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河北工程大学本科生毕业设计（论文）开题报告

毕业设计（论文）题目 姓 名 学 号 杨恩广 班 级 土木1204班 学 院 土木工程学院 土木工程 指导教师 崔邯龙 基于BIM技术的3#工程4D施工方案（施工过程）模拟 120320430 专 业 一、课题来源（背景） BIM技术正在推动着建筑工程设计、建造、运维管理等多方面的变革，作为一种新的技能，有着越来越大的社会需求，正在成为我国就业中的新亮点。学生是BIM技术的后备军、未来的生力军，是BIM技术应用和发展的希望所在。 基于BIM技术的3#工程4D施工方案模拟毕业设计是利用有关软件进行某工程3D模型的建立、模板工程施工方案的编制及其在BIM模型中的实现等，使学生能够熟练掌握BIM相关软件的建模和碰撞检查、模拟施工等流程，加深学生对BIM整体认识，着重培养学生的综合运用能力，培养一批具备BIM操作能力的人才。为培养学生综合运用本专业基础理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题能力的一个重要环节，是本专业各个教学环节的续深化和检验。通过毕业设计使学生充分利用所学的专业知识，纵横结合，理联系实际，独立开展工作，完成设计任务书所规定的任务。 二、选题意义 建筑企业现阶段面临机遇和挑战并存。工程实施的管控需从粗放型管理模式向精细化管理模式转变，而所有精细化管理的基础就是数据。BIM作为一项新技术，正是生产数据、展示数据（建模阶段）和管理数据、分析数据（用模管模阶段）的核心管理手段。建模阶段是基础数据的形成，这个数据必须精准，实现电脑的虚拟三维设计，与工程实际发生数据有较高匹配度。而用模管模阶段，就是基础数据的再加工、再管理，每个建筑企业根据自身的过程管控方式、管理流程来使用分析上述数据，指导工程实体建造中的各个生产环节，并最终达成项目的经营指标，用数据完成工程全生命周期的所有活动。建筑企业通过BIM用数据的方式和内容来管理企业、管理项目，就是助力建筑企业转型升级的抓手。 BIM实现了三维图形、成本及时间的结合，革命性地为建筑项目创造了新的工作模式，整合建筑项目的虚拟建造过程和实体建造过程，功能覆盖整个项目生命周期管理的不同阶段。BIM的应用可减少项目成本高达30%，缩短至少20%的项目交付时间，有助于降低返工、冲突和错误等项目风险，通过减低成本、时间和风险来增加利润。BIM应用通过高质量的项目可视化和项目虚拟，实现虚拟和实体的结合。而统一和透明的信息能有效促进团队之间更好的沟通与合作，在唯一的监控平台和数据库里，更好地管理一个或多个建筑项目，从而达到增值。 对于项目管理层--快速按照需求统计工程量，如统计某一区域的工程量，统计某一天已完成的工程量等。通过将三维模型与管理系统数据集成，提供一个简洁统一的门户界面，以直观的展示工程数据，便于操作。通过采用5D进度模拟及对实际项目进度进行可视化监督，为管理人员提供精确直观的实时数据以供决策参考。通过对设计和施工进行主动式的进度安排和进度监督，以实现工程设计、收益收取和建设阶段的设计一体化，提升项目整体效率。 对于建筑层面——降低人为错误，减少重复工作，基于\理想化\的施工顺序进行工作包优先级的定义，从而可以敦促工程设计公司和制造商根据计划来提交建筑图和材料，避免延误工期，通过对工作现场原材料进行整体可视化监督，可以缩短工程进度“滞后时间”，实现资源利用的最大化。在施工之前进行虚拟模型的问题识别和问题解决，可以大大减少返工现象。通过虚拟设计优化项目进度，加大监管力度，确保数据的真实性和可靠性。