土木工程材料案例分析论文

土木工程概论课程的探索与思考 摘　要]　工程素质教育要从新生抓起。土木工程概论课程对提高学生专业兴趣,培养现代工程意识和形成创新思维方式具有积极意义。教好、学好本课程,可以为学生今后积极主动地学好专业课打下坚实的思想基础。[关键词]　土木工程概论;知识结构体系;探索在现代工程涵盖的机械、电子、土木、化工以及能源、系统工程等基本领域中,土木工程的历史最悠久,范围最广泛,与国计民生的联系最密切。而现代土木工程科技的引导又进一步推动其今天的发展。土木工程专业的人才培养与其他专业的人才培养一样,都要迎接时代的挑战,培育和造就适应社会发展需要的创新人才。土木工程本科教育教学改革的目的之一是如何让学生在大学学习过程中接受到系统的土木工程教育。为解决低年级与高年级学习内容存在的脱节问题,工程教育要从新生抓起。以现代工程为背景、以信息技术为手段开设的土木工程概论课程可以引导学生适应大学生活,遵循学习规律,培养专业兴趣,建立热爱土木工程专业的感情和对土木工程事业的责任心,为今后积极主动地学好专业课程、培养自主学习的能力打下思想基础。一、挖掘学生最大教育潜能,注意发现、培养、提高学生在土木工程方面的兴趣、爱好刚跨进大学校门的新生迫切希望了解自己选择专业的内涵,确立学习目标,确定人生努力的方向。我们根据教学大纲要求进行教学设计,把国内外土木工程的新技术、新材料、新成果及工程案例充实到教学内容中。例如我们把2004年底发生在东南亚地区的海啸对土木工程设施造成的破坏图片,插到多媒体课件中,用通俗的语言剖析它们,生动形象地对学生进行系统工程教育中的第一步。我们启发学生将生活中遇到的土木工程问题提出来,在课堂中讨论、解决。这是提高他们学习兴趣的最佳时机。这一阶段的学生,对专业的思维定势尚未形成,鼓励他们对土木工程问题提出疑问,成为其关注的热点。在解决问题的过程中,教师主要扮演“教练”的角色,教师创设学生提问的氛围,引导学生提出高质量的问题,鼓励“跳跃式思维”。培养学生的工程意识与创造性思维,这就要求教师正确对待土木工程概论这门课时少、内容多而杂的专业基础课,转变千百年来形成的继承性教育思想,树立创新教育观念,为学生提供师生平等的教学环境,以人为本,即以学生的发展为本,分析学生的心理,给他们独立思考的机会,培养他们的自信心,这是培养创新意识的极为重要的环节。我国高校传统的教学方法通常只关注“教”与“学”,对学生怎样学、学什么、学多少及学生的认同感关注不够。土木工程概论课程给土木工程专业的新生以具体指导,它的内容有四个方面:为什么学———阐述了土木工程专业的培养目标和对所培养人才的素质要求。学习什么———概述了土木工程,其中着重介绍了建筑工程、桥梁工程、道路工程、铁路工程和隧道工程等土木工程建设中的主要问题。怎样学习———介绍了土木工程专业的课程设置、教学安排和学习方法要点。为何这样学习———讲述了大学学习的规律、原则和主要原理。在教学中重点突出土木工程的学科特点:实践性和工程实践的有序性(即工程链)。这有助于学生在今后的学习生活中关注土木工程建设实践活动,并找到自己的学习位置;也有助于学生明确学习方向,为构建自己的知识体系与结构建立一个可知的平台。二、培养学生现代工程意识和思维方式,树立现代工程人才的价值观20世纪90年代以来,大工程观越来越为美国工程教育界所认可。现代土木工程是一个复杂的系统,不可避免地涉及政治、经济、文化等多方面的因素,因而,工程师需要有综合的知识背景。在大工程的背景下,如何充分考虑影响工程的各种复杂因素,使学生能够在自身个性和兴趣基础上拓宽受教育的经历,构建自身的知识结构,发展创造力和创新能力,是土木工程教育的关键所在。