BIM在土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索

孫傳智　喬燕　郞?

摘要：根據(jù)BIM的社會(huì)需求及我校土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，嘗試多方向合作，運(yùn)用BIM技術(shù)，共同完成土木工程專業(yè)的團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，改革取得了顯著成效，可為同類專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM;畢業(yè)設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G642.477? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）13-0248-02

BIM是一種基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和其他技術(shù)的多維模型信息集成技術(shù)，以建筑工程相關(guān)信息數(shù)據(jù)為模型，通過數(shù)字信息仿真建立建筑實(shí)際信息模擬模型，可用于工程項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理、招投標(biāo)、審計(jì)和運(yùn)營維護(hù)等，并實(shí)現(xiàn)多方參與的建筑工程整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)共享。BIM技術(shù)能為工程項(xiàng)目的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，能支持多方協(xié)同工作、虛擬工程建設(shè)、細(xì)化過程管理，引領(lǐng)促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展和變革。

一、BIM技術(shù)在高校中的應(yīng)用情況

近幾年，隨著國家對(duì)BIM技術(shù)的支持和推廣力度不斷加大，很多高校開始重視BIM技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)BIM技術(shù)建立了自己的研究中心[1]，在教學(xué)、實(shí)踐應(yīng)用上針對(duì)BIM技術(shù)開展了相關(guān)研究工作，并在人才培養(yǎng)方案中設(shè)置了BIM相關(guān)課程和實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

宿遷學(xué)院自2017年在土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的專業(yè)應(yīng)用平臺(tái)中開設(shè)《BIM概論與建?！氛n程，并開始組織學(xué)生參加省級(jí)以上基于BIM技術(shù)的學(xué)科競賽;在2018級(jí)人才培養(yǎng)方案的專業(yè)教育平臺(tái)中增設(shè)《BIM技術(shù)基礎(chǔ)》課程，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與素質(zhì)提升平臺(tái)中增設(shè)了基于BIM的專業(yè)技能培訓(xùn)與競賽，2019年啟動(dòng)了BIM實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)，在2018、2019屆土木工程專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中探索了BIM技術(shù)的應(yīng)用。

二、土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

一般高校的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)沿襲多年來的傳統(tǒng)做法，存在不少弊端。比如在選題上存在選題單一或類似現(xiàn)象，大部分選題是教師自擬題，雖與工程背景相結(jié)合，但與工程的實(shí)際情況有很大差別[2]。目前土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要做建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、工程招投標(biāo)、工程造價(jià)等方向。設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師制定，一般指導(dǎo)6—8個(gè)學(xué)生，一人一題，選題多是多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，較少選高層或超高層建筑。選題比較單一，主要原因如下：第一，復(fù)雜選題可能會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生無法按時(shí)完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)[3]。第二，各個(gè)不同方向的選題限制了學(xué)生之間的相互交流協(xié)作，綜合應(yīng)用能力得不到有效提高。第三，教師指導(dǎo)學(xué)生人數(shù)較多，具體指導(dǎo)及過程檢查的難度和工作量較大。因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)成果大量類似，創(chuàng)新不足，與工程實(shí)際差距較大，學(xué)生的實(shí)踐技能滯后于現(xiàn)代技術(shù)，不能滿足工程實(shí)際的需要。

三、BIM在土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

為了改變土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)脫離工程實(shí)際的現(xiàn)狀，引入BIM是改革畢業(yè)設(shè)計(jì)的一條有效途徑。一方面，它可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合實(shí)踐能力，為將來從事BIM技術(shù)相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。另一方面，它可以提高教師的工作效率，促進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，為社會(huì)培養(yǎng)專門人才。宿遷學(xué)院試點(diǎn)在2018、2019屆土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中采取多方向合作，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的改革探索，取得了顯著成效，2018屆土木工程專業(yè)團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)被省教育廳評(píng)為省優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)施方案如下圖。

（一）任務(wù)劃分

利用BIM技術(shù)將團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)分解為3個(gè)模塊，每個(gè)模塊選拔3個(gè)學(xué)生，配備1位指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師定期向總負(fù)責(zé)教師匯報(bào)設(shè)計(jì)進(jìn)展情況。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生按照進(jìn)度完成各模塊任務(wù)，并將完成的成果提交匯總成為團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果。在實(shí)際操作中，首先按照學(xué)校的相關(guān)規(guī)定保留傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果，然后結(jié)合BIM技術(shù)增加和完善成果，最后將學(xué)生各自完成的成果進(jìn)行評(píng)分考核。團(tuán)隊(duì)成員通過相互協(xié)作完成同一項(xiàng)目的各階段任務(wù)，既能全面了解項(xiàng)目的運(yùn)作流程，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，又能集合團(tuán)隊(duì)力量完善模塊設(shè)計(jì)成果，提交更具價(jià)值的成果報(bào)告，從而提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（二）設(shè)計(jì)流程

在設(shè)計(jì)模塊中，學(xué)生按照先建筑后結(jié)構(gòu)再設(shè)備管道的專業(yè)順序創(chuàng)建信息模型，利用Revit軟件的創(chuàng)建功能，完成異形和非常規(guī)構(gòu)件的創(chuàng)建，最后將多專業(yè)模型鏈接在一起完成碰撞檢查，并修改完善。在招標(biāo)模塊中，學(xué)生將設(shè)計(jì)模塊傳遞過來的BIM數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)圖紙作為招標(biāo)文件編制依據(jù)，通過BIM數(shù)據(jù)直接提取方式計(jì)算工程量，并通過計(jì)量軟件計(jì)算和手算兩種方式進(jìn)行校核，然后完成項(xiàng)目的招標(biāo)動(dòng)畫，向投標(biāo)人展示項(xiàng)目信息。在施工模塊中，學(xué)生將設(shè)計(jì)信息模型進(jìn)行深化，按照施工方案的要求創(chuàng)建信息模型，完成深化后的施工階段BIM，然后將BIM指導(dǎo)施工的具體實(shí)施方法撰寫在施工組織設(shè)計(jì)文件中，最后利用深化后的BIM快速進(jìn)行分部分項(xiàng)工程施工方案的動(dòng)態(tài)模擬。

