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BIM技术在复杂土木工程施工中的优势分析

时间:2021-05-21 14:04 | 栏目:土木工程发展史论文 | 浏览:

硕士论文网第2021-05-21期,本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇土木工程发展史论文文章《BIM技术在复杂土木工程施工中的优势分析》,供大家在写论文时进行参考。
  摘要:为进一步体现 BIM 技术在复杂土木工程施工中的优势,现拟对既有文献资料及相关案例进行梳理,从而明确其在科学化和数字化管理方面的突出价值。通过研究表明,BIM 技术以工程信息大数据以及信息化模型作为基础,它可在施工前以及施工过程之中,利用 BIM 技术对详细施工情况进行模拟,并达到信息的集成和共享效果,无论是公路桥梁设计,还是地下工程建设,以及与之相对应的造价管理、检测安装等,均有明显的优势。 
  关键词:BIM 技术;复杂土木工程;施工优势 
 
  近年来土木工程施工中三维可视化模型应用成为热点,继 CAD 技术之后,BIM 技术正因其突出优势受到广泛欢迎。同 CAD 技术比较起来,BIM 技术在图形制作方面与表达能力方面,都有显著的进步,而且该项技术的完善,对土木工程建设尤其是复杂土木工程建设的适应性将更强。 

  1 BIM 技术在复杂土木工程施工中的优势特征

  我国规范对 BIM 的定义是,BIM 技术意为在建设工程和设施的整个生命期内,利用数字化表达形式对建筑施工物理与功能特性加以表达,并以此为基础完成设计、施工和运营活动。BIM 技术可以基于其强大的新型信息处理技术,尽最大可能避免复杂土木工程施工过程中的重复作业问题、资源浪费等问题,以此满足施工进度提升、生产效率提高的要求,给复杂土木工程以革命性影响,BIM 技术对于复杂土木工程的优势特征主要包括系统化,可集成,可共享三大方面。 BIM 技术可以在规范化的视角影响工程施工中的各个细节,让不同专业、各个环节的工作者均可以明确施工问题所在,开展与之对应的跨部门(业主,设计,施工,结构,设备,运营维护等)协同化作业,各类种施工信息能够被集成,有序发展,使问题得到及时解决。最大的特色是多方信息资源集成后,均可在 BIM 技术保障下进行实时无障碍共享,这将极大地提升工程信息的利用效率。 
体育馆钢结构 BIM 模型

  2 BIM 技术在复杂土木工程施工中的应用

  复杂土木工程施工,可以利用 BIM 技术达到项目模型构建的合理化应用效果,正是此类模型的支持,将让工作人员在查询施工信息等方面获益,促进项目施工管理效率的提升,此外,BIM 技术还可以起到施工时不同问题的分别与全面检测作用,给施工结构的分析提供帮助,有助于施工风险降低,确保复杂施工高效。 在具体的施工应用方面,BIM 技术可以有 3D 建模和模拟施工两个领域的强大作用。 在 3D 建模方面,BIM 技术将集中体现于复杂土木工程的施工模型建立方面,利用 BIM 技术,让工程模型能够在最大可能范围内与真实构件相接近。利用 BIM 技术 3D 建模的图元组件应用范围非常广,构件可以自由的形式绘制建模。在具体操作过程中,可以根据模型构件的具体大小、数量、材质,以及多种可能的排列组合形式等创建。近几年,一些现代土木工程建筑往往趋于复杂化,新颖的造型,让形式、形状的多变性超强,这无疑使工程施工难度变大,以 BIM 技术完成建模工作,可以更形象地显现出建筑外形及格局特点,给后续的具体施工操作提供有价值参考,比如南京青奥体育公园项目属于典型复杂工程,工程总建筑面积逾 115700m2,建筑高度 43m,地上和地下建筑都非常复杂,其中看台座位数超 20000 个,该工程在设计工序方面也极为复杂,主体大部分由 HRB335,HRB400 级钢筋构成,钢筋连接方式涉及到搭接、焊接、机械连接等多种类型,再加之体育馆上部结构的梁、板、柱应用特点,外装饰拉索幕墙的形式,都无疑增加了建筑施工的难度。在工程项目期间,青奥项目以 BIM 技术为基础,从工程初始的规划阶段便进行了信息录入 BIM 有关软件工作,形成科学化信息管理系统,在很大程度上对节约成本做出了贡献。 其次,在模拟施工方面,因其侧重于强调应用 BIM 技术达到 3D 建模要求,以多种参数对工程进行设置,让 3D 模型拥有可视化与动态化表达效果,这使工程施工具有前瞻性,此时,相关人员便能够借助BIM 技术之中特定软件体系,包括 Revit 和 MVC 等,从 3D 模型向 4D 应用方面的转化,保证 BIM 技术在复杂土木工程施工中的持续性优势。 比如,在某工程本桁架结构内,全部型钢柱均出现了变截面,其中一轴处节点截面由原来直径 2000mm 圆形截面改变成矩形截面(1000×1850mm直径),截面突然变更,重新考虑结构受力,钢筋重新配筋,问题和难度同时增加,针对这种情况,可以利用 BIM 技术模拟施工现场,在三维立体空间内进行 BIM 模拟钢筋排布施工,同时做碰撞检查,避免新构件与原模型构件发生冲突。再以南京青奥体育馆为例,该工程建设周期比较长,不确定性因素多,仅在异形柱施工方案设计方面,便包括 8 根钢筋混凝土异形柱,且分成A、B两类,全部柱均为异形截面构造,下窄上宽,靠场外部位有一出矩形槽,尺寸是 250mm×250mm,柱顶标高是 24.6m 与 22.82m,由于该构建具有复杂性和危险性,因此一定要有专项施工方案,此时便可以把异形柱构建的几何与物理属性等置于 BIM 有关软件之中,再对整体结构做出建模,继而在特定软件内完成安全性与可行性分析。 