土木工程概论课程对专业的系统教育起到了抛砖引玉的作用。对学生来说,拥有对实际工程的广泛理解是很重要的。我们强调学习内容的关联性,使学生明白形成系统的知识体系的过程。比如学生在数学方面已经打下了比较好的基础,则学习计算机方法、工程力学等就比较容易,因为学习内容存在着内在的关联性,知识的积累和拓展要依赖这种内在的联系。土木工程这古老的学科缘于模仿天然掩盖物建造居住场所,是人类适应自然界、发展自身的工具。教师在教学中要做好改善世界、善待自然的价值导向。美国工程师专业发展委员会(ECPD)对现代工程师提出了这样的要求:“他们必须是善于构思并形成概念的专家,能设计、会开发,是新技术的形成者,行业标准的制定者———他们所做的一切都是社会所需要的。工程师必须会规划和预测、系统化和评估———能够对公众的健康、安全、福利和财富有利害关系的系统和组成部分作出判断。”可见,现代工科大学生不仅应具备工程科技方面的知识和能力,还应具有人文科学和社会科学的素养,拥有责任心、使命感,形成良好的价值观。三、土木工程专业学生知识结构体系的构建与职业选择近年来,各高校实施了通适教育基础上的宽口径专业教育的人才培养模式。土木工程涵盖了建筑工程、交通土建、城镇建设(部分)、矿井建设、供热通风与空调、给排水工程(部分)、海岸与海洋工程专业以及港口通航与治河工程专业中的港口工程方向,为土木工程专业的毕业生提供了较广阔的就业方向和职位选择,也为不同个性、不同兴趣但热爱土木工程专业的学生提供了多种就业机会。在土木工程概论课程教学中,以专业方向为中心,具体介绍不同职位所需知识结构构成特点、人格特征、素质培养的侧重点以及就业前景。例如,建筑工程方向学生,主要就业方向:设计、施工、监理、建筑工程管理等单位和部门;代表职业:建筑师、结构师、建造师、监理工程师等;学习建议:在专业课学习阶段学生可以根据自己的意愿选择一个侧重方向。如选择监理方向的学生,在校期间除学好学校开设的课程外,可以参加建设系统举办的监理培训班,通过考试后取得监理员上岗证,此后随着工作经验的增加考取监理工程师资格证书。在实习期间可选择与与自己所选方向相一致的监理公司,从事现场监理、测量、资料管理等工作。在土木工程概论课程教学中,要帮助学生确定职业目标、人生目标,在目标的引导下调动学生的学习热情与积极性,培养工程意识,提供学习帮助,拓宽学生受教育面,促进学生更好地发展。土木工程概论课程应由既有教书育人的优良品德又有丰富的实践经验和扎实的理论知识的“双师型”教师主讲,将他们多年积累的工作经验、解决问题的思维方式传授给学生,以自身的经历与成就感染学生,增强学生的认同感和专业荣誉感,才可能给予刚入大学校门满载热情、焦虑、迷茫的新生指明专业方向,满足他们的求知欲。四、结语本世纪,教育科研生产一体化、科学技术综合化、社会发展理性化、经济发展全球化和教育终身化等五大发展趋势日益明显,人们的人才观和教育观受到深刻影响并逐步改变。土木工程专业的学生在大学的学习生活中受到系统的专业教育,土木工程概论课程是进行工程素质教育、培养工程意识的第一个环节。抓好第一个环节,才可能环环相扣。当然,工程意识的形成需要一个长时间的、反复的过程,一门课、一个讲座、专业教师在授课中点点滴滴、一招一式对学生潜移默化的影响都是十分有效和不可或缺的。※　茂名学院教育教学研究项目参考文献〔1〕　罗福午土木工程(专业)概论(第二版)[M]武汉:武汉理工大学出版社,〔2〕　罗福午,于太吉以现代工程为背景,进行生动有效的工程教育[J]高等工程教育研究,2004,(2):51-〔3〕　马冬卉,柳润,李毅美国高校大学生学术指导及启示[J]高等工程教育研究,2004,(3):60-〔4〕　谭宇胜,刘岩浅谈土木工程专业应用型人才培养的教育特点[J]惠州大学学报,2000,(4):130-〔5〕　孔寒冰,叶民,王沛民,国外工程教育发展的几个典型特征[J]高等工程教育研究,2004,(4):57-以上回答你满意么？

