原墙镇中心学校综合楼BIM技术应用设计

第1章绪论1.1研究BIM的目的和意义随着中国建筑行业规模的不断扩大，发展的速度也是非常快的，但同时也面临着可持续发展的问题，而施工企业面临的竞争压力也是越来越大。在这样的条件背景下，国内建筑的行业与BIM最新技术的结合就是必然的，也是之后的大趋势。首先，因为建筑量庞大，所以导致了信息大量的流失。并且BIM和电子信息在这一过程中又进行了重新定义，从而大大改善了大量信息流失这一现象。其次，BIM技术在建设工程项目中所起到的作用越来越大。也大大满足了人们对可持续发展的要求，此外，国家规划资源管理系统化的要求也多次要求建筑行业采用BIM技术。BIM最新技术在工程规划、设计、施工和运维等关键领域中能够发挥重要作用，能更好的提高工作效率和决策准确性，对国家基础设施建设项目有着重要的作用，是全面信息化、智能化发展道路上的一大进步。1.2BIM未来的发展在当今建筑业中，传统的建筑模式已经无法满足现代复杂建筑物对各种结构、管道或设备的定义和属性的需求，因此，信息行业采用面向对象概念来解决CAD系统的不足，并发展出具有三维视图和对象功能的BIM。除此之外，BIM也可以与其他开发插件语言结合，以开发适用于其他领域的系统，以完成更加复杂的应用，以后可以发展BIM和云计价的结合和BIM加上地理信息管理系统。在城市建设中，绿色建筑和智慧城市是建筑业高效节能发展的必然方向，而建筑产业化是实现该方向的一条有效路径，而BIM技术是这一过程的体现。BIM技术是近年来建筑行业中少有的一项信息化技术，在建筑行业中得到了广泛的应用，其重要性也与日俱增。随着信息技术的广泛应用，以及移动智能终端的广泛应用，使得人们能够在任何时间、任何地点、任何地点获得信息。在建筑施工领域，施工监理人员等将来都会装备这种可移动的设备，能够在工作现场进行指导。以BIM技术为基础的大数据载体，在信息技术支持下，可为企业经营与工程管理提供重要的决策支持。我认为，在技术的持续发展和进步下，BIM技术必将成为推动我国建设事业高效发展的发动机，为建设事业注入新的活力。还可以在建筑物的每一个角落都安装了监控、无线传感器，监测建筑物内的湿度、空气质量、温度等，再与供暖、通风、供水等控制信息相结合，工程师们就能对建筑物的整体状况有一个全面的了解，这样就能让设计和施工的决策方案变得更高效、更合理。数字化和云计算技术的应用，使桥梁和道路等工程领域的相关信息得到了先期的一手资料。设计者可以通过沉浸在互动中的3D空间来完成他们的工作。结构分析，能量消耗分析等都离不开云计算的强大计算能力。而且，在绘制和分析的过程中，还可以实现实时的计算，帮助设计师实时地在众多不同的设计和解决方案之间进行比较，选择最好的方案。如果想要构建一个完美的BIM施工，那么就一定要建立起一个协同的工作流程来保证和协作，这样才能把原设计师、工程师、承包商、业主的协作转化为一种扁平化的管理方式，让结果共享，让所有的人都参与进来，这样才能让BIM在整个项目的整个生命周期中，达到最大的价值。BIM技术的应用和发展，毫无疑问地改变了传统的土木工程生产和建设模式，为建设项目的生产和管理提供了海量的数据。第2章设计简介2.1工程项目的概况本设计针对太和县原墙镇中心学校综合楼项目的结构设计进行研究。该综合楼共有五层，建筑高度为21.90米，设计耐火等级为地上二级。整个建筑的总面积为5203.2平方米，采用框架结构类型。抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50年。室内标高0.000对应于绝对标高。