  3 BIM 技术在复杂土木工程施工中的管理

  除了施工技术方面的要点以外,施工管理中 BIM 技术的作用同样值得重视。 关于施工规划问题,BIM 技术的应用一方面可以达到工程施工宏观控制的良好效果,另一方面还可以针对具体操作环节,如部分施工节点加以精细化模拟,以此达到从宏观到微观的理想施工规划的状态。用户可在此契机之下做全面而深入的几何参数、时间参数测量与了解,并通过 BIM 技术模型来实现。举例来讲,当面对某项复杂程度较高的土木工程时,用户可建立基于BIM 技术的 4D-GCPSU 系统,使系统利用参数达到现场碰撞分析等作用发挥出来,从而达到施工进度规划与施工材料管理相统一的理想效果。 关于造价管理,用户在 BIM 技术的支持下,进行造价估算或者成本核算等活动,将最大限度地满足科学造价管理的要求,其中可能涉及到的核算方法有几种,如以 API 接口连接成本核算软件同  BIM 技术的连接,以开放式数据库关联 BIM 模型,或者在 BIM 技术平台上,直接提取出有价值施工信息,再将这些信息导出应用等,这些做法均将给复杂土木工程管理造价管理提供支持,最终促成工程的合理推进。另外,在造价管理中,BIM 技术的连接还具有天然的投资回报率优势,比如其本身对于节约成本的作用,包括出图等方面的直接成本节约,以及工期、质量等方面的间接成本节约等。 关于施工现场质量监控,BIM 技术的应用,能够让施工质量现场管理利用移动端来解决,以便更好地达到现场质量、进度、安全、监理检查等问题的解决效果,可使之在三维模型集成的帮助下,使相关质量监控人员能够在PC 端随时同步查看施工质量情况。当现场实拍图上传于 BIM 模型之中以后,其他管理者便能够点击相对应的位置,根据提示进行现场图片查看,而相应的责任人员也就可以据此就采取质量问题的有效应对措施,做到及时发现问题、定位问题、解决问题。同理,如果各方能够把施工管理、运营维护、项目竣工等所需要的资料、档案,如大量的验收单、检验报告、合格证、设计变更单等及时列入于 BIM 技术支持下的模型之中,便可以做到项目资料的统一管理,此时的施工现场质量监控也将更加有据可依,可以给整个施工运维调用提供强大的数据库支持。 

  4  总结

  BIM 技术具有系统化、集成化与共享化特点,这些特点将在土木工程特别是复杂土木工程中发挥出较大优势,因此 BIM 技术不但可以用 3D 的形式把工程建筑外形展示出来,而且还可以准确模拟复杂土木工程在施工过程中的整体和细节,起到帮助设计者与施工者熟悉环境、完善控制的作用,从而节约人力、财力、物力。 

 

参考文献

[1]GB50010-2010,中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010. 
[2]胡泰龙.复杂密集节点钢筋三维排布设计与施工模拟应用研究[D].青岛理工大学,2015,06. 
[3]刘元珍;胡凤丽等.建筑信息模型技术在土木工程专业实践教学中的应用探讨[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2018,(05):22.


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