的发展[3]。1999年原建设部《关于推进住宅产业化现代化提高住宅质量的若干意见》（国发办（1999）72号文）首次以政府文件的形式提出要“加强住宅装修的管理，积极推广一次性装修或菜单式装修模式，避免二次装修造成的结构破坏，浪费和扰民等现象。至此，住宅一次装修到位提上我国住宅产业现代化的发展日程[4]。

国内外学者对于装修模式的探索开展了一系列的课题研究。E.F. Fursova研究了西伯利亚民间艺术：俄罗斯北部和乌拉尔的特别装饰的传统;[5]Weilin Shen、Qiping Shen研究了以BIM技术为基础的用户活动的模拟和评价方法;[6]胡沈健针对目前我国现有的各种装修模式分别论述了其实施策略[7]；蔡大卫从设计、选材及施工管理方面分析了我国建筑装修工程中存在的问题，探讨了未来装修工程的发展方向[8]；曾超探索了利用BIM技术建立数据库，同网络技术进行结合，形成一个装修网络设计与采购体系，使客户能够直观了解到装饰装修工程中任意构件的颜色，材质及价格等信息[9]；王廷魁探索了利用BIM技术与AR技术的结合，为买卖双方提供沟通平台，充分满足购房者个性需求，促进全装修房推广[10]。

2 在装修工程中BIM技术的应用

2.1 BIM技术在装修工程中的优势

应用BIM软件进行室内装修，可以快速建立内装模型，表现设计意图，并形象的展示给客户，根据客户深入要求，做出修改，减少沟通成本，更快的完成方案设计。

2.1.1参数化设计

参数化设计是BIM技术最大的特点。室内装修设计中运用BIM技术，可以详细记录装修工程中的各项工序，及其内部构造和材质。在完成室内三维模型的同时，也生成了各专业详细的施工图纸，并且可以快速的通过明细表功能进行工程量统计。

2.1.2协同化设计

通过建立工作集，各专业人员可以同时进行协同设计。1.可以协助各专业设计人员更好的完成设计，通过在一个工作集上进行协同设计，各专业设计人员能够更加清楚直观的理解每一个构件的空间几何尺寸和逻辑关系，提高设计效率。2.可以解决各专业之间的碰撞问题，各专业设计师在进行设计时通过定时向服务器同步自己所设计的内容可以及时发现专业之间不协调及出现碰撞的地方，并及时解决。

图1 参数化设计

图2 协同化设计

2.1.3精细化施工

利用BIM技术可以进行装修工业化，建筑工业化是指工厂预制和现场施工相结合的建造方式。BIM技术中，模型中所有构件都是由单一构件组成，其中有些构件可以在工厂进行数字化加工，准确的完成装修中构件的预制。例如在铺设地板之前可以通过BIM技术模拟出最优的铺设样式，提前预定各种规格大小的材料，这样能够避免在施工现场进行切割材料，减少施工现场的噪音污染、环境污染，提供工作效率。

2.1.4优化施工方案

在装修施工阶段中，利用BIM技术可以对项目进行虚拟施工，模拟施工方案、分析和优化，通过模拟发现施工中可能出现的问题，在施工之前提前解决这些问题，直到模拟出最佳的施工方案，尽最大可能实现“零碰撞、零冲突、零返工”，从而大大降低返工成本，减少资源浪费与冲突及安全问题，指导真实的施工。

2.1.5辅助功能分析

通过建立的BIM信息模型可以导入到相关的软件中进行分析，例如可以将BIM模型转换成GBXML格式导入到Autodest Ecotect软件中，进行室内温度分析、采光分析、噪音分析等。为客户提供一个更加舒适装修方案。

图3 地砖平面布置图

图4 地砖精细化明细表

2.2 BIM技术在装修工程设计阶段应用

利用BIM技术进行装修方案设计，通过其可视化功能及时将设计方案反馈给客户，同客户进行沟通交流，使设计方案更加高效合理。

（1）产品定位，了解客户对于装修的大体要求包括功能要求、风格、布局、以及装修预算费用等信息。

（2）建立初始结构模型，结构设计人员根据已有的图纸建立初始结构模型，模型的精度要符合本工程BIM项目标准。

（3）设计初装修方案，设计人员根据用户的需求进行初始方案的设计。主要包括房屋的平面布局，功能分区，墙体的改造等，利用BIM技术的可视化功能，及时同用户进行沟通交流，完成初装修方案。

