基于BIM的室内装修方案比选研究

邹亚坤

【摘  要】室内装修方案的比选，应从产品全生命周期角度出发，考虑施工成本、用户使用体验和运营维护。论文应用BIM技术创建虚拟装修样板间，实现业主和最终用户对设计方案的沉浸式体验，运用层次分析法定量比选装修方案，寻求更理想的装修方案。

【Abstract】The comparison and selection of interior decoration schemes should start from the perspective of the full life cycle of products， and consider the construction cost， user experience and operation and maintenance. The paper applies BIM technology to create a virtual decoration model room to achieve an immersive experience of design scheme for owners and end users， and uses analytic hierarchy process to quantitatively compare and select decoration schemes to seek a more ideal decoration scheme.

【关键词】全生命周期;BIM;层次分析法;装修方案;比选

【Keywords】full life cycle; BIM; analytic hierarchy process; decoration scheme; comparison and selection

【中图分类号】TU17;TU767                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）02-0182-02

1 引言

传统室内装修工程完工后，业主才能切实感受装修的效果，这种情况下，用户对装修效果不甚满意并不鲜见，但是全部重新装修也并不现实。为了更好地避免此类问题，可以运用BIM（Building Information Modeling）建立装修虚拟样板间，让业主虚拟体验装修方案，积极参与设计沟通，优化设计方案，并运用层次分析法针对多个设计方案比选择优。

本文以某实验楼工程为例，应用BIM技术和层次分析法，阐述对于该楼室内顶棚装修方案比选的过程。

2 建立虚拟样板间

2.1 工程概况

某实验楼建筑面积55875.54m2，设实训室、研修室、教研室等房间，其中实训室数量最多，共109间，建筑面积约15000m2。老师和学生作为实验楼的最终用户，希望室内装修能提供明亮、舒适、美观的学习环境;从业主的角度看，希望装修方案需要较低的施工成本和维修难度。下面以最具代表性的实训室为例，分析其顶棚装修方案的优选过程。

2.2 天棚装修方案拟定

根据业主方意见，拟定了四种装修方案：方案一，灯线以上墙面抹灰白色乳胶漆、顶棚抹灰白色涂料;方案二，灯线以上墙面抹灰至梁底;方案三，灯线以上抹灰色乳胶漆两遍;方案四，装饰石膏板单层轻钢龙骨吊顶。下面应用BIM技术，制作四种装修方案的虚拟样板间。

2.3 实验楼三维建模

运用Autodesk Revit 2017（以下简称Revit）对实验楼进行三维建模。首先，创建土建主体部分模型，包括：标高和轴网、基础、柱、梁、板、剪力墙;其次，创建二次结构及装修部分，包括：内外隔墙、门窗、走廊吊顶、内墙墙面、外墙墙面和顶棚装修;最后，使用Revit MEP模块创建给排水、暖通空调、电气专业的三维模型。

2.4 装修虚拟样板间的创建与改进

基于四种装修方案和Revit模型，选择四间大致相同的实训室创建虚拟样板间。

2.4.1 装修方案可视化

Lumion 3D Rendering Software（以下简称Lumion）中的材质种类丰富、渲染效果好，能够达到更接近现实的虚拟效果，实现“所见即所得”的目标，因此，选择Lumion对样板间进行渲染。在渲染前，将Revit模型导入Lumion中。在Revit中使用“Lumion LiveSyne for”插件，将模型导出为DAE格式文件。再将该DAE文件导入Lumion，完成导入工作。模型文件导入后，在Lumion的材质库中挑选材质，对四间实训室的顶棚进行虚拟装修。通过调整材质中的配色比例、抛光度等，提高虚拟装修的真实度。

2.4.2 漫游视频制作

完成虚拟装修后，用漫游功能制作样板间漫游视频。在设置漫游路徑和拍摄关键帧照片时应保持画面行进平稳和避免路线频繁转角。四间虚拟样板间可共用同一套漫游路径，保证每个样板间的展示线路和内容一致。设置合适的视频帧数和分辨率，渲染导出为MP4格式的漫游视频文件。

