基于BIM应用的土木工程小组协同毕业设计实践

来源：论文查重 时间：2019-10-21 10:53:09

摘 要:BIM 的多专业协作便利性为小组协同毕业设计提供了良好的平台。 结合小组毕业设计模式和 BIM 技术,从 大型综合课题的选择、任务分解、多专业协同到组内成员任务分工协作,进行全过程创新实践,探索 BIM 技术在毕业设 计中应用的可行性。 研究发现,由于 BIM 技术需要建筑设计各方面高度的协调能力,能最大限度提高毕业设计小组成 员的协同工作效率,使得真实复杂工程项目在毕业设计中实现成为可能,使得毕业设计的综合、协同更为现实。
关键词:BIM;小组协同;毕业设计论文查重;实践教学
毕业设计是大学阶段最重要的专业综合实践 教学环节。 传统的毕业设计虽然大多也是分组进 行的,但同组之内各成员的设计任务是类似而不 是分块,学生之间的协作不是完成任务的刚性需 求,更多的是少数人做、多数人看甚至抄袭的模 式,学生并没有真正得到综合实践训练,更谈不上 对学生协同工作精神和能力的训练。 这已经是传 统的以小组形式进行毕业设计的顽疾,亟待改革 研究。
建筑信息模型(Building Information Modeling 以下简称 BIM)是被 AUTODESK 首次提出的,其 核心思想是强调多个软件的协作,从二维到三维 甚至是到 n 维,从独立到相互协作。 BIM 的多专 业协作要求与分小组进行毕业设计的理念初衷具 有高度的一致性。
在北美、北欧等发达国家和地区,BIM 技术及 其理念已经得到广泛的传播,并且在政府的大力 支持下,BIM 最开始在国家的大型项目上得到运 用及推广,紧接着开始向个人项目扩散[1]。 近年 来,我国也在逐步开展 BIM 标准以及软件的研 究,但总体上还处于 BIM 标准的制定阶段,推广应用有待完善[2]。 在 BIM 教育方面的迟滞,更是 BIM 应用落后的一个重要原因[3-6]。 目前,只有 少部分高校开了 BIM 相关的专业课程,大部分还 只是选修课,更多的高校还未引进 BIM 技术,学 生不知道何为 BIM、如何应用。 如何在高校推进 BIM 技术的教育、研究,是一项全新的课题[7-9]。 论文结合小组化毕业设计模式和 BIM 技术 基础,从大型综合课题的选择、任务分解、多专业 协同到组内成员任务分工协作,进行全过程创新 实践,旨在探索 BIM 技术在毕业设计中应用的可 行性,为高校毕业设计教学改革和普及 BIM 教育 提供参考。
1 毕业设计课题选择
传统的毕业设计课题限于课时和学生的精 力,往往只是小型体量工程项目的某一个环节,如 某一榀框架的结构设计、某一栋建筑的施工组织 设计等。 学生接触的只是专业的一部分,缺少从 整体层面对工程项目的认知。 基于 BIM 技术,在 课题选择时自由度就很大,并且可以选择大型综合性的工程项目,甚至是实际正在进行的综合体 项目。 本次毕业设计时长 12 周,根据实际情况, 小组选择了三个不同的综合项目。
项目一：某商业综合体项目
本工程建设 1 栋高层住宅楼、配套商业、物业 管理用房以及区内配套道路广场、停车场、绿化、 室外供电、给排水等附属工程, 工程占地面积 1 248.87m2,地下室面积 2 741.60m2,总建筑面积 15 334m2。地下室层高 5.2m,局部 5.4m,首层、二 层商铺部分层高为 5.8m、4.5m,住宅入户大堂层 高为 5.10m,住宅标准层层高均为 3.0m,建筑物檐 口高度为 79.90m,屋顶电梯机房顶高度为 85.0m, 建筑室内外高差 0.1 ~ 0.3m。 本工程处于南方夏 季高温、冬季雨雪地区,冬季工程基础施工时,必 须采取可靠的防雨雪措施确保基坑开挖的安全、 质量和进度,夏季主体结构施工时应注意高温季 节防暑降温。
项目二：某城市立交桥项目
该项目是将“BIM+智能化管理”用于施工管 理,通过使用 BIM 建模及信息化智能管理技术全 程对项目进行信息化管理。
项目三：某城市广场项目
3 个不同的项目,可以给学生不同工程类型 的综合训练,通过毕业设计实践实现“大土木”应 用型人才培养的目标。
2 基于 BIM 的专业分工与任务安排
2.1 项目阶段划分
一般的工程项目进展阶段可划分为设计阶 段、施工阶段、造价预算阶段。
2.2 BIM 专业分工
1)基于 BIM 的设计阶段
