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基于BIM的基坑挖运施工过程仿真模拟

发布时间:2016年06月28日 09:04 来源:建筑设计管理
摘要:

基于BIM所包含的软件,并结合基坑挖运施工的特点,结合具体施工案例制作基坑挖运的仿真模拟。简要介绍BIM软件的概念,阐述基于BIM的施工模拟的理论来源以及优势,解析设计施工过程模拟动画的具体步骤,研究成果可应用于土木工程管理、高校专业教学等等多方面领域,充分体现了BIM在工程项目中的巨大作用与价值。

   BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。
 
  首先,BIM软件要解决的是实现对于BIM中information(信息)的传递性,如果对于信息不存在传递作用,这个软件基本可以排除在BIM之外;其次,BIM软件要以BIM理论为基础,用软件的方式体现BIM中建筑相关信息的定义、利用与管理。利用这一技术或平台,设计阶段能够实现信息共享和协同设计,在施工阶段,BIM可以与进度计划链接形成4D施工模型,可以加入现场临时设施形成施工现场综合管理模型辅助施工决策与现场管理,提高沟通效率。
 
  以案例为基础使用Autodesk Revit,Tekla等平台软件建立各阶段的BIM模型,如桩基础工程,混凝土工程,结构安装工程等,并在此基础上配合使用Autodesk Navisworks Manage软件,将静态的2D模型3D动态化以及4D化。如本案例即基坑挖运中,不仅考虑到基坑的长宽以及深度,更结合了基坑的具体地理坐标,还包括了具体施工过程中的各种细节。例如挖掘机之间,挖掘机与卡车之间、卡车与卡车之间的协调工作,施工车辆的调度、土方挖运的先后顺序等等施工环节。与真实施工过程紧密联系,将项目中复杂的 空间立体关系通过3D动态可视化技术形象地展现;接着将不同的进度计划与模型链接成4D施工模型,展示不同的进度安排;随后还将根据现场环境布置临时设施,形成三维综合施工现场模型。
 
  1.基于BIM的施工仿真分析理论来源以及研究方法
 
  BIM软件主要分成三个部分:数据源,数据层以及项目管理应用。
 
  本研究主要涉及BIM中的三项内容,即数据源,主要是将BIM所需的信息从各种类型的工程文档资料中提取出来;数据层主要是对BIM中的I(information)进行管理,包括信息产生,交换等内容;项目管理应用是指对BIM中的M(model)进行管理,使之能够服务于实际施工,对项目的进度管理等提供指导。
 
  在本案例中主要应用到的BIM软件有Autodesk Revit,Navisworks,或者3DSMax,还需要Microsoftproject等辅助软件。
 
  其中Revit负责提供数据源,即设计施工现场的环境,建立模型并输出文件。之后继续用Revit对施工中的具体参数进行储存,同时应用Microsoftproject等工程管理软件对施工进度安排进行编辑,提供数据层支持,建立WBS与Microsoftproject的双向链接;通过模型,对施工进度进行查询,调整和控制。最后用Navisworks进行项目管理应用,将Revit的输出文件制作成施工过程4D动画。
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  图1 仿真过程需要考虑的因素的树状图
 
  2.施工仿真步骤
 
  2.1 确定制作施工模拟的步骤
 
  1)前期数据收集以及编制施工进度;
 
  2)建立Revit场地模型;
 
  3)设计施工机械模型;
 
  4)完成4D施工模拟制作。
 
  2.2前期数据收集以及编辑施工进度
 
  本案例施工任务是挖出一个长60m、宽20m、深度为5.5m的用作地下车库坑的基坑,施工时将分成4块区域分别由四台挖掘机进行开挖。
 
  1)前期所要收集的数据包括通过全站仪或者GPS测量出的场地地理坐标以及长方形基坑四周的高程点坐标。
 
  2)接下来要制定施工方案,见表1。
 
  表1 施工进度安排表(括号内数字表示标高)
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