Navisworks软件在项目施工模拟中的应用

倪 青 （上海城建职业学院，上海 200438）

0 前言

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技术是基于三维数字设计、施工、运维等建设工程全生命周期的解决方案。BIM三维软件可以在建筑模型上集成大量工程相关的数据信息，能够在建筑的整个生命周期（设计、施工、管理）各阶段发挥普通造型软件无法比拟的优势。

BIM技术基于最先进的三维数字设计和工程软件构建“可视化”数字建筑模型，为设计师、建筑师、水暖电工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台。而Navisworks软件则提供了项目相关方的沟通平台，有效地预防了项目设计和施工中可能出现的各专业设备碰撞的发生，提升了设施运营管理的质量和效率。

1 Navisworks软件概述

Navisworks是由Autodesk公司收购后进行整合开发的一款可视化仿真分析和支持多种三维格式的软件。软件有三个版本，Manage版本和Simulate版本为收费版本，Freedom版本只能用于查看项目，不能进行更多的操作。但是如果要进行仿真分析、碰撞检测等，必须安装前两个版本，故一般工程中推荐安装Manage版本。

2 Navisworks的功能分析

2.1 Navisworks软件概述

Navisworks软件可以帮助项目工程师在实际的BIM工程中解决很多问题。在BIM的不同应用、不同阶段，帮助实现不同的项目需求。

比如，Navisworks软件可以将不同软件格式的三维模型整合在一起，也可以将同一款软件的不同文件的三维模型整合在一起；可以对三维模型进行审查，进行批注和测量；可以做动画，包含视点动画、脚本动画和高级动画等；可以对模型进行渲染和施工模拟。其中，Navisworks软件的施工模拟功能是它的一个很大的特色。可以利用里面的Animator动画的功能模块完成施工模拟，算量功能是2014版本之后新增的一个功能；碰撞检测也是很有用的，可以将不同的模型整合完成以后，利用该功能进行相应的检测。如图1所示。

图1 Navisworks软件的主要功能

2.2 Navisworks软件的文件类型

Navisworks软件支持两大类格式类型：原生态格式类型和第三方格式类型。

原生态格式类型中常见的为NWD文档。NWD可以理解为Navisworks主要的一个格式类型。而NWF是比较特殊的一个格式，不包含模型的任何几何信息，但包含其他的文字信息、标记信息等。NWC是一个缓存文件，不是人为产生的，不能另存为一个NWC文档，它可以加快对文件的访问速度，在Revit中导出文件的时候可以导出一个NWC文档。Navisworks打开NWC文档后，可以另存为一个NWD文档。

Navisworks也支持其他第三方格式类型，因为Navisworks是一款非常兼容的软件，这就意味着它可以将很多不同软件所产生的三维模型进行整合。比如Navisworks软件支持包括 3dmax、maya、Revit、CAD，以及Catia软件导出的各文件类型。

Navisworks除了支持NWD、NWC、NWF几种原生的数据格式之外，还支持多达60种以上三维软件所创建的数据。这使得Navisworks集成其他各种不同软件所创建的模型在同一场景中成为可能。

2.3 利用Navisworks软件构建场景模型

Navisworks软件属于单项目软件，打开一次软件，只能打开一个项目文档，如果关闭了这个软件，就关闭了该项目。

需要创建场景模型，首先可利用Revit软件导出对应的Navisworks文件，默认导出的是NWC格式，若需要添加场景，应该用“附加”功能将建筑的构件附加到当前的场地，这就是Navisworks软件对模型的整合功能。附加以后，形成新的文档，可以保存为“nwd”文档格式。如图2所示。

图2 通过Revit文件将模型导入Navisworks软件的场景中

同样，在附加下面还有一个“合并”功能，如果对项目又进行了一次保存，然后在项目里面添加了一些操作，如添加一些注释或者其他一些审查的动作，即可对两个文件进行合并。另外，选择功能在Navisworks中是很重要的，在做视点、动画、施工模拟、脚本动画的时候都会用到。“选择树”，就是对整个导入进来的模型进行一个整合，所有图元都会出现在选择树里面。

3 Navisworks软件在项目设计中的综合应用分析

3.1 项目介绍

项目针对某学院的一片空地拟规划建设一座餐厅，工程组在先前3D Scanning地形扫描数据的基础上进行一个餐厅项目的设计和建模。该项目规划总建筑面积约800㎡，占地面积约440㎡。该学院为开放式校园，项目所建位置为学校唯一绿地。其北临城市干道，西接居民区支路，东南两侧为学院教学楼。

经过对周边环境的初步了解，力求设计一个以人为本、多元、有特色及独创性和汇集自然、现代审美情趣，并能体现自然、人文和餐饮三者结合的建筑。在总体中，不仅仅关注本项目内部各组成部分的有机结合，同时亦考虑与周边环境的整体联系，不破坏原有绿地给师生的生态感，形成较好的用地布局、道路系统和景观系统。