一是土建初步建模。 创建能满足建筑设计需 求的模型。 主要是绘制施工图,直接在 Revit 中 绘制,其方法类似于 CAD,在绘图过程中,可应用 基于 Revit 的插件,使用插件中自带的族库以简 化绘制的过程。
二是土建深化建模。 创建能满足结构设计需 求的模型。 通过 GMT 建立土建结构模型,导出各 建筑部件的三维设计尺寸和体积数据,为概预算、 BIM 审图、模板脚手架、BIM5D 等提供资料,资料 的准确程度同建模的精确性成正比。
三是机电建模。 应用 Magicad 将各个楼层的 给排水、空调、风管等各种专业设备建模,然后将各个楼层各个专业的管线综合,形成三维数值 模型。
四是 BIM 审图。 将建好的土建模型和机电 模型导入 BIM 审图软件,将两种模型合并,在审 图软件中查看各个楼层里面的真实情景。 应用 BIM 审图自带的漫游功能,既能让审图者有种身 临其境的感觉,同时又能自动生成碰撞报告。 在 检查出的碰撞中,一键返回建模软件进行修改,以 减少成本,节约施工工期,减少返工次数。
2)基于 BIM 的施工阶段
一是施工网络计划建模。 利用梦龙网络计 划,创建网络计划技术管理模型,用于施工模拟及 实时控制。
二是施工现场布置建模。 应用建设项目临建 规划设计三维软件,通过绘制或导入 CAD 图纸、 GCL 文件快速建立模型,按照规范完成规划的方 案优化,快速生成直观、美观的三维施工场地布置 数值模型,并自动生成临水、临电方案及临建工 程量。
三 是 施 工 过 程 管 理 建 模。 应 用 广 联 达 BIM5D 建立施工过程管理模型,通过 BIM5D 模型 集成进度、预算、资源、施工组织等关键信息,对施 工过程进行模拟,及时为施工过程中的技术、生 产、商务等环节提供准确的形象进度、物资消耗、 过程计量、成本核算等核心数据,提升沟通和决策 效率。
四是碰撞分析。 通过导入多个专业的三维模 型进入 BIM 审图,利用 BIM 技术检查多个专业的 碰撞,为实际解决问题提供信息参考,在第一时间 尽量减少现场的管线碰撞和返工现象,以最实际的 方式体现降本增效,践行绿色施工的理念。
3)工程造价阶段的 BIM 技术应用
该阶段主要应用 GGJ、GCL、GQI、GBQ 这 4 款 软件直接导入 GMT、REVIT、Magic-CAD 等软件的 三维模型,建立图形算量模型,提高造价计算效率。
2.3 任务安排
根据项目不同阶段的任务需求,将任务具体 分配到每一位学生,每个人的任务是属于项目整 体的一部分,一旦不能完成,将影响整个项目的实 施,因此,学生必须按时、按质完成,不能偷懒,更 不能袖手旁观。 同时,每个人在三个项目中的任 务不同,使得其能够得到不同任务阶段的实训。 在整个任务实施过程中,学生既有分工,又必须协 作,而且还需相互学习、交流。 当学生在不同的项目中变换任务时,为提高学习效率,必须向在前一 项目中承担该任务的同学请教。 任务分配及时间安排如表 1 所示。
3 设计成果与成效
基于 BIM 技术,毕业设计小组顺利完成了三 个项目的设计,形成了从土建机电施工图,到施工 平面布置、施工组织设计、施工模拟,以及造价预 算、运营测试甚至沉浸式展示的一系列成果资料。极大地突破了传统毕业设计所涵盖的范畴,让学 生更加真实、系统、全面地接触、体验实际工程项 目的建设内容、建设过程。 形成的部分成果如图 1~图 8 所示。
学生的毕业设计成果参加全国高校 BIM 毕 业设计作品大赛,获得了较好的成绩,学生也因此 获得了进入大型设计院就业的机会。
4 结论
1)BIM 技术对多专业、多任务协同工作的必 然要求,以及 BIM 所提供的协同平台,完全契合 了小组毕业设计模式对分工协作的初衷要求,将 两者进行结合,能极大地调动学生的主动性,促进 其承担任务、参与合作、积极交流,从而避免传统 小组毕业设计模式带来的弊端。
2)基于 BIM 技术的毕业设计,突破了传统毕 业设计的选题限制,能让学生在大型综合性项目 中更加真实、系统、全面地接触、体验工程项目的 建设内容、建设过程, 实践教学效果贴合时代 需求。
3)基于 BIM 技术的小组毕业设计模式是高 校推进 BIM 教育的重要环节,应予以特别重视, 随着新技术的发展,将来可作为毕业设计的主要 形式。

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