3 基于AHP的装修方案比选

对于四种装修方案，需要从中选取一个最优方案。选取最优方案不能只依据某一个指标。为了能够综合考虑各种指标因素的影响，本文引入层次分析法进行方案比选。

3.1 层次分析法的基本原理

通过构建层次结构模型，获得专家打分，经过计算得到各方案的综合得分，从而选出最优方案。

3.2 建立层次结构模型

层次结构模型由目标层、准则层、方案层组成。该模型的目标是选择一个顶棚装修方案。准则层的指标通过分析顶棚装修的全生命周期得到。在工程设计阶段，考虑装修的施工成本。在施工阶段，考虑顶棚的施工作业持续时间。此外，需要考虑装修的美观性，以保证投入使用后会受到用户欢迎。项目运营过程中，考虑装修的维修难度。模型的准则层要素为：施工成本、美观性、施工作业时间、维护难度。方案层则为经过第四章优化后的四个方案。

3.3 构造判断（成对比较）矩阵

为确定指标的权重，层次分析法引入成对比较法和1-9比较尺度构造判断矩阵。1-9比较尺度具体内容为：①i和j同样重要打1分;②i比j稍微重要打3分;③i比j明显重要打5分;④i比j强烈重要打7分;⑤i比j极端重要打9分;⑥“2、4、6、8”表示需要在上述两个标准之间折衷时的分数。

向五个从事室内装修多年的工程人员调查四个指标的打分结果。对各专家打分后的结果加权平均处理，并取平均值的整数部分作为最终结果。按最终结果构造判断矩阵如表1所示。

3.4 求解准则层权重值

将得到的判断矩阵，按列进行归一化处理，得到矩阵R'。将R'按行累加得到W=（1.86，0.94，0.82，0.38）T，对该向量归一化得到R的特征向量：w=（0.465，0.235，0.205，0.095）T。已知在线性代数中对特征值和特征向量有：Rw=wλ。由式（1）计算得到特征值为：λ=4.176。

为检验专家打分是否存在判断误差，需要对矩阵R进行一致性检验。通过特征值计算一致性指标，即式（2），得CI=0.059。通过随机一致性指标（见表2），衡量一致性指标的大小。将一致性指标比上相应随机一致性指标得到一致性比率CR=0.065，一般认为CR小于0.1则矩阵满足一致性。所以判断矩阵R满足一致性，特征向量w中的值即准则层权重值。

3.5 获取方案层得分

选取30个用户，为他们展示虚拟样板间漫游视频，收集各方案的美观性评分。为获取各方案在施工作业时间和维护难度指标方面的得分，向施工企业人员发放调查问卷，收回有效问卷30份。打分采用9分制，参照评分等级对照表（见表3）打分。通过GB 50854—2013《房屋建筑与装饰工程工程量计算规范》计算四个方案的工程量，并按市场价格进行组价得到施工成本。四个方案的单位面积造价分别为：91.01元/m2、11.71元/m2、32.60元/m2、84.44元/m2。按评分等级将方案的造价转化为得分。造价越低，得分越高。四个方案评分分别为：5、9、8、6。

取得方案的指标打分后，对得分加权平均处理，加权平均得分，如表4所示。结合指标权重可以得到方案的最终得分，如表4所示。

3.6 分析结果

根据四个方案得分由小到大排序，结果为：方案四、方案一、方案三、方案二。得分最高的方案二相对来说最优，选择方案二作为最终方案。

4 结语

基于BIM技术构造虚拟样板间，可以使得业主和用户在使用前直观地感受设计，有利于业主和用户提出设计改进意见。基于全生命周期思想结合业主需求，提出装修方案的评价指标体系，运用层次分析法比较装修方案，选择业主和最终用户最满意的装修方案。

【参考文献】

【1】郑华海.BIM技术研究与应用现状[J].结构工程师，2015（08）：233-241.

【2】孙碧襄，冯明超.BIM技术在装修工程施工管理方面的应用探索[J].價值工程，2016（25）：166-167.

【3】GB 50854—2013房屋建筑与装饰工程工程量计算规范[S].