岩土工程数字孪生技术研究进展

针对岩土工程数字孪生技术,介绍了国内外数字孪生、三维地质建模、建筑信息模型(BIM)、仿真模拟与岩土专业计算等相关问题的发展现状,明确了多源异构数据融合、多维信息模型构建、地质体模型和结构体模型一体化集成与应用等方面的薄弱环节,提出了以理论创新为指引、以数据融合为基础、以模型集成为核心、以专业分析为出口、以平台建设为抓手的推动岩土工程数字孪生技术发展的研究思路,并从岩土工程数字孪生理论与方法创新、基于工业基础类(IFC标准)的岩土工程数据结构扩展、设计施工一体化统一BIM模型构建、设计施工协同仿真计算和多维度物联网(IoT)感知与数据融合等五个方面系统阐述了未来的重点研究方向．     

基于BIM技术的岩土工程信息模型数值计算功能实现方法

当前岩土工程信息模型更多地应用于可视化展示,一直没能深入到岩土工程的实际应用当中,很难直接进行岩土工程专业分析。究其主要原因,是缺乏将岩土建筑信息模型(building information modelling, BIM)转换成计算模型的渠道。通过数据转换,研究岩土工程模型计算功能实现方法,建立BIM模型与计算模型间的映射关系,来解决这一难题。考虑岩土BIM模型和有限元模型的特点,根据等效刚度法,研究计算驱动的岩土工程BIM模型的概化方法。针对岩土BIM模型的数值计算功能需求,聚焦计算网格剖分环节,基于开源TetGen程序,对BIM模型进行四面体剖分,发展面向数值计算的BIM模型网格剖分技术。进一步,建立四面体网格模型与计算模型的信息一一映射关系,实现BIM软件与岩土工程通用数值分析软件之间的数据转换和信息交换,打通了复杂岩土BIM模型向计算模型转换的关键环节。最后,通过两个工程实例验证所提出的岩土BIM模型计算功能实现方法的可行性与有效性。     

Revit在结构中的应用初探

自上世纪80年代,CAD技术初次引入建筑设计行业后,引发了建筑设计行业的技术革命.当今,BIM技术已经在建筑行业引发了又一次革命.软件Revit作为BIM技术应用的代表性软件,能够实现建筑、结构、施工、设备等多专业协同设计.但是,限于Revit没有计算能力,结构专业在整个BIM应用中相对滞后.本文介绍了使用Revit建立建筑结构模型;通过CSIXRevit2014转换接口程序,实现Revit模型和Etabs模型相互转换和使用Revit出图.     

装配式建筑全生命周期BIM应用能力评价及实证研究

为了推进BIM在装配式建筑全生命周期的应用,本文以装配式建筑BIM应用能力评价模型为基础,采用文献综述和分析装配式建筑全生命周期各阶段BIM应用点的方法,结合专家意见构建装配式建筑全生命周期BIM应用能力评价体系,利用熵权法确定指标权重,结合指标权重与实际项目各指标得分对装配式建筑全生命周期BIM应用能力进行综合评价,并通过实际案例验证评价模型的可行性。结果表明：该模型能够有效识别装配式建筑BIM应用的实际情况,帮助业主依据评价结果对BIM应用存在的问题进行持续改进,并确立了BIM下一阶段的应用发展目标,为装配式建筑BIM成熟度及应用能力评价体系的完善提供理论依据。     

BIM与Midas结合的大跨连续梁桥施工监测结果分析

为使建筑信息模型（BIM）与有限元模型实现高效信息交互，更好地将BIM技术所具备的信息化、可视化等优势应用于桥梁工程的施工监测中，利用Revit建立连续梁桥BIM模型，将Midas Civil Link for Revit Structure插件与导出关键截面DXF文件两种方式结合起来，实现有限元模型的转换.将BIM与Midas Civil结合起来对大跨连续梁桥进行有限元分析，为施工监测工作提供理论计算依据.通过对比分析得知理论计算结果与现场监测结果的误差符合规范要求，在实际工程中可服务于大跨连续梁桥线形与应力监测工作，并使其达到理想成桥状态.     