（4）设计硬装修方案，主要包括水暖电设计方案、门窗的安装、地板的铺设样式、橱柜衣柜的样式以及吊顶的样式，利用BIM技术协同性，各专业人员同时进行设计。通过BIM技术的可视化功能，及时反应出设计真实效果，以及设计进度。

（5）进行辅助功能分析，主要包括能耗分析、房间舒适度分析、工程量清单统计等。

（6）保存模型数据，完成最终装修设计。

2.3 BIM技术在装修工程施工阶段的应用

利用BIM技术所建立的三维信息模型，可在装修施工的各阶段进行施工动画模拟，提前安排好最佳的施工方案，高效的指导施工。

墙体改造工程，按照BIM模型中的拆墙砌墙的范围，进行施工模拟，选择施工顺序和材料的进场顺序以及堆放位置等平面布置。

水电安装工程，根据BIM技术相关软件出的施工图纸，结合三维立体图对管线进行精确的定位，避免出现碰撞，对于一些特殊的部位可以通过提前模拟，三维漫游等功能指导水电安装施工，节省施工工期。

硬装修工程，主要包括对于墙体的粉刷，地板的铺设、门窗的安装、橱柜衣柜等木制品加工，吊顶的安装等工程，通过已建立好的BIM模型效果图，以及漫游技术，能够更好指导施工。

3 工程案例分析

3.1 项目简介

本文以永兴和住宅楼J户型装修工程项目为例研究了BIM技术在装饰装修工程中的应用。该项目的建筑面积为65.74㎡，装修规格为家庭普通精装修样板房。装修内容包括墙顶底装修、内门窗、厨具、洁具、各设备系统的布线图，橱柜设计图、材料样板等。装修总预算费用为8万元。

3.2 建立初始结构模型

3.2.1工作集的建立

本项目采用工作集建模，由项目总工程师建立统一的中心文件，各专业的设计人员领取各自的工作权限，同时进行建模。工作之前，必须要载入最新的工作集，确定工作权限是本人，工作完成之后也必须进行同步保存，同时保留对工作集的权限，禁止他人对工作集的访问权限。图5为本项目所建立的工作集。

3.2.2建立初始结构模型

结构设计人员首先应从服务器中下载本项目的中心文件，然后从本地打开该项目文件，在选项卡菜单中选择常规选项卡子菜单，将系统默认的用户名修改为自己的名字，点击协作菜单下的工作集命令，在工作集菜单中找到结构设计项，将其改为可编辑状态。

图5 本工程所建立的工作集

图6 本工程建立的原始结构模型

拿到工作权限以后就可以进行结构建模，建模完成以后要及时进行同步保存。此模型要求与设计图纸一致，并且建模的标准要符合本项目的建模标准。图6为原始结构模型。

3.3 完成初步方案设计

室内设计师根据客户的需要进行平面的初步布置，确定功能分区，结构设计师在项目工作集中结合原始结构模型，可以快速了解到结构的受力体系，在不影响结构安全的情况下，对墙体进行合理改造，包括对墙体的拆除、重建及围护体系的建立，利用BIM技术的可视化功能进行精确定位。下图7表示墙体改造平面图。

图7本工程墙体改造平面图

图8本工程墙体改造完成图

3.4 完成水暖电安装设计

水暖电专业设计师在项目工作集中进行水暖电安装方案设计，并且按时向服务器同步设计内容。设计师在设计的时候需要考虑到安装施工过程中的预留尺寸，墙体开槽的模拟等。对于设计图纸上存在的重大碰撞问题要及时跟业主进行沟通，妥善处理碰撞问题，完善水暖电专业的设计。本项目的建模精度要求与实际施工一致，水暖电设计所使用的材料要符合规范中的最低标准。图9为本项目完成水电安装的示意图。