本设计主要是对一套简单的二维CAD图纸进行基于BIM技术的结构设计。通过BIM建模软件Revit建模，继续模型关联，碰撞检查等设计分析，模型渲染等，以及施工过程的模型管理，最后将各阶段的模型，文件导入BIM5D，进行虚拟建造模拟，碰撞问题的检查改进，确定最终的施工方案。2.2设计资料Revit是一款非常常用的建模软件，是国内最为熟悉的，Revit可以很好的整合信息，不会让你忘记各种构件，Revit在建筑模型上，可以更好的预防错误的发生，提前修改。CAD作为较早的建模软件，其定位较为狭窄（仅适用于建筑学专业），与国内设计院体制相去甚远，难以实现突破。相较之下，Revit功能简洁，操作便捷，主要包含三大应用功能：漫游、碰撞检查和施工模拟。漫游即在模型中自由行走，观察绘制成果；碰撞检查则便于发现管道间的冲突，及时纠错；施工模拟通过动画展示施工过程，直观呈现施工进度。第3章设计过程通过Revit软件建立一个以rvt.为后缀的模型，用广联达的BIM计算插件将GFC文件导出。然后，他将GFC文件导入GTJ2018，生成igms文件。然后通过Project这个软件排出进度计划表，可以提前做一些规划，最后把这个文件导入广联达BIM5D生成施工模拟动画，对施工进度、成本、质量和安全起到演示和预防的作用，可以在未施工前规避一些风险，极大提高了施工效率。3.1Revit建立建筑，结构模型3.1.1标高，轴网的绘制标高的绘制，在左侧的项目浏览器中，选择南立面图，进入绘制页面，这个室外地坪是-0.45，一层的层高是4.2m，剩下四层的高度都是3.6m，还要两个女儿墙的高度分别是1.3m和1.6m，根据这些尺寸，在“建筑”选项卡中，选择“标高”工具，进行标高的绘制。长按Shift可以画出一条直线。点击标高，在“建筑”卡里绘制，从左到右，依序而行。标高说明会出现在标高线的右边，双击即可修改名称。如下图所示：图3.1标高绘制完成标高之后，我们可以建立一个轴线的网络，然后在工程浏览器里，双击“F1”的视点，就可以开启第一个平面的视点。画出第一个竖轴，轴的编号是1。使用“复制”命令来建立其它的轴编号网络。如下图所示：图3.2轴网绘制3.1.2内外墙和墙裙的绘制选择“基础墙体-200毫米”，然后点击“编辑类型”，在“类型属性”面板中，将其拷贝成“综合建筑外墙”复制，修改名称为“综合楼外墙”，设置好墙的结构，为砌块墙，墙面是干挂石材，设置好之后开始绘画，画好一层后，通过“复制，粘贴”命令将墙体进行复制到其他层，如有调整，在进行修改。如下图所示：图3.3外墙绘制内墙，内墙和外墙一样的画法，只不过在设置结构上有所不同，设置好也是通过复制，粘贴等命令进行修改，如果有个别不同的地方要单独修改。如下图所示：图3.4内墙绘制墙裙的绘制和内外墙的绘制基本上一致，需要注意地方是设置的时候，要看一下预览，还要修改一下顶部限制条件，图纸的墙裙有三种，卫生间，走廊和房间的花纹大小不一致，设置的时候要特别注意。墙裙的难点是顶部限制条件不一致，因为涉及到了窗台的高度，所以画的时候要格外注意。如下图所示：图3.5墙裙绘制3.1.3门窗和幕墙的绘制门：打开“F1”视图，建筑，门，选择自己需要的族类型，在放置时进行标记，放好之后可以点击修改尺寸，也可以通过编辑类型修改门的长宽高。如下图所示：图3.6门绘制窗：打开“F1”视图，选建筑然后选窗命令，在类型选择器中选择双闪推拉窗等需要的族，在墙上点击将窗放置在适当的位置，还是那句话。选取窗口，右键选取所有的实体，在视图中可见，设定属性面板，将底部的窗台高度调整为900；同样地，转换为正面视图，选择窗，移动临时尺寸界线，修改临时尺寸标注值。