地址:湖北省武汉市武昌区国盛路特一号杨园街道办事处6楼水泥土搅拌桩加固地基在市政道路的应用‭ 武汉市武昌市政工程总公司一工程处 430000摘要进入新世纪以来，我国的城镇化持续快速推进，市政道路建设开展的如火如荼，成为城市基础建设一道亮丽的风景线。市政道路施工要求比较高，同时施工环境也非常复杂，其中的加固地基是施工中的重点工作，需要运用合理的施工技术来进行处理。水泥搅拌桩是一种高效的新型施工方法，相比传统施工方法有着很多的优势，可以用此技术来进行地基的加固。因此，在本文中，笔者主要讨论的是水泥土搅拌桩加固地基在市政道路的应用，希望这些对于相关从业人员具有一定的参考价值。关键词：水泥土搅拌桩；市政道路；加固地基；应用1、引言：水泥土搅拌桩的主要用途是处理饱和软粘土低地基的，确保处理之后能达到规范的要求，具体的操作是使用专用搅拌设备将混有水泥的软粘土进行充分的搅拌，其中水泥的作用是固化的，它会同软土发生某种反应，地基会逐渐的固化进而变为一种有强度且综合状况趋向于规范要求标准建筑用地。水泥能够将软土固化，其主要机理在于这种固化的过程是一种物质化学反应，相比于混凝土的硬化而言是有差异的，因为水泥的用量不同而致，硬化所用水泥较少，且在硬化的过程中，水泥要借助某种活性物质并且要包裹于土中才可进行反应，进行中硬化用时久，反应中水泥会相继出现诸如水解和水化等变化，最终会出现不同类别的水化物，对于部分水泥在发生反应中，会出现离子交换或者团粒效应，从而实现硬化的效果，提升土体的强度。2、工程概况国盛路南起和平大道，北至临江大道，道路全长724米，红线宽度20米。设计场区靠近长江，位于长江一级阶地，场地地下水主要为赋存于填土层中的上层滞水及下部砂土层中的承压水。地质勘察显示：根据地层岩性和工程地质特征，在钻探深度范围内地层自上而下可分为4层：①杂填土；②淤泥质粉质粘土夹粉土；③粉土、粉砂夹粉质粘土；④粉细砂；上层滞水水位在地9—6米，承压水赋存于③层粉土、粉砂夹粉质粘土视为中等透水层，④粉细砂可视为强透水层。3、软基处理设计1搅拌桩设计根据地勘报告，本次道路沿线有杂填土层分布，表层杂填土厚度在 20～80m，杂色，松散，稍湿，由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土组成，所含硬质物含量约20～45%，粒径0～0cm，局部钻孔由中细砂及少量灰褐色黏性土组成，褐灰色，软塑，湿，含少量铁锰氧化物，土质不均匀，刀切面粗糙，局部夹杂薄层粉土、粉砂，不可作为路基持力层。根据道路沿线土层厚度及埋置深度情况，本工程路基采用换填法与水泥土搅拌桩（干法）相结合的路基处理方式。2搅拌桩作用机理借助这种桩，将软土变得强度符合规范要求，它的具体操作是，借助深层搅拌桩设备，对加入水泥的软土进行充分的搅拌，加快水泥与软土的反应，进而使处理后的土体变为具有一定强度、有良好的变形特征和水稳性的柱形体，这种反应后形成的结构有较好的强度、能提升土体的承载能力和降低地基的沉降。从水泥搅拌桩的特性讲，此种桩属于一种介于刚性与柔性间的混合桩，它所具有的刚度、抗压强度机器抗侧压力是介于两种桩之间的。因为这种桩有差于刚性的强度，当承载一定量的竖向载荷时会出现形变，一经出现会伴随着附近土体相应的承担一定量的荷载，此时便出现了柔性复合地基。