协调实际场地工作和设计系统工作，并最优化其转化过程。在不增加项目风险的同时，提高员工工作效率，减少材料库存开支，减少工作量。利用工程设计数据，通过对劳动力和成本进行自动的、详细的、准确的预计，从而降低项目风险，提高建筑质量和建筑安全系数，降低与材料采购和按建筑文件建筑有关的成本并缩短时间，减少收集、处理、定位项目信息所需的成本和时间，从而增加项目内容分析的时间，并可通过在各IT系统中获取的有效工程数据源，从而避免高代价的失误。通过工作包优化建筑，减少现场时间的浪费，提高生产力，缩短工期，从而降低了人工费用，在工作包当中引入定额信息能够合理分配人力资源，减少工时的浪费，通过与材料系统的整合加大了对现场材料的监管力度，减少现场材料的丢失，监督并追踪项目建筑材料购买和装配过程中的材料消耗。按日对管道安装进度进行可视化监督，从而将人力资源派往有原材料的目标建筑现场，监测材料的有效性。 对项目参与人员来讲可以在任何时间、地点，用任何工具打开图纸工作。设计人员与建筑人员之间文件数据能实现方便地互相流通，文件的快速查找，全文检索都不再是问题，工作人员可应用iPad等移动设备工作。随着BIM技术应用的深入，建筑企业会加强对各个项目的管控力度，将项目部的管理力量与技术力量往企业总部集中，往类似于EPC的方向发展。同时，建筑企业还需要建立一套机制，从企业供应链管理的角度，管理好专业分包与劳务分包队伍。 随着BIM概念在行业内的不断深入，企业对BIM的重视程度也日益提高。如果我们能够提前学习BIM的相关知识，掌握工具的使用，不言而喻就会领先其他人，为我们创造更多的机会。住房城乡建设部副部长易军，在第14届中国国际工程项目管理峰会上指出：“企业要多关注引入BIM技术，实现产品全过程管理，特别是运维服务。谁掌握了BIM技术，谁就赢得未来！” 通过本课题的研究，建立整体的BIM模型，对施工场地进行科学的三维立体规划，包括生活区、钢筋加工区、材料仓库、现场材料堆放场地、现场道路等的布置，可以直观的反映施工现场情况，减少施工用地、保证现场运输道路畅通、方便施工人员的管理，有效避免二次搬运及事故的发生。运用BIM技术对施工场地模型进行动态模拟，发现施工场地布置方案的不足并改进，为类似工程提供一些参考建议。 三、文献综述 计算机的推广应用，给结构设计带来革命性进步，可划分为两个阶段：上世纪80 年代开始的第1次结构设计革命，通过CAD应用甩掉图板。在甩掉图板的同时也带来新的问题，虽然扔掉了画笔，换成了鼠标，但设计人员的手累成了“鼠标手”； 2000 年开始的第2次结构设计革命，通过BIM 技术的应用，将甩掉AutoCAD手工绘图。 未来真正实现了BIM，结构就不用画图了。目前大部分设计单位年人均产值在30～40万左右，虽然属于技术密集型行业，但设计行业的效率已处于比较低的水平，通过提升技术手段以提高设计效率成了当务之急，正是有了这样的需求才能推动BIM设计技术的发展。 1、BIM建筑结构设计流程 将来全面实现BIM后，设计单位的专业分工有很大不同，比如，整个设计单位只设一个专门的建模部门，建筑专业只管设计，结构只管计算，施工图是自动生成的。但目前实现这一目标还有困难，不只是专业协同上的问题，计算机软硬件发展也还达不到要求，全面实现BIM离不开真三维设计，三维设计中64位系统和16G内存为最低配置，CPU运行速度还需要提高10倍。 因此，BIM的发展需要分两个阶段实现：在现有的设计过程和软件基础上，实现结构信息的一体化，甩掉AutoCAD手工绘图； 等软硬件条件成熟后全面实现BIM。 第1阶段的设计过程：从结构模型开始沿图1中实心箭头的过程，包括： a） 结构模型到结构计算，确定结构方案；