BIM技术结合三维地质建模在岩土工程中的应用 ——以新世界会展中心项目为例

随着信息化程度的不断加深,岩土工程行业的发展正逐步与新技术相结合。通过将BIM技术与三维地质建模进行集成,可使岩土工程师对地下地质构造进行充分了解和分析,从而建立工程模型,为岩体工程行业发展提供技术支撑。本文以BIM技术结合三维地质建模在沈阳新世界会展中心项目的应用为依据,利用采集到的勘探数据和地质背景调查资料,采用GTP和B-Rep方法,建立了工程场地地上地下一体化三维空间模型。通过对空间模型的可视化分析,实现了剖切分析、基坑开挖模拟和土方量计算,以及地下水模拟,分析了研究区场地工程地质构造条件,对施工过程中存在的潜在风险进行评估,提出了风险管控措施,从而为建筑物设计、施工和风险防控提供科学准确的决策依据。最后,将BIM技术结合三维地质建模在岩土工程行业中的应用进行展望,得出这种方式具有较高的推广价值。     

基于BIM的IPD协同工作模型在装配式建筑中的应用

为推进装配式建筑系统性集成管理,可将基于建筑信息模型(BIM)的IPD协同工作模型应用于装配式建筑。分析装配式建筑和集成项目交付(IPD)模式,IPD模式中"集成、合作、精益和全生命周期"的思想与装配式建筑的特征相吻合。通过分析IPD项目实施过程及项目实现的3个要素,建立基于BIM的IPD协同工作模型。将该模型应用于装配式建筑,通过技术、流程和组织整合,实现装配式建筑横向、纵向一体化及技术和管理一体化。     

高层钢结构BIM软件研发及在上海中心工程中的应用

为研发我国具有自主知识产权的高层钢结构建筑信息模型(BIM)软件并全面应用BIM,选用ObjectARX技术在AutoCAD平台上进行二次开发.建立高层钢结构BIM软件,实现了BIM与高层钢结构结构工程各个阶段的数据接口,并在上海中心项目中应用该软件系统.软件实现高层钢结构有限元计算、规范校核等功能,并可以读入相关有限元软件的计算模型,基于设计结果完成BIM的三维实体的数字拼装技术;组织节点数据结构,完成复杂钢节点的参数化造型和编辑技术;实现基于BIM的结构材料信息等的建筑工程数据管理,以及BIM与施工图、加工图的实时、一致性关联.上海中心项目应用说明,该BIM软件实现了建筑信息模型的理念,将对我国建筑业信息化进程起到推动作用.     

BIM技术在道路与桥梁工程设计中的应用综述

从建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）建模参数化与智能化、地形与地质三维建模关键技术、BIM与有限元分析软件交互关键技术、基于BIM的多专业正向协同设计等方面,对BIM技术在道路与桥梁工程设计中的应用现状进行了综述和分析,研究结果表明：（1）BIM模型参数化建模及智能化需要通过融合设计经验共识和规范设计流程实现;（2）地形、地质模型创建智能化和精细化程度较低,模型融合困难,极需开展相关实现方法研究;（3）BIM模型与有限元分析模型不能精准转换,需要研究BIM与有限元计算模型交互关键技术;（4）实现角色、设计环境和设计资源的深度融合,是开展基于BIM多专业协同设计的发展方向。BIM技术是解决道路与桥梁工程复杂问题的有力支撑,但是仍然不成熟。基于BIM技术进行深度开发,是实现数字化信息表达、数据交互以及项目管理的有效途径。     