水泥土搅拌桩复合地基的承载力标准值可按下式计算：Fspk=m*Ra/Ap+β（1-m）*Fsk式中：Fspk—复合地基承载力特征值（KPa）；m—面积置换率；Ra—单桩竖向承载力特征值（KN）；Ap—桩的截面积（㎡）；β—桩间土承载力折减系数：当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取1~4，差值大时取低值；当桩端土未经修正的承载力特征值小于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取5~9，差值大时或设置褥垫层时均取高值；Fsk—桩间土承载力特征值（KPa）。由此可至，一旦地质资料核实，对于水泥搅拌桩的有关的数据也相应的确定了下来，如桩基承载力标准值、每根桩的垂直方向的承载力和面积置换率等。若桩的强度、面积置换率确定之后，这类地基的承载力经由每根桩的垂直方向的承载力便可得以求得，每根桩的垂直方向的承载力若是非常的小，则在复合地基中的承载力相应的会很低；若桩的强度及其长度确定之后，在符合地基中的承载力经由面积置换率而求得，若面积置换率非常的低，则对应的地基承载能力就很低。4、施工工艺及施工注意事项1水泥土搅拌桩的施工顺序（1）工程建设之前要具有的有关施工技术方面的材料有：建设用地的勘察报告、土体实验报告、内配合比实验检验报告、桩位图纸、加固深度和停灰面标高等。在实验室中进行的内配合比，主要是定出水泥用量，因为它的用量会直接关系到桩的质量及其未处理的地基土的特性，所以，若要开始安装水泥搅拌桩，必须在这之前间隔四周以上，基于室内标准下，按照一定的配合比制出搅拌桩样本，做差异化的龄期强度实验。根据试验结果，确定最佳水泥掺量。（2）平整场地，清除障碍。对地下障碍物进行清除，对低洼处进行平整压实，确保在现场中设备置桩顺利进行，且要基于这种置桩操作的要求而制定有效的策略，避免设备中途停止工作。（3）建设专用设备进场，且按照使用说明予以组装和试运行。（4）搅拌桩施工工艺必须要严格按照设计规定的进行，且按照经实验确定的配合比制定搅拌桩，并对此桩的有关指标予以测定。接着，配合路基解决纵断面图纸问题，在进行施工之前，原定的桩位作业点均要做出大于五个的具有工艺性质的样桩，从而得到以下数据，即钻进、提升和搅拌的速度、喷气压力、工作电流以及单位时间喷入量等。（5）搅拌桩择取是水泥型号是5普通硅酸盐水泥，一定要满足设计规程的规定，所用的产品必须带合格证进入施工现场。2水泥土搅拌桩的施工工艺流程施工工艺流程：桩位放样→钻机就位→检验桩机整平机体→预搅下沉→喷灰搅拌提升→重复搅拌下沉和提升（停灰面为高于设计桩顶标高50cm）→成桩结束→移位进行下一根桩循环施工。（1）钻机就位：根据设计施工放样，使钻头中心对准设计桩位，并保持桩机机体垂直，以防打斜桩，影响地基承载力。（2）预搅下沉：启动电机，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A。（3）喷灰搅拌提升：深层搅拌桩机下沉到设计深度后，开启灰泵将水泥干粉压入地基中，并且边喷灰、边旋转搅拌钻头，同时严格按照试桩确定的参数控制喷灰量和搅拌提升速度提升搅拌桩机。（4）重复搅拌下沉和提升：为使软土和水泥搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，再重复喷灰搅拌提升，最终停灰面为高于设计桩顶标高50cm，成桩结束。在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。