基于BIM的建设项目施工场地规划与优化文献综述

 2022-10-25 11:10

文献综述(或调研报告):

BIM由美国Chuck M. Eastman教授最先提出,而后蓬勃发展,中国起步较慢,但也稳步发展。BIM即所谓的建筑信息模型,它正在为建筑行业带来新的革命。邵光华认为建筑信息模型技术是以计算机技术和三维数字技术作为技术基础,通过对现代计算机技术的工具优势和项目工程参数的有机整合,建立涵盖项目整体信息的工程数据模型或三维仿真模型[1]。谢斌论证BIM用三维可视化模型就可以对房建工程管理工程项目进行建设,从而有效协调多个参与方,在项目的全生命周期管理中都可起到积极的作用[2]。吴军梅发现BIM 技术已应用在建筑行业的设计、施工、运营的各个阶段,用于建筑设计、虚拟施工、协调管理、造价管理等各个方面。[3](吴军梅,2015)开展BIM工作的软件有许多,如 Bentley 系列软件、ArchiCAD、三维 CAD 以及 Autodesk Revit 系列等。

国内对施工现场布置的研究大多集中在水利水电工程,天津大学的钟登华教授提出对水利工程施工总布置动态信息可视化方法,将施工总布置视为包含若干子系统的系统,以地理信息系统(GIS)为数据平台,将时间作为物体的实体属性,进行施工总布置的动态模拟[4]。也有一些学者利用数学方法对施工现场布置进行了研究。吴力平等以层次分析法为基础构建了用于施工现场布置方案描述和评估的数学模型,利用该模型对方案进行定量、定性的分析,将施工设施建设成本、施工场地利用率、施工现场运输量、施工管理效率作为评价目标,综合地考虑各层次各因素对方案评估结果的影响[5]。程朴、张建平提出了运用 BP 神经网络方法进行施工现场布置决策,利用改进和完善的智能模型,模拟人的思维过程,对施工现场管理的智能决策进行了研究[6]。周友海等运用多目标规划和平面范围圆的方法进行场地狭小的施工现场平面布置与优化[7]。李恒使用多目标优化方法解决施工现场布置问题,其运算方法采用遗传算法[8]。宁欣从价值工程的角度对施工现场布置进行研究,将场地布置问题看做数学中的二次分配问题,运用蚁群算法对目标函数优化,达到优化价值流、减小建筑成本、提高施工安全的目的[9],同时也研究了应用蚁群算法来解决动态、多目标、非等面积的施工现场布置规划问题的决策系统[10]。刘文涵对施工现场平面布置安全管理方面进行了深入的研究,对优化模型和算法做出了详细的论述[11]。

张建平开发了以场地实体3D模型库和现场管理全局数据库为核心的4D-CSMS施工现场管理系统,该系统以场地实体3D模型提供所需设施的三维几何信息,利用Auto Cad构建3D场地实体模型,并利用全局数据库提供施工设施的位置和型号、材料需用量计划等,实现整个施工场地的 3D 动态设计和可视化模拟[12]。

国内的软件开发商业就利用 BIM 进行施工场地的三维布置开发出了相应的软件,广联达开发的 BIM 施工现场布置软件已经问世。该软件能够帮助相关工作人员人员便捷的完成施工现场平面布置方案的三维绘制,工作人员可以通过拖拽构件的方式绘制施工现场布置图,也可直接导入 Auto Cad 的二维平面图,利用软件的识别功能,完成图纸从二维到三维的转变,并且提供三维施工平面图的二维出图功能。软件中的构件库较为全面,能够提供施工场地布置中需要用到的构件,并且包含构件的几何信息,用户可以自由的改变构件的和尺寸,同时也提供自定义构件的编辑,满足某些构件的特殊需求。该施工现场布置软件能够自动完成临时水电的布设,对构件的空间碰撞进行检测,同时在完成布置方案之后利用内置的施工现场布置规范完成合法性检查,自动完成工程量统计[13]。

随着研究的发展,国外的学者使用数学方法研究施工现场布置,开始将计算机技术运用到施工现场的布置研究中,其中包含了 GIS、AutoCad 等辅助工具,并且出现了将 BIM 运用到施工现场布置的趋势。而国内的学者则在使用数学方法进行施工现场布置研究中投入了很大的精力,例如层次分析法、多目标优化、蚁群算法、BP 神经网络方法等,但在将计算机技术运用到施工现场布置的研究中略显不足[14]。将数学方法应用到施工现场布置总确实为其提供了科学的决策方法,然而,复杂的数学方法需要专业的技术人才才能将其投入到实践应用中去,并且多数数学方法是简化之后的数学模型,实践中遇到的限制条件也难以满足其前提假设,因此不具有普遍适用性。而在计算机技术与施工现场布置的研究中,GIS; Auto Cad的应用确实增加了施工现场布置的便捷性,让施工现场布置人员能够利用计算机完成施工现场布置图的绘制,并将其进行三维立体呈现,在此基础上进行修改、优化。但是,这种操作工具上的变化不能提供科学的方法辅助决策,施工场地的布置仍然主要依靠场地布置人员的经验。而利用数学方法和Cad结合的混合系统也仅能使场地布置空间不出现冲突,难以满足施工场地多方面的布置要求。一些将进度计划加入现场活动中的虚拟现实模型,也由于专业软件的限制、掌握相关知识和技能人才的缺乏而难以应用到工程实践中。虽然现在将 BIM 应用与建筑行业的研究成果很多,但真正能够结合实际应用到施工现场管理中的并不多。国外学者详细阐述了将 BIM 应用到施工现场布置中的重要性和必要性,但更多的是在理论上的分析。

参考文献:

[1] 邵光华. BIM技术在建筑设计中的应用研究[D].青岛理工大学,2014.

[2] 谢斌.BIM技术在房建工程施工中的研究及应用[D].西南交通大学,2015.

[3] 钟登华,朱慧蓉,黄伟.水利工程施工总布置动态信息可视化方法研究[J].水利学报, 2003(8):91-95.

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