BIM技术在生产性实验实训基地建设中的应用研究——以湖南铁路科技职业技术学院高铁信号实验实训室为例

为提升生产性实验实训基地社会服务能力低下、信息化技术在轨道交通行业建设应用不明确的问题,依托单位高铁信号实验实训基地建设过程分析了BIM技术应用的主要内容,具体论述了基于BIM模型的可视化三维展示、基于BIM模型的优化性检测碰撞、基于BIM模型的协调性图纸会审、基于BIM模型完成4D虚拟建造、基于BIM模型的大数据技术应用、基于BIM模型的实验实训项目管理6项关键应用研究,最后对研究成果进行了总结,为实验实训基地运营维护高水平管理打下了良好的基础,有助于推动先进的信息化技术在轨道交通行业中的应用。     

BIM技术在综合管线排布中的应用——以兰州奥体中心运动员公寓项目为例

兰州奥体中心运动员公寓项目规模较大，造型独特，结构较复杂，综合管线系统包含通风空调、消防喷淋、强弱电等多个系统，传统的综合管线设计已无法满足现阶段高质量施工的要求。鉴于BIM技术的可视化、一体化、参数化、仿真性等特点，在综合管线排布安装施工中结合BIM技术创建三维模型，较好解决了管线碰撞、部分专业功能损失、楼层净高不满足使用要求，施工质量和效率低等问题，而且还通过BIM技术对管道综合支吊架的受力情况进行分析计算，从而对综合支吊架的选材和用量作出指导。最后，结合BIM技术在兰州奥体中心运动员公寓项目综合管线排布施工中的应用，对BIM技术在公建项目综合管线排布安装中的应用提出了一些思考。     

倾斜摄影技术与BIM技术结合的公路施工进度自动监测方法

为有效监测公路项目的施工进度,提出一种倾斜摄影技术与建筑信息模型(BIM)技术相结合监测公路项目施工进度的方法。首先基于倾斜摄影技术快速采集施工现场的信息数据,构建三维实景模型,并结合施工进度计划表进行施工模拟,构建项目计划进度BIM模型;然后基于平台开发施工进度分析插件,通过布尔算法实现三维实景模型与BIM模型的匹配切分和计算,得到施工进度报表;对比报表信息与项目计划进度BIM模型,直观了解施工进度偏差;最后计算边坡土方量,对计算结果进行精度分析,为控制边坡开挖进度提供重要依据。以广西平南高速公路项目为应用实例进行验证,结果表明：利用本方法可对公路施工进度进行定期监测,为施工进度监测提供新的方法;施工进度分析插件总体匹配精度为97.27%;通过对非地面点进行修正,在一定程度上提高了土方计算精度,得到的土方计算结果与施工记录结果差值比为2.05%。     

BIM环境下的烟气流动可视化设计与实现

在传统的建筑设计中,对烟气流动的模拟难以实现.基于建筑信息模型(BIM)的可视化技术,对图纸的平面二维空间设计思维模式进行深化发展,本文以寒冷地区烟气流动为实例,分析烟气扩散模型,给出实现烟气流动模拟的方案,并通过unity实现其可视化动态仿真.利用BIM技术,探讨了受烟气流动影响烟囱正确选址的问题,由此展现出BIM技术在构建可视化模型、优化设计上的明显优势.     

基于WebGL与IFC的建筑信息模型可视化分析方法

针对现有BIM模型矢量数据在Web渲染效果方面存在的信息缺失问题,提出了一种结合WebGL和IFC标准的BIM模型可视化分析方法.利用WebGL技术扩展了BIM模型的3D可视化显示途径,通过IFC标准使BIM模型的几何信息与OBJ文件信息实现交互,进一步设计了IFC-OBJ数据接口,使BIM模型获得.html与.js格式支撑下的可视化表达模式.结果表明,利用WebGL和BIM模型显示技术可以分析着色器语言的构成和使用方法,确保模型信息完整;利用JavaScript编写的OBJ-JS交互程序可以调用WebGL着色器,实现3D网页渲染效果.利用该方法实现的BIM模型在形式定义和几何属性上与OBJ模型可以完整匹配,模型渲染效果真实,从而验证了整个分析方法的有效性和可行性.     

