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BIM技术在复杂土木工程施工中优势分析

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2021-01-22 10:00 热度:

   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。

BIM技术在复杂土木工程施工中优势分析

  1BIM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[1]。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[2]。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[3]。

  2BIM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,如下图一。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(详如下图二所示),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。[4]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(图三),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。

  3BIM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[5]。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[6]。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.

  [4]马彬;唐碧秋.BIM技术在土木工程专业教学中的改革与探索[J].大众科技,2018,(05):45-48.

  [5]李鹏博.浅谈BIM技术在国内土木工程施工领域的应用[J].广东蚕业,2018,(05):31-33.

  [6]张恺韬.基于BIM技术的隧道参数化建模与应用研究[D].西南交通大学,2018,5.

  《BIM技术在复杂土木工程施工中优势分析》来源:《四川水泥》,作者:范晓琴

文章标题:BIM技术在复杂土木工程施工中优势分析

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