门和窗的难点则是找不到合适的族，只能自己画，有些特别复杂的只能找平替。如下图所示：图3.7窗绘制幕墙，本项目大门和五层教室的窗户是玻璃幕墙的，选中幕墙命令，在平面图中绘制幕墙，切换到立面，用网格把整块的玻璃分割开。再添加竖梃。如下图所示：图3.8幕墙绘制3.1.4梁板柱的绘制梁：打开二层平面图，图纸的梁都为矩形，有多种类型，打开编辑类型、修改梁的长、宽、高数据等，接着，根据CAD图纸确定梁的位置然后把梁画在相应的位置上，如果是有相同的话，可以通过复制等命令进行绘制，如下图所示：图3.9梁的绘制板：打开一层平面图，选建筑选项，选楼板，进入楼板绘制，然后复制得到一个新的样板，选编辑类型，修改楼板的结构，点确定，开始绘制，可以用拾取墙的命令，特别注意的是，绘制的时候要是一个闭合的环，不能有两线相交或者开口，绘制好之后点对勾，然后就可以得到一块完整的楼板，如下图所示：图3.10楼板绘制柱：在一层平面视图中，单击“结构”标签，选择“结构列”，再单击“编辑类型”，对列进行修改。并开始画，然后在这比较特别注意的一点，就是它的那个顶部限制高度和底部限制高度。点开三维视图，修改顶部，底部限制高度，如下图所示：图3.11柱子绘制3.1.5楼梯的绘制首先打开楼层的布局，点击一层，点击阶梯，点击编辑，将阶梯的数量设置为26，踏板深度是250。再编辑类型里，把我们所需的楼梯的参数设好之后，就可以点击确定，然后就可以开始绘制楼梯。绘制完楼梯之后，要给楼梯开一个竖井，然后点击建筑，然后竖井，然后选择底面限制条件是F1，顶部限制条件是F5，给楼梯的部分开一个洞，绘制完成，如下图所示：图3.12楼梯绘制3.1.6细部构建的绘制台阶：台阶是用楼板绘制的，但是要特别注意的是，它的底标高都不同，每一个都要单独设置，如下图所示：图3.13台阶绘制栏杆：因为本项目是综合楼，所以要考虑到很多安全问题，所以加了很多栏杆扶手，用的是竖向不锈钢栏杆900，然后栏杆偏移-25。画法是打开一层平面，然后点击栏杆扶手命令，然后绘制栏杆轮廓，绘制完轮廓点对勾，然后画好一个之后如果大小相同，可以通过复制粘贴得到模型，可以提高建模速度。如下图所示：图3.14栏杆绘制女儿墙：本项目要两种女儿墙，两种女儿墙的高度不一样，所以用公制轮廓编制女儿墙的族的时候，要分开编制。女儿墙的画法是，先点建筑，然后选墙，然后选墙饰条，然后点击编辑类型把自己绘制的轮廓组选上，接着就可以画女儿墙了。值得注意的是，女儿墙只能在3D的情况下画，不能在平面的时候画，在画的图中，还要特别注意女儿墙的正反方向。如下图所示：（Revit模型详见存档CD）图3.15女儿墙绘制经过建立这个模型可以看出Revit软件可以实现对建筑物构件的3D尺寸、体积等数据的自动生成，为工程造价提供了精确的信息，随着模型的精确度的提高，得到的数据也会随之提高。除此之外，基于准确的模型，用Revit方法产生的模型图质量好，受人为干扰较少。Revit不仅可以解决建筑、结构、设备等多个专业的问题，还提供协同、远程协同、材料等功能。还可以渲染，云渲染，冲突分析，绿色建筑物的分析。它拥有很强的联动功能，可以将平、立、剖面和明细表进行双向操作，联系。这样就能有效地避免低级错误。重新设计可以降低成本，减少设计变更，缩短项目周期。不过，尽管Revit有很多优势，但是它也有一些不足之处。首先，当模型文件增大时，会要求更多的软件资源。而且数量还会增加。所以，对电脑要求较高，其次，BIM协作过程中对各种软件的需求进行匹配，所以兼容性不好将会对用户造成麻烦。3.2碰撞检查BIM的视觉技术可通过碰撞检测在施工前对土建、设备安装、安全和施工工艺等进行预检，从而降低返工风险和危险，并提高施工品质。