BIM在土木工程专业毕业设计中的应用探索
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作者:孙传智 乔燕 郞䶮
摘要：根据BIM的社会需求及我校土木工程专业毕业设计现状，尝试多方向合作，运用BIM技术，共同完成土木工程专业的团队毕业设计，改革取得了显著成效，可为同类专业的毕业设计改革提供参考。
关键词：BIM;毕业设计;应用
中图分类号：G642.477 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）13-0248-02
BIM是一种基于计算机辅助设计和其他技术的多维模型信息集成技术，以建筑工程相关信息数据为模型，通过数字信息仿真建立建筑实际信息模拟模型，可用于工程项目的规划设计、施工管理、招投标、审计和运营维护等，并实现多方参与的建筑工程整个生命周期的数据共享。BIM技术能为工程项目的方案优化和科学决策提供依据，能支持多方协同工作、虚拟工程建设、细化过程管理，引领促进建筑行业的发展和变革。
一、BIM技术在高校中的应用情况
近几年，随着国家对BIM技术的支持和推广力度不断加大，很多高校开始重视BIM技术的应用，针对BIM技术建立了自己的研究中心[1]，在教学、实践应用上针对BIM技术开展了相关研究工作，并在人才培养方案中设置了BIM相关课程和实践训练环节。
宿迁学院自2017年在土木工程专业人才培养方案的专业应用平台中开设《BIM概论与建模》课程，并开始组织学生参加省级以上基于BIM技术的学科竞赛;在2018级人才培养方案的专业教育平台中增设《BIM技术基础》课程，在创新创业与素质提升平台中增设了基于BIM的专业技能培训与竞赛，2019年启动了BIM实训中心建设，在2018、2019届土木工程专业学生的毕业设计中探索了BIM技术的应用。
二、土木工程专业毕业设计现状
一般高校的土木工程专业毕业设计沿袭多年来的传统做法，存在不少弊端。比如在选题上存在选题单一或类似现象，大部分选题是教师自拟题，虽与工程背景相结合，但与工程的实际情况有很大差别[2]。目前土木工程专业的毕业设计主要做建筑结构设计、施工组织设计、工程招投标、工程造价等方向。设计任务书由指导教师制定，一般指导6—8个学生，一人一题，选题多是多层钢筋混凝土框架结构或钢结构设计，较少选高层或超高层建筑。选题比较单一，主要原因如下：第一，复杂选题可能会导致大多数学生无法按时完成全部设计任务[3]。第二，各个不同方向的选题限制了学生之间的相互交流协作，综合应用能力得不到有效提高。第三，教师指导学生人数较多，具体指导及过程检查的难度和工作量较大。因此，毕业设计成果大量类似，创新不足，与工程实际差距较大，学生的实践技能滞后于现代技术，不能满足工程实际的需要。
三、BIM在土木工程专业毕业设计中的应用实践
为了改变土木工程专业毕业设计脱离工程实际的现状，引入BIM是改革毕业设计的一条有效途径。一方面，它可以提高学生的学习兴趣和综合实践能力，为将来从事BIM技术相关工作奠定基础。另一方面，它可以提高教师的工作效率，促进BIM技术的应用推广，为社会培养专门人才。宿迁学院试点在2018、2019届土木工程专业的毕业设计中采取多方向合作，进行团队设计的改革探索，取得了显著成效，2018届土木工程专业团队毕业设计被省教育厅评为省优秀毕业设计。团队毕业设计的实施方案如下图。
（一）任务划分
利用BIM技术将团队设计任务分解为3个模块，每个模块选拔3个学生，配备1位指导教师，指导教师定期向总负责教师汇报设计进展情况。在教师的指导下，学生按照进度完成各模块任务，并将完成的成果提交汇总成为团队毕业设计成果。在实际操作中，首先按照学校的相关规定保留传统的毕业设计成果，然后结合BIM技术增加和完善成果，最后将学生各自完成的成果进行评分考核。团队成员通过相互协作完成同一项目的各阶段任务，既能全面了解项目的运作流程，培养了团队合作精神，又能集合团队力量完善模块设计成果，提交更具价值的成果报告，从而提高毕业设计质量。
（二）设计流程
