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基于安全约束的深基坑土石方工程BIM参数化建模方法[工程项目管理毕业论文]
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  • 用途:硕士毕业论文 Master Thesis
  • 编辑:vicky
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  • 论文字数:52585
  • 论文编号:el2021082208443923045
  • 日期:2021-08-24
  • 来源:上海论文网
工程项目管理毕业论文哪里有?本文将对如下内容进行详细研究:(1) 对 BIM 技术的基本基本理论和国内技术的发展进行详细梳理归纳。(2) 对 BIM 技术在深基坑土石方工程中的应用分析。模型应用标准的确立是后续建立模型的基本前提,首先介绍了目前国内 BIM 技术所处的三大阶段,每个阶段 BIM 技术所触及的范围和深度。其次在现有 BIM 技术的条件下,对深基坑土石方工程的安全应用、费用应用、进度应用三个方面进行研究。

1 绪论

1.2 国内外 BIM 技术研究现状
最近几年,建筑信息模型 (BIM)逐渐发展起来,将会引发建筑、工程、结构 A /E /C ( architecture /engineering /construction) 领 域 的第 2 次革命[3]。BIM[4-6]是在研究过程中,以建筑工程项目数据信息为基础来创建模型,创建出建筑模型。BIM 技术并不简简单单是某种或某些相关程序软件的组合,它是为了解决实际工程施工中所存在的客观问题,结合目前快速成长的计算机及互联网技术所酝酿出一种全新的技术手段。它具有模拟性、可视化、优化性等特点。利用 BIM 技术的突出特点,施工管理人员和施工作业人员可以及时发现施工过程中的问题,有利于尽早的针对问题作出相应处理,为后续工程安全提供了坚实有力的支撑。一直以来,大量的研究探索工作为参数化建模的发展奠定了坚实的基础[7-8]。
据《中国建筑施工行业信息化发展报告(2015):BIM 深度应用于发展》调查了解到,将 BIM 技术应用到已开工项目中的企业所占比例达到了 43.2%,同时具有 BIM 应用点不断增多、应用程度越来越深的趋势。截止到 2019 年上半年,过半数企业在施工项目中运用了 BIM 技术。其中占比最多的企业类型是施工总包单位,占比为 63.1%;其它类型企业为 BIM 咨询单位、安装公司、造价咨询单位等。总体而言,我国 BIM 技术应用呈现逐级递进的态势,从应用过程上讲施工现场的 BIM 发展阶段大致可分为项目试点阶段、总结推广阶段以及系统集成阶段。BIM 技术的发展最早源自 21 世纪初美国制定的 3D-4D-BIM 方案,以及其在后来颁发的 BIM 技术发展规划[9]。在新加坡、欧美等国家,一些相应的国家BIM技术应用标准己经颁布,并且其BIM技术的覆盖比例也达到了70%左右[10]。Thomas FTschickardt[11]等通过工程实例验证了目前将三维建筑模型扩展到施工规划(4-D)需要在规划阶段进行一致的属性定义;Frodl Stephan[12]等说明了如何创建3D-BIM 设计模型,以便可以从中导出或创建用于构造的2D图纸,并提出了一些用于创建BIM几何模型的建议;Asai T 提出利用激光测距扫描仪直接量测场景中各个点的深度来构建场景结构,用全向摆设系统对整个场景拍照,对场景模型进行校准[13];C. M.Eastman 等[14]学者在研究过程中,以 IFC 数据标准为基础,从开发设计层面出发对交付手册 IDM 进行了定义,明确了具体的过程,对 BIM 模糊性与信息交互等情况进行了解决,另外还在研究与分析过程中对工程各项工作之间的专业情况进行了分析,明确了信息交换过程中需要的一系列数据信息;Siwen Bai[15]在研究过程中,基于建筑工程的实际情况等内容,对 BIM 技术以及虚拟施工技术进行概括,对 BIM 在建筑工程中的应用进行深入研究,同时借助于二次开发技术,分析虚拟施工技术的实践。让 BIM平台交互于 MET 平台,让施工过程实现可视化管理;根据这两个开发,搜集 BIM模型中的相关信息,以此提供相应地技术支持为建筑物的施工;H. M. Shin 等[16]学者在研究过程中提出了,在建筑业中引入了 PLM,能使建筑领域的生产效率进一步提升。在 PLM 系统下开展协同工作是最为核心的问题;Mehmet Yalcinkaya[17]在研究过程中,分析了设施管理过程中应用 BIM 技术的情况,从交互协作以及功能等多层面来对 FM 于 BIM 进行了研究与分析,明确了针对 FM 而言,BIM 可以发挥出怎样的影响与作用,同时通过调查报告获得结论:BIM 技术有助于 FM,同时其发展前景非常好;Brittany K. Giel 等[18]学者在研究过程中,制定了一种标准项目文档对通过 BIM 技术获得投资回报的方法进行估算,经过大量的实例证明 BIM 具有减少项目成本的功能,推动使用 BIM 的决策过程。
 

