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BIM技术在徐州某桥梁项目的施工应用及探索

论文编号:lw202005022154542752 所属栏目:项目管理论文 发布日期:2020年05月05日 论文作者:无忧论文网

本文是一篇项目管理论文,本文以桥梁的施工工程为研究背景,对 BIM 在我国桥梁建设中的应用展开了研究,首先描述了研究背景以及国内外研究现状,通过对具体案例的分析研究了 BIM 技术在现实中的应用,并得到了以下的结论:通过探讨 BIM 技术在桥梁施工过程中的设计、模拟和对比等问题,以及分析了其在施工过程中不同阶段的流程应用,对 BIM 技术在实际应用中的价值给出了肯定。BIM 技术可以有效的将桥梁施工的过程进行模拟,根据不同桥梁施工环境等方面的不同,可以有效的分析出施工过程中可能遇到的问题,并尽早避免问题的出现,从而节约了建筑成本,加快了施工的进度,增强了施工过程的安全性,这也说明 BIM 技术在桥梁施工的过程中具有非常重要的作用。本文还给出了 BIM 技术的应用价值,并详细的解释了 BIM 技术在不同施工过程中的应用价值。


1 绪论


1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

我国近年来的发展日新月异,交通更是让许多国家叹为观止,同时这也是我国经济的支柱性产业,其中较为重要的组成部分之一就是桥梁交通。近年来我国的经济和交通都在飞速的发展,桥梁的数目急剧增长,且建造桥梁的方式和方法也大幅度的提高了。随着科技的发展,我国的桥梁的跨度越来越大,许多工艺都处于国际领先地位,比如说钢梁通过技术的提升,建筑宽度已经超过了五百米;钢索索桥通过技术改造之后,有 1990 米的建筑长度;刚斜拉桥通过材料改良之后,有超过 890 米的建筑长度;混凝土桥梁经过设计改良,最长可以拥有 300 米的跨度;同时桥梁建筑的种类也不断的出现创新,其中包括顶推法、悬臂平衡法等等,这也提高了桥梁建设的竞争力,促进了产业的进步。斜拉桥建造的宽度和长度也增加了许多,这为桥梁的使用提供了许多的便利,为建造也提供了较大的改进。悬索桥的建筑材料开始逐渐使用钢箱和劲梁的结合,对施工技术起到了非常大的改善作用[1]。此外,目前桥梁的整体结构都逐渐的向轻型转变,比如说斜拉桥,采用板材作为开口使用的材料,拱桥的体系逐渐转变为桁架,而梁桥使用的板件材料进行了减薄处理,这些方法都可以有效地减轻桥梁的重量。桥梁不仅仅是一种建筑,也是人类美学的体现,所以近年来,桥梁的建造除了考虑它本身应该具有的应用价值以外,还要考虑对桥梁的美观以及环境保护等方面,所以目前许多桥梁都具有其独特的艺术造型,在建造的时候还要考虑环保问题,同时要结合周围环境进行景观设计。施工方面,随着科学的进步和时代的发展,也出现了许多较为新颖的施工方法。

对近几年来的制造工业进行分析发现,目前制造工业中存在着许多问题,其中较大的问题就是过多比例的无效工作量,在整个制造行业中,无效工作量高达约 30%,而在建筑行业,已经高达约 60%,这对工作效率的影响是非常巨大的,所以要对技术和流程都要实施优化,这样才能够保证经济利益的获得,也可以减少不必要的浪费。美国曾经对建筑行业进行了相关的统计,发现其无效工作率已经高达 31%,而每年在相关行业的投资约为一万三千亿美金,这就代表有约 4030亿美金是用于无效工作的,如果这笔投资可以节省下来,就是一笔非常可观的利益。美国的无效工作率已经如此之高,我国目前的发展现状与发达国家仍有一定的差距,这就代表我国的无效工作率更高,造成的损失更多[2]。美国的建筑科学院为了解决这个问题,也进行了深入的研究,提出了虚拟建筑模型的概念全称为Building Information Modeling,简称为 BIM,这时目前世界公认的可以有效地减小无效工作的方法,如果我国可以将这个方法与实际相结合,妥善的应用,就可以有效地节约许多建筑资金。

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1.2 国内外研究状况

1.2.1 国外研究现状

1975 年 Chuck Eastman 首次提出了 BIM 的概念,他认为这是一种建筑描述系统,可以提取核算成本、碰撞检查、虚拟施工、优化工艺、控制施工进度、以及协调施工。但是现在人们所使用的 BIM 系统,实际上是 Robert Aish 在 1986 年的时候提出的建模的改建,并且得到了各界的广泛应用[8]。