施工团队可使用优化过的方案进行施工交底和模拟，加强与业主的沟通能力。碰撞还有很多优点，比如提高了建筑的施工效率。建筑、结构与设备各专业之间的碰撞检查能够发现墙壁等与设备管道的碰撞点，在此过程中能够提前发现需要开洞的位置，或者需要移动位置的管道设备，从而减少返工。同时也能减少成本。在建模过程中，通过Revit中提供的碰撞检测功能，可以实现对模型的实时查询。尽管它有许多优势，但也有许多不足之处，比如需要花费更多的时间来验证模型。在将所有模型进行链接并进行碰撞检查的时候，Revit对计算机硬件的要求比较高。如果模型复杂、模型量大、专业较多的工程运用Revit检查，那么时间会比较长。打开Revit模型，在协作下进行碰撞检查，如下图所示：图3.16碰撞检查选中楼板，进行碰撞检查，如下图所示：图3.17碰撞检查构件然后会生成碰撞检查报告，有错误的地方，可以进行修改。如下图所示：图3.18碰撞检查报告3.3漫游在3D动画的世界里，漫游动画是非常重要的一部分。从施工图纸到效果图，再到动态的浏览，再到平面的浏览，再到立体的浏览，展示效果变得愈来愈生动。使用Revit最大的优势就是，你可以通过浏览的方式，在完成了设计之后，第一时间看到综合楼的感觉。看看有没有什么不太满意的地方，可以事先进行修改，以免在完工之后显得不合身。在建筑漫游动画中，你可以看到综合楼的整体结构，以及空间的布置，就像是身临其境一样。建筑物的漫游动画不但能实现沉浸式的效果，而且能使整体的环境移动。在“视图”菜单栏里的“创建”菜单里，点击“三维视图”，然后在下拉菜单里选中“漫游”，就可以画出如下的漫游路线。如下图所示：图3.19漫游路线绘制好路线之后，点完成，就可以在任务栏里看到漫游的视频了，可以身临其境的感受漫游的魅力，如下图所示：图3.20漫游图片最后可以通过导出图像和动画导出漫游视频。如下图所示：（漫游视频详见存档CD）图3.21漫游视频导出路径3.4Project编制进度计划这个工程是利用项目管理软件来编制的。首先，建立一个项目，并将其命名为“工作”，然后将每个子项目罗列一份清单。遵循基础工程、主体工程、砌体及二次砌筑、室内外装修的施工顺序。填写任务并对任务之间的关联关系进行明确，具体内容包括：MicrosoftProject可以迅速而精确地编制项目计划，帮助项目经理控制、分析和预测项目的进度和费用。此外，Project具有全新界面，包含强大的日程安排、任务管理和视图改进功能，易于使用，如下图所示：图3.22进度计划通过用Project做进度计划可以得出，project具有高度的灵活性，Project2016支持多种项目管理方法，可在不同的计划级别和流程中选择项目进行管理。Project可以很轻松的实现等级的升降，一级标题可以在后期导入BIM5D的时候提供实用的标准版：Project2016提供了大量的图表和视图，轻松实现数据可视化和分析。提供完整的ProjetcServer集成，提供集中化的项目全面管理。Project，可以制定项目计划，通过可视化的日历来建立计划，创建任务列表，设置关键路径、阶段性进度和事件。还可以实现资源管理，管理项目所需的各种资源，如，人，财务和材料，设置每个任务所需的资源，并通过可视化的图形实时分配各项任务。还能进行进度跟踪，监视项目的进度，更新任务状态和进度，制定新的计划以及管理如何处理项目时的各种变化。风险管理是最重要的，记录和跟踪可能要干扰项目的风险，并标识出可能发生的风险，为项目成功提供保障。