土木工程設(shè)計中BIM技術(shù)的運用及案例說明

1、土木工程設(shè)計中BIM技術(shù)的運用及案例說明摘    要：使用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)項目管理的信息化和精細化,進而提高工作效能,方便部門間信息的及時溝通,加快施工速度、確保施工質(zhì)量達標、有效地縮減工期、降低投資。同時通過BIM技術(shù)研究積累經(jīng)驗,便于后續(xù)工程的借鑒和運用。本文以一工程為例,重點介紹了BIM在工程設(shè)計施工中的應用,以期為類似工程和技術(shù)研究提供一定的經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：BIM; 土木工程; 設(shè)計; 應用; 研究;Abstract：The BIM technology is used to realize the informationization and fine manag

2、ement 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

3、 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世紀60、

4、70年代后,隨著三維計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應用推廣,利用三維計算機技術(shù)進行工程設(shè)計問題的處理已經(jīng)成為大多數(shù)從業(yè)人員的首選。與此同時,在不斷的應用和改進過程中,三維計算機輔助設(shè)計技術(shù)也在不斷的發(fā)展、創(chuàng)新、細化。BIM (Building Information Modeling )即“建筑信息模型化”,BIM主要指的是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),建立起三維的建筑模型,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。BIM是一種用于設(shè)計、施工、管理的方法,運用這種方法可以及時并持久地獲得高質(zhì)量、可靠性好、集成度高、協(xié)作充分的項目信息。BIM技術(shù)是指涵蓋構(gòu)筑物所有信息的模型系統(tǒng)。歐美很多發(fā)達

5、國家的土木工程在設(shè)計和建設(shè)領(lǐng)域都在運用BIM技術(shù),中國也有不少企業(yè)在大型項目中開始應用BIM技術(shù),并取得了良好的效果?？傮w而言,不管是在BIM的應用范圍還是在應用深度上,中國雖然進行了諸多有益的嘗試,但與歐美等發(fā)達國家相比仍有較大的差距,遠未達到成熟、廣泛的應用程度。因此BIM技術(shù)的研究與應用任重道遠。1 BIM 的具體應用1,2,3,4,5,6,7,8,91-9(1)基于BIM技術(shù)在已有設(shè)計模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)施工方法、流程及施工場面管控的需求進行更深入地設(shè)計和協(xié)調(diào),最終生成BIM模型,從而使BIM模型在項目設(shè)計和實際施工階段實現(xiàn)無縫對接。(2)運用的BIM技術(shù)應該具有可視化、可模擬、可協(xié)調(diào)等

6、功能。(3)采用BIM施工現(xiàn)場管理平臺,可以實現(xiàn)施工過程角色管控、分級授權(quán)、流程管理、數(shù)據(jù)管理、模型展示等功能。(4)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動采集施工現(xiàn)場實際進度的相關(guān)信息,實現(xiàn)與項目計劃進度的虛擬比對。(5)利用移動設(shè)備,即時采集圖片、視頻信息,并能自動上傳到BIM施工現(xiàn)場管理平臺,責任人員在移動端即時得到整改通知、整改回復的提醒,實現(xiàn)質(zhì)量管理任務在線分配、處理過程及時跟蹤的閉環(huán)管理等的要求。(6)運用BIM技術(shù),實現(xiàn)危險源的可視標記、定位、查詢分析。安全圍欄、標識牌、遮攔網(wǎng)等需要進行安全防護和警示的地方在模型中進行標記,提醒現(xiàn)場施工人員安全施工。(7)與其他系統(tǒng)進行集成。2 、BIM技術(shù)的應用案

7、例2.1、 工程概況該工程位于陜西省西安市,擬建場地:由7棟高層住宅樓及地下車庫, 建筑工程設(shè)計等級為一級 ,建筑設(shè)計使用年限:70年,建筑抗震設(shè)防烈度:八度,建筑結(jié)構(gòu)類型:框剪結(jié)構(gòu)和裙房框架結(jié)構(gòu),建筑規(guī)模:總建筑面積:17 821.3 m2 ,地上建筑面積:17 784.7 m2,地下建筑面積1 036.6 m2,建筑層數(shù):地下1層 地上26層,建筑基底面積:894.3 m2,建筑高度:81.20 m,地下室埋置深度:9.600 m ,人防工程類別和抗力等級:甲類,二等人員掩蔽所:核6級 常6級 ,場地類別:二級自重濕陷性黃土場地。2.2、 BIM技術(shù)在該工程中的應用(1)模擬BIM系統(tǒng)的實

8、施流程。由該項目業(yè)主單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位協(xié)同施工單位的工程技術(shù)部門、經(jīng)營核算部門、質(zhì)安部門和BIM團隊共同組成研究團隊,探索BIM技術(shù)如何應用的問題?；舅悸肥?在設(shè)計階段,利用BIM技術(shù)形成數(shù)據(jù)模型。通過BIM技術(shù)的導入,建立起基于建筑節(jié)能方面的模型,幫助建筑師更好的分析能源損耗點,進行相應的調(diào)整,例如日照分析、碳排放分析等等。提高了建筑設(shè)計的效能,實現(xiàn)綠色建筑;在施工階段,利用此模型作為施工模型(在施工階段,首先運用BIM技術(shù)進行施工場地布置,以達到現(xiàn)場合理使用最佳化;然后再使用BIM技術(shù)的碰撞檢測功能檢查出建筑、結(jié)構(gòu)和機電各專業(yè)的不協(xié)調(diào)問題并且進行會議商討得到結(jié)論后將模型進行更改最終

