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土木工程设计中BIM技术的运用及案例说明
发布时间:2020-09-18

  摘    要: 使用BIM技术可以实现项目管理的信息化和精细化,进而提高工作效能,方便部门间信息的及时沟通,加快施工速度、确保施工质量达标、有效地缩减工期、降低投资。同时通过BIM技术研究积累经验,便于后续工程的借鉴和运用。本文以一工程为例,重点介绍了BIM在工程设计施工中的应用,以期为类似工程和技术研究提供一定的经验。

  关键词: BIM; 土木工程; 设计; 应用; 研究;

  Abstract: The BIM technology is used to realize the informationization and fine management of the project, improve the production efficiency of the project, improve the quality of the building, shorten the construction period and reduce the construction cost. At the same time, accumulate experience through BIM technology research, which is convenient for reference and application of follow-up projects. Taking a project as an example, this paper mainly introduces the application of BIM in engineering design and construction, in order to provide some experience for similar projects and technical research.

  Keyword: BIM; civil engineering; design; application; research;

  0 、引 言

  20世纪60、70年代后,随着三维计算机辅助设计技术的应用推广,利用三维计算机技术进行工程设计问题的处理已经成为大多数从业人员的首选。与此同时,在不断的应用和改进过程中,三维计算机辅助设计技术也在不断的发展、创新、细化。

  BIM (Building Information Modeling )即“建筑信息模型化”,BIM主要指的是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础,建立起三维的建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM是一种用于设计、施工、管理的方法,运用这种方法可以及时并持久地获得高质量、可靠性好、集成度高、协作充分的项目信息。BIM技术是指涵盖构筑物所有信息的模型系统。欧美很多发达国家的土木工程在设计和建设领域都在运用BIM技术,中国也有不少企业在大型项目中开始应用BIM技术,并取得了良好的效果。

  总体而言,不管是在BIM的应用范围还是在应用深度上,中国虽然进行了诸多有益的尝试,但与欧美等发达国家相比仍有较大的差距,远未达到成熟、广泛的应用程度。
 

土木工程设计中BIM技术的运用及案例说明
 

  因此BIM技术的研究与应用任重道远。

  1 BIM 的具体应用[1,2,3,4,5,6,7,8,9]1-9]

  (1)基于BIM技术在已有设计模型的基础上,根据施工方法、流程及施工场面管控的需求进行更深入地设计和协调,最终生成BIM模型,从而使BIM模型在项目设计和实际施工阶段实现无缝对接。

  (2)运用的BIM技术应该具有可视化、可模拟、可协调等功能。

  (3)采用BIM施工现场管理平台,可以实现施工过程角色管控、分级授权、流程管理、数据管理、模型展示等功能。

  (4)通过物联网技术自动采集施工现场实际进度的相关信息,实现与项目计划进度的虚拟比对。

  (5)利用移动设备,即时采集图片、视频信息,并能自动上传到BIM施工现场管理平台,责任人员在移动端即时得到整改通知、整改回复的提醒,实现质量管理任务在线分配、处理过程及时跟踪的闭环管理等的要求。

  (6)运用BIM技术,实现危险源的可视标记、定位、查询分析。安全围栏、标识牌、遮拦网等需要进行安全防护和警示的地方在模型中进行标记,提醒现场施工人员安全施工。

  (7)与其他系统进行集成。

  2 、BIM技术的应用案例

  2.1、 工程概况

  该工程位于陕西省西安市,拟建场地:由7栋高层住宅楼及地下车库, 建筑工程设计等级为一级 ,建筑设计使用年限:70年,建筑抗震设防烈度:八度,建筑结构类型:框剪结构和裙房框架结构,建筑规模:总建筑面积:17 821.3 m2 ,地上建筑面积:17 784.7 m2,地下建筑面积1 036.6 m2,建筑层数:地下1层 地上26层,建筑基底面积:894.3 m2,建筑高度:81.20 m,地下室埋置深度:9.600 m ,人防工程类别和抗力等级:甲类,二等人员掩蔽所:核6级 常6级 ,场地类别:二级自重湿陷性黄土场地。

  2.2、 BIM技术在该工程中的应用

  (1)模拟BIM系统的实施流程。

  由该项目业主单位、监理单位、设计单位协同施工单位的工程技术部门、经营核算部门、质安部门和BIM团队共同组成研究团队,探索BIM技术如何应用的问题。

  基本思路是:在设计阶段,利用BIM技术形成数据模型。通过BIM技术的导入,建立起基于建筑节能方面的模型,帮助建筑师更好的分析能源损耗点,进行相应的调整,例如日照分析、碳排放分析等等。提高了建筑设计的效能,实现绿色建筑;在施工阶段,利用此模型作为施工模型(在施工阶段,首先运用BIM技术进行施工场地布置,以达到现场合理使用最佳化;然后再使用BIM技术的碰撞检测功能检查出建筑、结构和机电各专业的不协调问题并且进行会议商讨得到结论后将模型进行更改最终生成准确的施工图与模型,减少了返工和整改;接下来使用BIM模型进行施工预演,对施工的流程、工序以及施工时的环境进行真实模拟与分析,使施工人员更清楚、更透彻的掌握施工流程以及何时人机设备进场和最佳施工方案[10];使用BIM技术的可视化功能,可以在模型中进行现场漫游,找出危险的区域做标识,为后面的安全管理提前做好域控与解决方案,减少了建筑施工中的安全问题、质量问题并提高了工作效率。),实现施工计划的优化和可视化,以及工程项目的管理。