总之，Project2016是提高项目管理效率的必备工具，具有完备、精确的功能及用户友好的操作界面等优点，帮助项目管理者轻松制定项目计划、分配资源和管理进度，是现代企业闪电式管理的利器。3.5BIM5D模型应用施工单位负责进行BIM三维建模，以便在项目投资决策中作出选择，考虑当地原材料价格、人工成本、电力水利设施和环保要求。同时，施工单位可以利用BIM中包含的建筑材料价格和当地人工成本信息进行投标招标活动。BIM利用大数据、云计算和精确的CAD画图，可以快速准确地生成工程量，大大降低工程成本的工作量，提升项目算量准确度。通过建立信息模型，并在BIM上添加自动化算量功能，设计师可以及时掌握设计方案的真实成本和施工动态。并对前期设计和建设成本作了控制和预测，此外，BIM5D可以检测管线与梁柱的碰撞，降低项目返工量。3.5.1施工进度管理在工程项目管理的实际工作中，施工进度管理与项目的经济效益有很大的关系，它是项目管理的重要指标之一。工程建设过程是一个复杂的、动态的、不确定的过程，这给工程建设的进度预测与控制带来了困难。在建设项目的建设过程中，BIM技术也能起到其它的作用。比如：资源管理：以BIM技术为基础，可以实现对施工场地，人员，机械设备等的资源管理等资源进行管理和协调，从而优化资源利用，提高工作效率。碰撞检测：通过BIM的三维建模和协同设计功能，可以实现不同工种和专业之间的协同合作，避免在施工过程中发生碰撞问题，提高施工质量和安全性。风险管理：通过BIM的可视化和数据分析功能，可以进行施工风险评估和预测，从而制定相应的应对措施，降低施工风险和成本。施工模拟：基于BIM的三维建模与模拟功能，能够对施工进行模拟，让工程师和施工人员对施工流程有一种了解。了解得多一点。提高施工质量和效率。这些功能的应用，可以帮助建筑施工企业提高工程质量、降低成本、加强管理和协作，进一步推动建筑业的数字化转型和创新发展。3.5.2施工成本管理在整个过程内，实现了对整个建设过程的对资本、资源的实时控制，这对于具体项目的造价核算具有很大的优越性。建立5维的费用信息实体模型关系资料库，能迅速地将计划费用资料资料输入到五维关系资料库，满足各类费用分析报告之需要。利用BIM技术，对项目建设的整个过程进行实时监测，并按照不同的节点，对项目进行费用预算，实现费用的动态控制。对数据进行了计算，并对数据进行了实时分析。通过BIM技术，可以得到最精确的工程资料，从而有效地控制工程建设费用，并对工程建设费用进行有效地控制。根据的费用，可以快速、精确地进行分析。3.5.3施工质量与安全管理利用BIM技术，在施工质量和安全监控中主要是通过数字监控、现场扫描、无线通信、移动互联和物联网等技术结合，实现对施工现场的综合通信和动态监督。同时，利用BIM技术可以对施工过程中的安全性分析的时变结构。通过建立BIM与监测数据的整合机制，在建立BIM与监测数据的整合机制的基础上，实现对施工现场的综合通信和动态监督，对施工过程中的安全性分析的时变结构。支撑系统是在大型施工设备上安装传感器，用来测量操作人员在进行操作时需要采取的位置，从而确定其操作精度。另外，可以对复杂结构施工中需要进行定位和精度分析时所需要采取的位置进行分析。采用BIM技术，实现了施工过程的数字仿真与3D可视化技术指导；在三维空间中布置和定位复杂的结构，并对其进行了监控；对危害源进行了自动辨识，并进行了保护措施的分析；并能进行远距离的质量检查，保证项目的质量与安全。将BIM技术作为基础，以三维建模为依据，展开动态可视化模拟，对施工工艺、流程以及方案展开展示，提前发现施工过程中存在的安全问题及工程状况。通过风险评估、布点优化，对各区域施工方案进行分析，为现场安全管理提供依据。