临海富水软弱地层综合管廊施工进度优化

以福州市万新路地下综合管廊工程为依托,将建筑信息模型(BIM)技术与挣值分析法相结合,对地下综合管廊施工进度进行了优化.针对综合管廊K0+080～K0+275标段特点,通过BIM数据集成模型,运用系统的数据统计分析功能计算挣值法相关参数,绘制偏差分析图,并进行了进度偏差分析.通过纠偏措施方案比选,对工程进行有效管理.研...     

基于Revit的钢筋混凝土主体结构的工程量清单计价

为了实现工程量清单计价在BIM平台的集成,以BIM主流软件Revit为平台,提出一种直接Revit模型,进行钢筋混凝土框架主体结构的工程量快速提取和造价计算方法,并在此基础上通过Revit API开发了Revit结构算量计价系统.通过该系统直接提取Revit主体结构模型中的钢筋、混凝土和模板工程量,并将主体结构模型中的材料属性与相关清单项目自动匹配,快速完成主体结构模型的造价计算,形成工程量计价清单表格.通过对一幢五层的钢筋混凝土框架结构进行算例分析,演示了本文方法的操作过程,验证了基于Revit二次开发进行工程算量计价的可行性.通过与广联达算量计价软件的计算结果进行比较分析,本研究开发的Revit结构算量计价系统能够直接、快速地得到较准确的结果.     

BIM技术在桥梁施工进度管理中的应用

在充分了解桥梁工程的基础上,归纳了桥梁BIM技术特点及优势,以及BIM技术在桥梁施工管理过程中应用的必要性.通过阐述桥梁模型的精细化建模过程及实现技术,同时根据相关资料,规定不同应用场景下BIM模型的建模精度,为BIM技术应用奠定了基础.重点分析了以CAD图纸为基础和以BIM三维模型为基础的桥梁施工进度管理应用的优劣;...     

基于BIM和数据驱动的智能运维管理方法

建筑信息模型(BIM)的普及提升了建筑运维管理的效率.然而,基于BIM的智能运维仍在数据获取、管理与分析方面面临挑战.该文结合BIM和数据驱动技术,研究了智能运维管理的方法,包括:通过机电设备逻辑关系的自动生成,实现对运维BIM信息的扩充增强;通过提出数据立方模型,实现基于BIM的动态运维信息管理;以及结合聚类、频繁模...     

基于建筑信息模型的建筑结构施工图设计

为解决目前建筑结构设计所面临的发展瓶颈,将建筑信息模型(BIM)技术引入到建筑结构施工图设计中.首先,研究了面向结构施工图设计的BIM数据需求和描述方法;然后,建立了基于IFC架构的结构施工图设计信息模型,开发了相应的施工图设计原型系统;最后,通过测试算例对提出的基于BIM的结构施工图设计方法进行了应用测试.结果表明:基于BIM的结构施工图设计可以极大地提高结构设计效率和质量,是我国建筑结构设计的发展趋势;在基于BIM的工程设计中,BIM模型的构建需要多种BIM软件来协作完成;基于BIM的建筑结构设计尚未成熟,面临技术、体制等障碍,需要社会各方的推动才能实现.     

施工BIM模型建立与应用过程关键技术

从建设项目施工现场现状和施工企业等各方实际需求出发,对基于REVIT2013平台施工BIM模型的建立技术和在NAVISWORKS平台基于施工BIM模型的施工阶段的项目管理进行分析和应用,提出更为优化的NAVISWORKS平台建模方法。从而对BIM模型在施工阶段的应用技术进行研究,并针对建模和应用中的相应问题,提出合理的解决方案。以提高施工方项目管理水平和工程量的计算效率及精确度。