  (2)生成项目4D模型。

  项目的BIM团队根据前面设计的BIM模型,结合施工单位指定的进度计划,对该模型进行WBS工作分解,确定工作顺序和工作用时;进而生成4D的BIM模型,根据此模型,结合施工平面图和企业定额信息,将资源进行空间布置、使成本项目与施工构件产生关联;得出BIM施工模拟模型,利用此模型可以对施工过程进行模拟,从而发现施工进程中的不合理工序、碰撞冲突等问题[11];这些发现的问题可以指导设计人员修改设计,生成设计变更,或是指导施工单位修改施工方案。

  (3)应用的方法及软件。

  项目的BIM团队在进行工程进度管理,土建及安装模型设计、项目成本、场布漫游、工程算量等领域设计和计算时采用的方法及软件如下:

  进度管理方面使用的软件:Navisworks2014版,Project;

  土建及安装建模方面使用的软件:Revit2014;

  项目成本控制方面使用的软件:广联达5D;

  场布漫游方面使用的软件:RUZOR;

  工程算量方面使用的软件:GCL 土建算量;

  结构建模方面使用的软件:Tekla19。

  本案例BIM研究团队根据上述工作思路,对该工程项目的施工进度计划进行梳理,结合工序、工期、投资等信息,形成4D BIM模型。具体见图1、图2和图3。

  图1 基础及地面一层 4D BIM模拟图
图1 基础及地面一层 4D BIM模拟图

  图2 屋顶4D BIM图
图2 屋顶4D BIM图

  图3 整体结构4D BIM图
图3 整体结构4D BIM图

  2.3、 应用效果分析

  BIM技术在该工程的应用,在一定范围内,提高了设计的效率;减少了后期施工进程中的矛盾和碰撞问题。通过生成的4D BIM 施工模拟图形,使施工人员以一种数字化的方式看到了将要进行的施工过程,既直观又生动;加上设计方、业主、监理方和施工方等所有参建方的信息共享,大大避免了不同部门之间的不协调和矛盾,也避免了不必要的浪费和返工。

  该技术方法是科学、可靠和成功的。其优点具体体现在:(1)提高了交底沟通效率;(2)合理规划和组织施工;(3)减少施工过程中返工;(4)合理物资采购计划;(5)协调各专业施工;(6)施工过程中做到提前预控;(7)提高精细化管理程度;(8)提高项目管理人员工作效率。

  3 、结 语

  由于土木工程施工具有结构复杂、体积大、机电设备多、管线密集、参建方多等特点,使得在实际施工过程中,如何在一定程度内加快施工进度,减少时间、费用、材料等的浪费,提高交流沟通的效率等问题成为工程参建各方都致力研究和实践创新的内容。BIM技术的问世与应用较好的解决了这些问题。通过BIM技术生成的模拟图,能够快速地、准确地提取工程构件信息,进行工序安排,计算工程量,识别碰撞问题,形成信息共享等,从而合理安排各施工阶段的人员、材料、设备、资金等资源,达到项目各类资源的直观、有效把控。

  总而言之,使用BIM技术可以实现项目的信息化和精细化管理,提高施工速度、确保施工质量达标、有效地缩减工期、降低投资、实现信息及时共享、降低失误。同时通过BIM技术研究积累经验,便于后续工程的借鉴和运用。

  参考文献

  [1] 李艳妮.基于 BIM 的建筑结构模型的研究[D].西安:西安建筑科技大学,2012.
  [2] 隋振国.BIM 技术在土木工程施工领域的应用进展[J].施工技术,2013,42(S2):161-165.
  [3] 张建平,等.BIM 在工程施工中的应用[J].施工技术,2012,41(16):10-17 .
  [4] 赵彬,王友群,牛博生.基于BIM的4D虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用[J].建筑经济,2011,(9):93-95.
  [5] 陈明.建筑信息模型技术在地下输电工程结构设计中的应用[J].工业建筑,2016,46(12):196-200.
  [6] 刘天居,龚景海.BIM 技术在混凝土球壳配筋中的应用[J].空间结构,2018,24(1):62-67+86.
  [7] 张天雨.BIM 技术在虹梅南路越江隧道工程中的应用[J].城市住宅,2016,23(8):24-27.
  [8] 马智亮.基于 BIM 的毛石装饰墙虚拟砌筑系统研制[J].土木建筑工程信息技术,2015,7(2):9-13.
  [9] 李犁.基于 BIM 技术的建筑信息平台的构建[J].土木建筑工程信息技术,2012,4(2):25-29.
  [10] 史哲.BIM在建筑工程设计管理中的应用研究[D].沈阳:沈阳建筑大学,2015.
  [11] 文艳芳,任涛,王婷.基于BIM的建筑工程项目最低价中标法[J].土木工程与管理学报,2018,35(2):72-77.

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