3.5 完成硬装方案设计

墙体改造阶段和水电安装阶段的设计完成后，根据客户的需求进行硬装设计，主要包括墙体的粉刷，地板的铺设、门窗的安装、橱柜衣柜等木制品加工以及吊顶的安装等工程。在设计完成以后将模型导入到Lumion 6.0进行动画渲染及输出,让客户能更加直观了解装修后的的效果，并且同客户进行沟通,进一步优化设计方案。图10为完成硬装阶段的效果图。

图9完成水电安装效果图

图10 完成硬装方案效果图

3.6 装修完成后对于工程量的统计

在完成墙体改造、水电安装及硬装设计阶段后，利用Revit软件中的明细表功能可以快速的对本项目的工程量进行统计，形成统一的用料单据。客户可以根据用料单据，选择不同的材料，以便更好地控制成本。图11为通过Revit明细表中所统计墙体工程量明细表。

图11 本工程墙体工程量明细表

在进行BIM建模时，通常会对项目中的每一个构件进行项目编码，在完成建模时，通过Revit明细表功能可以快速筛选出所需要的构件工程量。由于BIM建模是以族的形式建立的模型，即整个房屋模型都是通过相应的构件族来累加起来的，所以由BIM所建立的模型几乎可以完全模拟出真实的建筑。因此，通过BIM模型所生成的工程量也更加接近真实建筑的工程量。当对模型进行修改时，其相对应的工程量也自动修改，能够保证BIM模型中的所有阶段工程量的准确性。

4 结论

本文研究了BIM技术在装修工程中的应用，分析了BIM技术应用于装修工程的一些优势，以及在装修工程全阶段的应用模式。为当前的装修模式提供了一种新的方法。BIM技术应用于装修，能够实现参数化建模，协同化设计、及精确的工程量统计。利用其三维可视化模型能够很好的解决规模化与个性化的良好结合，但是由于BIM技术是一种新型技术，在中国还没有普及,所以BIM技术在装修应用时也有一些不足的地方，例如，族群的缺乏，使得在装修过程中，需要花费大量的时间去建立一些特殊的装修族模型，在装修施工过程中，利用BIM模型进行施工模拟所产生的的经济效益还有待更深的研究。

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[3]柳闽楠全装修住宅趋势分析及其优化策略[J].同济大学学报（自然科学版）.2007 (3) 35-3

[4]王廷魁、杜长亮、张魏、陈珂.基于BIM技术的全装修房个性化设计研究.[J] 工程设计学报. 2013（2）20-1

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[6]Weilin Shen , Qiping Shen, Quanbin Sun. Building Information Modeling-based user activity simulation and evaluation method for improving designer–user communications.[J]. Automation in Construction Volume 21, January 2012, Pages 148–160

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[8]蔡大卫, 现在装修工程中的问题及发展方向[J].2014. 32-01

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[10]王廷魁, 胡攀辉, 王志美, 基于BIM与AR的全装修房系统应用研究[J]. 工程管理学报.2013（8）:27-4

The application of BIM in the Building Decoration Engineering

GUAN Chang-sheng, MAO Yan-zong, TAN Xian-liang, LU Yi-wei

(1 Wuhan University of Technology ,Wuhan Hubei 430070; 2 Hunan City University, Yiyang Hunan 413000)

The article researches BIM management model applied to the whole process of decoration and construction , in the design phase, according to customer's demand, Build the preliminary decoration design and water,heating, electricity design plan, then customer visualization display and communication, model adjustment and plan correction can be realized. in the construction phase, apply BIM three-dimensional model, realize the simulation of construction, eliminate collision problem of the decorate construction pipeline and building structure .

Decoration; BIM Technology; Design; Construction management

（责任编辑：廖建勇）

TU767

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.06.001

1672–7304(2016)06–0001–04

湖南省科技计划项目(项目编号：2015GK3031)；湖南省住房和城乡建设厅科学技术项目(项目编号：KY201418) 。

管昌生（1957-），男，江西广丰人，教授，博士，研究方向：结构设计。