在设计模块中，学生按照先建筑后结构再设备管道的专业顺序创建信息模型，利用Revit软件的创建功能，完成异形和非常规构件的创建，最后将多专业模型链接在一起完成碰撞检查，并修改完善。在招标模块中，学生将设计模块传递过来的BIM数据和设计图纸作为招标文件编制依据，通过BIM数据直接提取方式计算工程量，并通过计量软件计算和手算两种方式进行校核，然后完成项目的招标动画，向投标人展示项目信息。在施工模块中，学生将设计信息模型进行深化，按照施工方案的要求创建信息模型，完成深化后的施工阶段BIM，然后将BIM指导施工的具体实施方法撰写在施工组织设计文件中，最后利用深化后的BIM快速进行分部分项工程施工方案的动态模拟。
（三）BIM的应用
（1）设计模块。在建筑方案设计阶段，既要考虑新建项目的功能实现，又要考虑项目中的环保节能、资源可持续利用等问题。团队采用Revit绘制建筑、结构施工图和进行土建建模，利用Magic-CAD对风、水、电和智能建模进行研究，导出IFC模型，输入BIM审图软件中，自动生成碰撞报告和各专业协调报告，然后对各专业间协调设计进行优化。利用BIM技术通过定量计算与定性分析相结合，进行各种模拟分析，从而帮助提高建筑设计质量，满足设计项目的功能需求，满足人性化要求，满足绿色环保要求。
（2）施工模块。团队通过Revit完成建筑模型和施工场地的建立，然后将模型和场地导入Navisworks和Fuzor中制作施工模拟动画。在工程项目施工前利用BIM編制项目实施方案、布置施工场地、模拟施工工序、进行可视化技术交底、编制施工方案;利用BIM模型提取材料用量，编制材料采购计划;利用BIM可视化虚拟模型，展示项目进度，检验其合理性;利用BIM进行碰撞检测，优化实施方案，避免多方信息不对等，造成图纸变更、工期延误等问题。 （3）招标模块。利用BIM建立5D模型，模拟项目的全部施工过程，然后对工程量进行分析、统计和计算，形成工程量清单，进而协助编制工程预算。BIM模型能够准确获取工程量、进度、材料、成本等信息，完善工程变更信息，提高工程结算的工作效率，进而提高工程招标人员的管理能力。引入BIM技术使工程量计算更为准确、便捷，招投标双方均容易进行检验，投标人通过对BIM模型的查看能够准确地报价，很大程度上提高了招标的公正性和透明性。
四、结语
以BIM技术为基础，多方向合作完成土木工程专业团队毕业设计成效显著。但在毕业设计期间，团队在进行设计过程中遇到了很多问题和困难，需要多方协调配合解决。存在的主要问题如下：
（1）设计模块的工作进度在很大程度上会影响后续施工模块和招标模块工作。设计模块任务需要完成建筑施工图和结构施工图的编制，在此之前可能需要多次修改设计方案，而每一次修改都会导致施工方案和算量模型的修改，这会导致团队毕业设计在中期检查时出现进度滞后的问题。
（2）基于BIM技术的成果取决于软件水平。在进行施工仿真模拟的时候，我们选了Navisworks2019软件开展工作，但是这款软件的渲染非常耗时，而且动画效果无法达到令人满意的效果，因此我们不得不临时决定改变方案，采用最新版的Fuzor2018进行制作。
（3）全过程设计不如全专业设计。在进行团队毕业设计准备阶段，指导教师希望利用BIM技术优势多专业合作完成毕业设计，提交更丰富的设计成果。但是，我们现在只有土木工程、工程管理等专业，没有给排水、电气、暖通等专业，因此无法顺利开展全专业毕业设计。
参考文献：
[1]郭仕群.BIM技术在土木工程专业卓越计划课程体系中的应用研究[J].高等教育，2019，（16）：65-66.
[2]陈英杰，刘健，马涛，阿不都西库尔.BIM系列软件绘图技术在毕业设计中的应用对比分析研究[J].中国管理信息化，2017，（8）：219-220.
[3]王丽丽.BIM在土木工程专业毕业设计中的改革探索研究[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
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