ETolman 以及 VanNederveen 两个人在之后进一步对 BIM 进行了完善,研发了信息模型充实了 BIM 系统。在 20 世纪末,Tolman 对 BIM 系统进行了进一步的改进,但是由于 20 世纪末计算机的水平并不高,所以 BIM 系统并没有得到大范围的应用,即便如此,BIM 仍然得到了当时众多学者的重视[9]。21 世纪之后,计算机逐渐普及,所以人们不断地尝试使用计算机来应用 BIM 系统,建立与之相关的软件,同时在 2002 年,Phil Bernstein 首次给出了 BIM 的概念,在这之后,美国的研究协会也开始加强了对 BIM 的研究,使其开始正式向应用化发展。Bazjanacz 在研究过程中,将 BIM 系统与协同工作和信息工程巧妙的结合,对于整个工程的进度、数据、造价以及构件等问题都有了大幅度的提升[10]。
美国的斯坦福大学一直都是 BIM 系统研究领域的专家,他们针对 BIM 工程进行了较多的研究,并形成了许多项目研究,他们的研究结果中认为 BIM 系统可以对工程的造价进行严格的把控,并且在施工过程中可以有效的节约施工的时间,最少可以减少约 10%的成本开支[11]。在 2012 年,美国的研究领域推出了改良版的 BIM 系统,这其中进行了较多的改动,也增添了许多的内容,其中包括信息传递管理、数据储存问题以及标准的信息语言等问题,同时这个版本已经在许多国家都进行了应用,并取得了较好的结果。比如说在 2014 年,英国通过这个版本的 BIM 对项目交付问题制定了严格的标准,同年,韩国也出台了关于这个版本的建筑指南[12]。

技术路线

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2 相关概念及理论基础


2.1BIM 技术相关概念

2.1.1BIM 技术的含义

二十世纪中下叶,BIM 技术诞生,从该技术出现之后,就得到了各个领域的广泛关注,经过许多研究人员的努力,使 BIM 技术的概念和内容不断地完善和进步。2007 年美国对 BIM 技术的三个方面给出了定义,首先就是建筑物数字表达的功能特性,其次是有关于周期的资源共享问题,再次就是协调合作。2008年 Eastman 对 BIM 技术中的模拟建筑方面给出了具体的定义,人为的模拟了施工过程中的不确定因素,从而给出解决方法和有效避免这些突发情况[33]。Succar 是美国 BIM 技术的研究学者,他认为 BIM 是一种结合了政策、结束和过程的管理方法,在项目施工的过程中给出了较为实用的信息。我国的何关培在 2010 年提出,BIM 实际上可以称为 BIM 咨询师[34]。
虽然不同的国家以及不同领域的研究学者对于 BIM 的解释都有所不同,但是综合整理可以发现,实际上研究学者对 BIM 的定义可以分为下述四点:

(1)软件基础是数据 BIM 技术可以有效实现现代化的前提,也就是软件对数据的有效表达;

(2)过程 BIM 技术对生命周期实现了全过程的覆盖;

(3)共享 BIM 技术是建筑周期过程中的技术核心,实际上就是建筑过程中进度、质量、材料以及成本等方面的数据的共享与集中;

(4)管理 BIM 技术可以有效的帮助企业完成施工过程中的管理,取得更多的收益。

我国自从 BIM 技术出现,实际上对 BIM 技术一直都存在一定的误解,在大多数的施工企业的观点里,都认为 BIM 技术就是一种建模软件,但这实际上与BIM 技术的实质是相差甚远的,在 BIM 技术的应用过程中,企业应该注意,该技术实际上是将 2D 转变为 3D 的过程,同时也是将数据集中处理的过程[35]。

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2.2BIM技术的基础数据标准

BIM 技术是保障整个施工过程以及产业链能够正常运行的数据和业务模型,属于信息化工作体系,对整个施工行业起着推动性的作用,所以,我国实施 BIM技术的推广与应用是非常有必要的,也是非常具有经济意义的[37]。

建筑行业与其他行业最明显的差别就是建筑行业是同时由许多不同的单位进行同一项工作的,且周期较长,需要协作完成工作,同时建筑行业针对每个不同的单位都派发了指向性的工作[38]。BIM 技术在建筑的整个过程中,针对不同的专业和不同种类的单位,起到了信息的传递和协调的作用,将不同的单位之间的信息进行转换,给出标准的流程等,比如说规范施工、规范技术等等,也可以说BIM 技术可以有效的建立标准的施工语言和施工信息交流,假如没有这些 BIM标准施工信息,整个建筑过程就无法实现数据共享和工作协作,也就使 BIM 技术不具有任何意义。

我国的 BIM 技术起步较晚,研究也较晚,直到 2008 年我国的建筑研究院才正式将国际上的 IFC 标准翻译并进行使用,之后清华研究员通过对 BIM 技术的研究和对比了中国的现状之后,提出了我国关于模型信息框架的标准,但是我国标准的核心内容主要参考了国际上的 IFD、IFC 以及 IDM 标准。

建筑信息化最直观的体现就是 BIM 标准的制定,这也是有效提高建筑行业关于精细化管理的方法。BIM 在实际应用过程中,不仅仅是建模的一个工具,也是协调化管理的一种表现。且 BIM 技术应用的保障就是 BIM 标准的制定。

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3 桥梁工程项目施工阶段 BIM 技术应用价值分析..........................19

3.1BIM 技术应用的思路及框架...................................... 1

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