9、生成準確的施工圖與模型,減少了返工和整改;接下來使用BIM模型進行施工預演,對施工的流程、工序以及施工時的環(huán)境進行真實模擬與分析,使施工人員更清楚、更透徹的掌握施工流程以及何時人機設(shè)備進場和最佳施工方案10;使用BIM技術(shù)的可視化功能,可以在模型中進行現(xiàn)場漫游,找出危險的區(qū)域做標識,為后面的安全管理提前做好域控與解決方案,減少了建筑施工中的安全問題、質(zhì)量問題并提高了工作效率。),實現(xiàn)施工計劃的優(yōu)化和可視化,以及工程項目的管理。(2)生成項目4D模型。項目的BIM團隊根據(jù)前面設(shè)計的BIM模型,結(jié)合施工單位指定的進度計劃,對該模型進行WBS工作分解,確定工作順序和工作用時;進而生成4D的BIM模型

10、,根據(jù)此模型,結(jié)合施工平面圖和企業(yè)定額信息,將資源進行空間布置、使成本項目與施工構(gòu)件產(chǎn)生關(guān)聯(lián);得出BIM施工模擬模型,利用此模型可以對施工過程進行模擬,從而發(fā)現(xiàn)施工進程中的不合理工序、碰撞沖突等問題11;這些發(fā)現(xiàn)的問題可以指導設(shè)計人員修改設(shè)計,生成設(shè)計變更,或是指導施工單位修改施工方案。(3)應用的方法及軟件。項目的BIM團隊在進行工程進度管理,土建及安裝模型設(shè)計、項目成本、場布漫游、工程算量等領(lǐng)域設(shè)計和計算時采用的方法及軟件如下:進度管理方面使用的軟件:Navisworks2014版,Project;土建及安裝建模方面使用的軟件:Revit2014;項目成本控制方面使用的軟件:廣聯(lián)達5D;場

11、布漫游方面使用的軟件:RUZOR;工程算量方面使用的軟件:GCL 土建算量;結(jié)構(gòu)建模方面使用的軟件:Tekla19。本案例BIM研究團隊根據(jù)上述工作思路,對該工程項目的施工進度計劃進行梳理,結(jié)合工序、工期、投資等信息,形成4D BIM模型。具體見圖1、圖2和圖3。圖1 基礎(chǔ)及地面一層 4D BIM模擬圖 圖2 屋頂4D BIM圖 圖3 整體結(jié)構(gòu)4D BIM圖 2.3、 應用效果分析BIM技術(shù)在該工程的應用,在一定范圍內(nèi),提高了設(shè)計的效率;減少了后期施工進程中的矛盾和碰撞問題。通過生成的4D BIM 施工模擬圖形,使施工人員以一種數(shù)字化的方式看到了將要進行的施工過程

12、,既直觀又生動;加上設(shè)計方、業(yè)主、監(jiān)理方和施工方等所有參建方的信息共享,大大避免了不同部門之間的不協(xié)調(diào)和矛盾,也避免了不必要的浪費和返工。該技術(shù)方法是科學、可靠和成功的。其優(yōu)點具體體現(xiàn)在:(1)提高了交底溝通效率;(2)合理規(guī)劃和組織施工;(3)減少施工過程中返工;(4)合理物資采購計劃;(5)協(xié)調(diào)各專業(yè)施工;(6)施工過程中做到提前預控;(7)提高精細化管理程度;(8)提高項目管理人員工作效率。3 、結(jié) 語由于土木工程施工具有結(jié)構(gòu)復雜、體積大、機電設(shè)備多、管線密集、參建方多等特點,使得在實際施工過程中,如何在一定程度內(nèi)加快施工進度,減少時間、費用、材料等的浪費,提高交流溝通的效率等問題成為工

13、程參建各方都致力研究和實踐創(chuàng)新的內(nèi)容。BIM技術(shù)的問世與應用較好的解決了這些問題。通過BIM技術(shù)生成的模擬圖,能夠快速地、準確地提取工程構(gòu)件信息,進行工序安排,計算工程量,識別碰撞問題,形成信息共享等,從而合理安排各施工階段的人員、材料、設(shè)備、資金等資源,達到項目各類資源的直觀、有效把控。總而言之,使用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)項目的信息化和精細化管理,提高施工速度、確保施工質(zhì)量達標、有效地縮減工期、降低投資、實現(xiàn)信息及時共享、降低失誤。同時通過BIM技術(shù)研究積累經(jīng)驗,便于后續(xù)工程的借鑒和運用。參考文獻1 李艷妮.基于 BIM 的建筑結(jié)構(gòu)模型的研究D.西安:西安建筑科技大學,2012.2 隋振國.BI

14、M 技術(shù)在土木工程施工領(lǐng)域的應用進展J.施工技術(shù),2013,42(S2):161-165.3 張建平,等.BIM 在工程施工中的應用J.施工技術(shù),2012,41(16):10-17 .4 趙彬,王友群,牛博生.基于BIM的4D虛擬建造技術(shù)在工程項目進度管理中的應用J.建筑經(jīng)濟,2011,(9):93-95.5 陳明.建筑信息模型技術(shù)在地下輸電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用J.工業(yè)建筑,2016,46(12):196-200.6 劉天居,龔景海.BIM 技術(shù)在混凝土球殼配筋中的應用J.空間結(jié)構(gòu),2018,24(1):62-67+86.7 張?zhí)煊?BIM 技術(shù)在虹梅南路越江隧道工程中的應用J.城市住宅,2016,