目录
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3 深基坑土石方工程的安全约束

3.1 深基坑土方分块开挖的安全约束
根据基坑的开挖深度和场内外道路及主要出入口的实际情况,将不规则基坑划分为若干块,块与块之间设置施工缝,再结合设计图纸中的后浇带设置要求,先深后浅,对称开挖,按“变大为小,化整为零”的原则,分块进行围护结构、土方开挖和地下结构的施工。由于深基坑开挖深度较深,依据上海地区土质情况,深基坑一般会设置围护系统,待围护系统强度满足要求后再进行开挖,若单纯依据设计图纸中后浇带的设置要求进行划块,无法有效保证土体开挖时基坑的安全性,所以,每块开挖土方的边长也非常重要。
3.1.1 设计图纸中后浇带的设置
目前深基坑地下室的面积越来越大,当长度比最大伸缩缝间距还大的情况下,可以选择混凝土后期强度,此时需要减少水泥的使用,另外还可以相隔 30到 40 米的距离,设置一个施工后浇带,并且需要贯通墙板与顶板等,具体见下图,拥有 800mm 到 1000mm 的带宽,钢筋选择的是搭接接头,后浇带混凝土最好选择 45 天之后来进行浇筑[28]
从发挥的作用层面进行划分,后浇带主要包括了如下几种:第一,沉降后浇带。主要应用在高层建筑物,解决的问题是主楼和裙房之间产生的沉降差。第二,收缩后浇带。主要是为了避免混凝土出现凝结收缩,最终导致开裂的情况。第三,温度后浇带。主要是为了避免混凝土由于温度的不同而导致出现的拉裂。第一种主要是应用在彼此相连建筑物由于高度等一系列原因从而导致出现的不同沉降量方面。第二种和建筑物长度紧密相关,其目的是为了对收缩等问题进行解决,如果构件过长,那么在混凝土拌合物硬化期间,会出现相应地总收缩变形,尤其是商品混凝土,有很大的塌落度,并且掺杂了粉煤灰,因此导致构件开裂。为了避免该现象,通过“后浇带”来缩减长度,同时硬化以及收缩混凝土,减少 40天的时间后,再后浇补上。这段具体的时间,没有明文或者相关规范准确规定,各设计图纸对此要求各不相同。
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5 案例研究与应用

5.1 项目概况
5.1.1 基坑概况
本工程为新建松江区文化馆新馆、图书馆分馆和新松江剧场项目,工程地址位于上海市松江区老城区轨道交通 9 号线醉白池站旁,场地东至九峰路延伸段,西至 9 号线醉白池管站,南至规划道路,北至人民河。本工程占地面积约 26362m2,项目总建筑面积 55120m2,其中地上建筑面积 31050m2,地下建筑面积 24070m2。
基坑总开挖面积约 23721m2,基坑周长约 773m,详见图 5.1。工程地下 1 层(局部 2 层),挖深 5.35~20.05m,集水井、电梯井等局部深坑落深 0.8m~3.9m,基坑整个开挖顺序为①→②→③,②区、3 区为普挖区,1 区即剧场深基坑,开挖深度 21.05m,本次研究仅针对 1 区,详见图 22。
图 22 研究项目地下室轮廓图
图 22 研究项目地下室轮廓图
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6 结论与展望

6.2 展望
虽然目前我国 BIM 技术在工程领域运用的比较多,但是在深基坑土石方工程中几乎一片空白,可供参考与借鉴的资料少只又少,可供分享的实际案例几乎没有,以致本文在研究的过程中困难重重。从现有稀缺的资料与案例中,形成一种适用于安全约束的深基坑土石方开挖的 BIM 参数化建模研究方法,可谓是“大浪淘沙”,加之笔者自身水平限制、时间略微紧张,考虑不周,因此,本文研究依然存在一定不足,在后续研究过程中还需要进一步拓展和完善:
(1)深基坑形式多样,有“坑中坑”、“连环坑”、“圆形坑”等各种形式,基坑复杂程度各不相同,前后施工顺序有着环环相扣的关系,建模中如何将开挖工况充分考虑,也是深基坑建模的重点。
(2)深基坑涉及到的安全约束非常之多,常规施工经验认为某些是主要安全约束,但不代表不主要的安全约束就对深基坑没有“致命”影响,后续是否可实现所有已知安全约束的全覆盖量化建模,是实现基坑理论上彻底安全的关键。
(3)现有 BIM 软件的功能还不足以完全覆盖所有安全约束的功能,比如,有些安全约束属于文字性描述,难以对其进行数字量化,后续 BIM 软件能否建立或者开发出新的界面,以文字性质输入依然可以实现“是否”功能,也是关键。
参考文献(略)