餐厅作为师生放松心境、享受生活的地方，其主入口侧的池塘设计宛如一面镜子，让就餐者和路人都能感受到宁静致远，在不经意间寻找另一个自己。同时也巧妙分割了餐厅和支路的相互干扰。从室内借助临池半开放木格栅，通过光线（light）和视线（sight）的交替，隐约感受与大自然的交流。西侧凹凸砖面、二楼的玻璃幕墙和室外楼梯，以及北侧的悬挑给立面平添了几分灵动。设计手稿如图3所示。

图3 某学院餐厅项目的设计手稿

除南侧主出入口外，在建筑物东西两侧设置次出入口，东侧出入口为满足消防要求设置，景观采用石板路设计，连接校园道路。东侧为厨房专用口，连接公共道路。餐厅室内分三个区域，一层入口处为休闲咖吧，西侧玻璃幕墙满足室内采光。一层内部为开放式厨房就餐区，采取快餐自助模式。二层为普通就餐区，玻璃幕墙和局部悬挑给就餐者不一样的视觉体验。一层屋顶为种植屋面，二层屋顶为坡屋顶，以减少冷桥给室内的影响。

3.2 创建Navisworks场景文件

为了进行施工模拟，首先新建一个空白的场景文件，选择FBX格式文件。

FBX文件是Autodesk公司用于影视和渲染方便的数据格式。在这种格式中，会保留三维模型、材质、灯光以及渲染信息等相关的数据，方便不同的影视制作工具之间进行转换。

由于是第一次导入数据，Navisworks会显示载入的进度条。导入文件后，在文件夹中Navisworks会生成一个与该FBX同名的新的NWC文件。NWC数据可以作为中间的格式方便下一次的读取。那么Navisworks在下一次导入相关文件的时候，会大大提高导入的速度，这也是NWC数据在Navisworks中的作用。

有了场地之后，继续导入其他已有建筑的文档。必须用“附加”，不能用“打开”，否则会关闭当前的场景文件。

最后，将利用Revit软件创建的餐厅模型导入Navisworks场景文件中，从而将设计方案转化为3D数据场景模型。如图4所示。

在当前的场景当中，包含了3dmax创建的地形FBX文件，由Autocad创建的已有建筑的三维模型，也包含了由Revit创建的新建建筑的模型。我们把不同软件创建的模型都集成显示在了一个场景当中。

图4 Revit模型导出为Navisworks场景文件

这里要注意，当需要链接不同的场景的时候，必须使用“附加”功能，才能将不同的数据组织在同一个场景中。同时，在不同的软件中工作时，必须要注意各个文件之间的坐标和单位是协调一致的。否则，就需要在导入之后，对它进行调整。

3.3 利用Navisworks软件对餐厅项目进行施工模拟分析

可利用Naviswork软件进行施工模拟动画的制作。施工模拟动画在一定程度上可以称为4D BIM，4D是3D加上项目发展的时间，用来研究可建性（可施工性）、施工计划安排以及优化任务和下一层分包商的工作顺序。通过这种施工模拟，可以很好地控制生产周期，提前准备好人员和材料，有效减少工期、材料和人力等浪费。若通过其他5D软件，甚至还可以导出每个月的资金、产值等，从而提前作好商务及物资方面的计划准备。图5为利用Navisworks软件中的Animator模块制作的施工模拟进程图。

图5 Animator模块制作的餐厅项目施工模拟进程图

3.4 Navisworks软件中餐厅项目的施工模拟

进入Navisworks软件，新建Animator场景。Animator制作分三个步骤：按级别从小到大添加各动画集，然后确定各动画集中心点，最后对动画实体制作关键点动画帧。

Animator动画制作完成之后，通过Timeliner扩展列表下的“动画”选择与任务名称相对应的动画。动画行为可分别选择缩放、旋转、生长等。可以对Timeliner进行参数配置，以修改模型在构造、拆除、临时状态下的开始外观、结束外观、提前外观、延后外观和模拟开始的外观等。

可以设置Timeliner进行施工模拟的时间，如施工模拟的开始时间、结束时间、回放持续时间等。回放持续时间即施工模拟的总时间，动画还可选择供施工模拟的视角动画等。

制作视点动画时，选择三维模型的不同视角进行保存视点，右键添加动画，然后在保存的每个视图中鼠标左键拖入相应动画。该校餐厅项目的施工模拟动画截图如图6所示。

图6 Navisworks软件中餐厅项目施工模拟

制作一个按键触发的脚本，当按下指定按键的时候，门框和门扇分别从高处缓缓落下，然后平移至指定安装位置。随后制作一个门扇的旋转动画自动播放，以展示最后门体的整体安装效果。如图7所示。

图7 制作餐厅项目的门窗安装动画

4 结语

BIM技术是一个包含了建筑全生命周期的巨大的数据库模型，模型中包含了大量的建筑和施工信息。运用BIM技术，可以对建筑物的设计、施工运营、改造、拆除等阶段过程进行科学细致的管理。在各设计和施工企业中，BIM的应用越来越广泛成熟。Navisworks软件作为各BIM软件中一项重要的基础BIM软件，将更充分地发挥其推动作用。