（三）BIM的應(yīng)用

（1）設(shè)計(jì)模塊。在建筑方案設(shè)計(jì)階段，既要考慮新建項(xiàng)目的功能實(shí)現(xiàn)，又要考慮項(xiàng)目中的環(huán)保節(jié)能、資源可持續(xù)利用等問題。團(tuán)隊(duì)采用Revit繪制建筑、結(jié)構(gòu)施工圖和進(jìn)行土建建模，利用Magic-CAD對(duì)風(fēng)、水、電和智能建模進(jìn)行研究，導(dǎo)出IFC模型，輸入BIM審圖軟件中，自動(dòng)生成碰撞報(bào)告和各專業(yè)協(xié)調(diào)報(bào)告，然后對(duì)各專業(yè)間協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。利用BIM技術(shù)通過定量計(jì)算與定性分析相結(jié)合，進(jìn)行各種模擬分析，從而幫助提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)項(xiàng)目的功能需求，滿足人性化要求，滿足綠色環(huán)保要求。

（2）施工模塊。團(tuán)隊(duì)通過Revit完成建筑模型和施工場地的建立，然后將模型和場地導(dǎo)入Navisworks和Fuzor中制作施工模擬動(dòng)畫。在工程項(xiàng)目施工前利用BIM編制項(xiàng)目實(shí)施方案、布置施工場地、模擬施工工序、進(jìn)行可視化技術(shù)交底、編制施工方案;利用BIM模型提取材料用量，編制材料采購計(jì)劃;利用BIM可視化虛擬模型，展示項(xiàng)目進(jìn)度，檢驗(yàn)其合理性;利用BIM進(jìn)行碰撞檢測(cè)，優(yōu)化實(shí)施方案，避免多方信息不對(duì)等，造成圖紙變更、工期延誤等問題。

（3）招標(biāo)模塊。利用BIM建立5D模型，模擬項(xiàng)目的全部施工過程，然后對(duì)工程量進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，形成工程量清單，進(jìn)而協(xié)助編制工程預(yù)算。BIM模型能夠準(zhǔn)確獲取工程量、進(jìn)度、材料、成本等信息，完善工程變更信息，提高工程結(jié)算的工作效率，進(jìn)而提高工程招標(biāo)人員的管理能力。引入BIM技術(shù)使工程量計(jì)算更為準(zhǔn)確、便捷，招投標(biāo)雙方均容易進(jìn)行檢驗(yàn)，投標(biāo)人通過對(duì)BIM模型的查看能夠準(zhǔn)確地報(bào)價(jià)，很大程度上提高了招標(biāo)的公正性和透明性。

四、結(jié)語

以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，多方向合作完成土木工程專業(yè)團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成效顯著。但在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中遇到了很多問題和困難，需要多方協(xié)調(diào)配合解決。存在的主要問題如下：

（1）設(shè)計(jì)模塊的工作進(jìn)度在很大程度上會(huì)影響后續(xù)施工模塊和招標(biāo)模塊工作。設(shè)計(jì)模塊任務(wù)需要完成建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖的編制，在此之前可能需要多次修改設(shè)計(jì)方案，而每一次修改都會(huì)導(dǎo)致施工方案和算量模型的修改，這會(huì)導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)在中期檢查時(shí)出現(xiàn)進(jìn)度滯后的問題。

（2）基于BIM技術(shù)的成果取決于軟件水平。在進(jìn)行施工仿真模擬的時(shí)候，我們選了Navisworks2019軟件開展工作，但是這款軟件的渲染非常耗時(shí)，而且動(dòng)畫效果無法達(dá)到令人滿意的效果，因此我們不得不臨時(shí)決定改變方案，采用最新版的Fuzor2018進(jìn)行制作。

（3）全過程設(shè)計(jì)不如全專業(yè)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行團(tuán)隊(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，指導(dǎo)教師希望利用BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)多專業(yè)合作完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，提交更豐富的設(shè)計(jì)成果。但是，我們現(xiàn)在只有土木工程、工程管理等專業(yè)，沒有給排水、電氣、暖通等專業(yè)，因此無法順利開展全專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳英杰，劉健，馬濤，阿不都西庫爾.BIM系列軟件繪圖技術(shù)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對(duì)比分析研究[J].中國管理信息化，2017，（8）：219-220.

[3]王麗麗.BIM在土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的改革探索研究[J].黑龍江科技信息，2017，（3）：9.

Application of BIM in Graduation Design of Civil Engineering Professional

SUN Chuan-zhi，QIAO Yan，LANG Yan

（Suqian College，Suqian，Jiangsu 223800，China）

Abstract：According to the social needs of BIM and the current status of the graduation design of civil engineering majors in our school，we try to cooperate in multiple directions and use BIM technology to jointly complete the graduation design of civil engineering majors.The reform has achieved remarkable results and can provide reference for the graduation design reform of similar majors.

Key words：BIM;graduation design;application