结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用

研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：建设工程信息技术教师：XXXXX姓名：XXXX 学号：XXXXXXXXX专业：技术经济及管理类别：（学术）学位上课时间： 2016 年 5 月至 2016 年 6 月考生成绩：卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师 (签名)重庆大学研究生院制建设工程信息技术课程论文 结合案例分析 BIM 和 3D 打印在我国建筑领域的应用1结合案例分析 BIM 和 3D 打印在我国建筑领域的应用摘要：众所周知，建筑业是我国支柱产业之一，建筑业的发展对我国国民经济的发展影响巨大。随着现代技术和科技的进步，建筑业也开始将一些新兴技术引用到建设过程中，目前普遍应用于建筑领域的新技术中就包括 BIM 和 3D 打印。本文首先通过介绍 BIM 和 3D 打印的概念和发展，对其进行基本的了解；然后分析其目前在我国的发展现状及在建筑领域中的应用；接着通过案例介绍 BIM和 3D 打印在建筑领域的应用实现过程；最后根据以上分析，总结经验教训分析BIM 和 3D 打印在中国建筑领域的发展前景。关键字：建筑领域；BIM；3D 打印在建筑领域中，随着市场竞争的日益激烈，使得业主和设计单位、施工单位都更多地关注降低成本、提高质量、缩短周期等一系列内在增效的办法，促使企业更多地采用新技术。随着计算机硬件技术和三维图形图像技术的快速发展，计算机能快速处理大数据、高性能的图形图像等，一些原来只能在工作站运行的复杂的三维造型软件、计算分析、仿真模拟等软件纷纷推出微机版本 1。所以在建筑工程领域，融合了三维建模、可视化、仿真、数据交换等技术，迎来了新一轮围绕 BIM 和 3D 打印等的技术变革。目前，世界上很多国家都非常重视 BIM 和 3D打印技术的利用和改进，推广其在建设工程领域中的广泛应用，尤其是在产品设计和研发阶段。在我国 BIM 和 3D 打印也受到了很多关注，并开始在一些大型复杂工程的设计和施工中应用。1BIM 技术及 3D 打印的基本介绍1.1 概念BIM 即建筑信息模型（BuildingInformationModeling ） ，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。它是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，从而使工程技术人员对各种建筑信息作出准确的理解和积极及时的应对 2，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。3D 打印（3 DimensionalPrinting）它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D 打印作为一种通俗化名称，从成型方法方面来说属于快速成型，其实质是增材制造技建设工程信息技术课程论文 结合案例分析 BIM 和 3D 打印在我国建筑领域的应用2术。它本来是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术” ，但是目前已经应用到了建筑业，并因为其具有比传统建造模式节约成本和时间且更加环保等优点而得到广泛的推广。运用该技术进行生产的特征是：应用计算机软件，设计出立体的数据模型，然后通过特定的成型设备（俗称“3D 打印机” ） ，用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层 “打印”出产品 31.2 起源及发展BIM 的起源及发展：从 1975 年“BIM 之父”乔治亚理工大学的 Charles Eastman 教授创建了 BIM 理念至今， BIM 技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段。BIM 理念的启蒙，受到了 1973 年全球石油危机的影响，美国全行业需要考虑提高行业效益的问题，为提高建筑业的建设效率和生产效益，1975 年“BIM 之父”Eastman 教授在其研究的课题 “Building Description System”中提出“a computerbased description of-abuilding”，以便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建设效率。经过 20 年，欧洲和北美对 BIM 理念的研究热潮不断，最终由 GAvan Nederveen 和 FPTolman 教授总结出“BIM建筑信息模型”一词作为将建筑与信息技术相结合的思想凝结，但流传速度较慢。直到2002 年，Autodesk 公司正式发布BIM 白皮书后，由 BIM 教父Jerry Laiserin对 BIM 的内涵和外延进行界定并把 BIM 一词推广流传，如表 1.1 所示。当前，国内外对 BIM 技术的研究还处于发展阶段，我国进入 BIM 研究的国际阵营以后，结合 BIM 技术进行项目管理的研究刚刚起步，而结合 BIM 与项目运营管理的研究更为稀少 4。表 1.1 BIM 理念的发展历程阶段划分 代表人 代表成就 核心观点萌芽阶段BIM 之父charles Eastman提出 BIM 理念a computer-based description of a building5 (用计算机代替手工做图)产生阶段GAVan Nederveen 副楼地下 2 层，地上 1 层，高 18. 22m。施工难点在于三个方面：一是 13 万 m3 大体积混凝土筏板：基础筏板面积 58000m2，厚度为 2. 5m/2. 3m/1. 6m，总方量达 13 万 m3，划分为 9 个施工段进行浇筑，单次最大浇筑方量为 2. 7 万 m3，施工组织难度大；二是高支模面积达 25000m2，最大支设高度 17. 3m，最大板厚 500mm，高支模施工安全是重点。三是外围巨型钢桁架悬挑大( 81m) ，悬挑部位多，节点连接复杂，构件尺寸重量大，安装难度大 11。4.1.2 案例中 BIM 技术的应用 11本项目根据 BIM 应用目标，制定各专业 BIM 模型命名规则、建模细度、配色方案等建模标准，并根据建模标准结合进度，创建全专业的施工图模型、深化设计模型、施工应用模型及竣工交付模型。项目整体 BIM 模型如图 4-1 所示。图 4-1 整体 BIM 模型本工程中BIM的应用主要有以下几点：BIM-QR系统应用BIM-QR系统简介: BIM-QR系统是以动态二维码为纽带，由BIM 模型、后台服务器和移动终端组成的综合系统，通过系统将BIM 模型中的信息上传至服务器，然后根据需求从服务器中提取、统计、分析和管理相关信息，为钢结构项目在原料采购、构件生产、构件运输现场安装、质量验收等过程中提供一个便于管理的综合信息平台。其系统结构图如图4-2所示。建设工程信息技术课程论文 结合案例分析 BIM 和 3D 打印在我国建筑领域的应用8图4-2 BIM-QR系统结构图基于BIM 的智能施工放样：工艺流程为：BIM 模型创建BIM 模型导入及任务创建仪器就位与调试设定测站放样或测量成果导出。其系统结构图如图4-3 所示。图4-3 基于BIM 的智能施工放样系统结构图建设工程信息技术课程论文 结合案例分析 BIM 和 3D 打印在我国建筑领域的应用9基于BIM 的深化设计：为项目复杂节点做深化设计服务，本工程大截面转换劲性钢梁等部位的钢筋排布密集、细部繁琐，采用BIM 软件建立三维可视化模型，利用间隙碰撞对钢筋排布进行优化，通过3D 打印技术形成实体模型，有效指导现场施工，大大提高复杂工艺、重点部位的施工质量。深化设计流程如图4-4所示。图4-4 基于BIM 的深化设计流程BIM 动态样板：将样板引路与BIM 相结合，建立质量样板BIM模型，赋予工艺标准、规范要求、质量检验标准等信息，形成动态质量样板，直观地展现重要样板的工序步骤及要求，提高交底质量。清水混凝土柱施工BIM 动态样板如图4-5所示。图4-5 清水混凝土柱柱BIM 动态样板此外还通过BIM