布置与建造计划。该方法建立了一座临时性的建筑模型，并对其进行了碰撞检测，从而实现了对建筑结构的优化。比如，先发制人，解决了机械设备与建筑设备间的矛盾，消除了安全隐患。第4章施工模拟虚拟建筑（VC）是通过利用计算机技术，对实际工程进行模拟，将虚拟现实与结构模拟相结合的一种先进技术。在高性能计算机等设备的支持下，进行群组协作，利用BIM技术来建立建筑物的几何模型和施工过程模型，并完成了建设计划的设计。此外，还有一些更直接的应用。例如：实时性，互动的，真实的仿真。这种方法能够预见到实际施工过程中可能存在的问题，从而能够提前避免并减少返工和资源浪费。对建设计划进行了优化，对资源进行了合理的配置，对建设费用进行了节约，对建设项目的进度、质量进行了有效的控制，对建设项目进行了有效的管理。该软件通过对工程全过程的创建，可视化，分析，编辑，跟踪，确保了各施工小组工作的连续性，确保了后续工作的顺利进行。这样，他才能更早的出手。模拟是解决交通组织、施工安排、工序及工作面交叉等核心问题的关键。采取全面措施，缩短工期，并作出技术方案的决定.施工模拟动画能够直观清晰地展现出施工难点，与传统的平面流程图相比，可为防止施工中出现的错误，对出现的方案进行预先的更正与调整，保证施工的安全。施工模拟用到了施工模拟软件，要打开软件，把从GTJ2021里面导出的igms格式的文件通过施工模拟软件里的模型导入选项导入，如下图所示：图4.1导入之后可以通过施工模拟选项导入之前做的进度计划，然后进行模型和进度计划的关联，关联之后就可以选择日期导出施工模拟的视频了，如下图所示：（施工模拟视频详见存档CD）图4.2施工模拟第5章总结本设计报告紧密围绕BIM技术展开，针对碰撞、精装修等问题，在工程施工过程中应用BIM技术取得了成功，提高了施工的一次成型率。通过学习Revit建模，提高了自身的建模能力，并使用云计价编制投标预算，BIM5D的应用实现了太和县原墙镇中心学校综合楼项目在通过对工程进度和费用等方面的仿真，得出一系列的工程管理计划。利用建筑信息技术的运用，使得各个专业的施工质量、施工进度、施工利润都有了明显的提升，同时还降低了返工率，对材料浪费和人工费进行了有效的控制。既提高了工程效率，又节约了成本，从而获得了良好的经济效益。在本次设计报告中，还使用了建模和广联达计价Project等软件进行辅助，充分发挥了BIM技术的应用优势。虽然BIM技术的应用还存在问题，但从各个方面的应用中我们也看到了BIM技术的实际价值。可以更好的跟踪项目的进度，不仅可以跟踪项目的进度，还可以规避一些风险。在没有施工之前。把一些风险排除，还可以提前修改。设计成果6.1成果清单成果内容成果文件格式1.revit土建模型（见存档CD）2.立面模型渲染图片（见成果图6.2）3.三维模型渲染图片（见成果图6.1）4.模型漫游渲染动画(见存档CD)1.模型格式:rvt文件大小（24.7MB）2.图片格式:Png文件大小（171KB）3.视频格式:mp4文件大小（207MB）1.poject施工进度计划横道图(见存档CD）1.文件格式:mpp文件大小（275KB）1.BIM5D模型文件(见存档CD)2.5D过程视频以及施工模拟动画(见存档CD)1.文件格式:P5D文件大小（26MB）2.视频格式:mp4文件大小（560KB）6.2成果展示成果图1图6.13D模型成果图2图6.2南立面视图成果图3图6.3东立面视图成果图4图6.4模拟视图注：设计成果详见存档CD

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