3施工注意事项在工程建设的过程中，质量是最为重要，基于此要做到如下几点：（1）一定要掌控好钻机的操作，避免钻的深度超出规定要求，且一定要在规定的深度内铺停灰面，如此定出搅拌桩长。务必要依照样桩的数据掌控好用灰量，杜绝在无自动化的控量设备的搅拌桩用于真实的工程建设中，此外，杜绝使用无合格证的记录装备。另外，设定时间复核成型的搅拌桩桩径及其搅拌状况。及时保养与检修用于复核的钻头，一经发现有叶片残缺或者严重磨损，必须换新。（2）保障搅拌桩有九十度，必须对起吊装备的平整度及其操作架同地面的角度予以认真核实，核实的次数要超过两次，由对应的不同的工作班组执行，确保其垂直度在一度之内。在具体的施工中，借助吊锤测定钻杆是否竖直成九十度，若存在较大误差，必须及时修正。5、影响搅拌桩质量问题及质量控制的探讨（1）搅拌桩属于地下隐蔽工程，易受施工用材料、机械、工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，必须坚持全方位的施工控制。（2）施工过程中必须随时检查自动计量装置、水泥用量、成桩过程、桩长及施工中有无异常情况，并记录其处理方法及措施。在保障桩的质量的前提下，工程建设的过程中要认真分析清楚导致搅拌桩出现质量问题的因素，且要对制造流程予以把控，避免施工质量出现问题：（1）原因之一是地基土自身具有的特性这种桩的质量好与坏能直接的从桩强度数据获取到，而能对这种数据产生影响的除了固化剂用量及其质量和建设中用到的操作手法之外，地基土的自身特性也会产生影响，例如软土内存在大量的有机物。经试验检测后可知：土体内含有过量的有机化合物，其水容量和塑形对应的变大，对应的膨胀性和低渗透性也会很大，最为不利于钢筋的酸环境也会存在，上述的诸多因素会在一定程度上降低水泥的充分反应，若仅仅使用水泥进行固化，收效甚微，针对软土，可将生石膏适量使用进而使软土固化，这样的操作也有助于减少对水泥的消耗。（2）保障搅拌操作的均匀性对一定量的施工案例进行研究与总结可知，均匀的搅拌操作能提升工程质量。若确保有均匀的搅拌，就意味着水泥同软土有很好的混合，这样就有助于两者间发生充分的反应，软土经水泥的固化作用而产生较好的桩。若要使工程中有较好的均匀搅拌，一定要确保搅拌设备将要下沉的土体被较好的混合，所以施工前，使用反铲将施工场地翻整一次，避免地下遇到障碍物，影响土体搅拌均匀性。6、质量检测1质量检测方法对搅拌桩的检测，总的来讲有如下几种方法：（1）浅部开挖：这种检测法归属于自检。对于项目部而言，要不定期的多次对成型的桩进行复检，一经检查出问题，第一时间予以解决。针对开挖的检查，重点是检查浅部桩头，注意深度的把控要大于停灰面以下五十米，若要粗略了解成型桩的状况，可采用目测的形式对如下的参数予以估测，如桩径、搅拌均匀程度等。进行检查时，数量控制在桩的总量的5%。（2）轻型动力触探法：这种检测法所用到的设备为轻型动力初探（N10），它主要适用的是对桩身均匀状况的测定，因为这种设备锤击程度小，不间断的初探通常状况下均小于四米，所以，对于深度的搅拌桩质量的测定是不适用的。这种检测法规定检测数为桩的总量的1%，且要大于三根。（3）钻孔取芯法：这种检测法是借助地质钻机针对已经养护四周及其以上的成型的桩予以钻孔获取样本芯桩，这种方法是迄今为止最为普遍使用的一种测质量的方法，它所获取到的结果可靠度高，不足之处在于检测耗时久、钻孔成本高、样本芯桩要在四周以后才能得到，无法做到即时的检测施工中的桩的质量状况。这种检测法规定检测数为桩的总量的5%，且要大于三根。（4）静载试验法：这种检测法所依据的是桩的承载力值的定性得出桩的质量。然而，因检测成本高，工程取样少。这种检测法规定检测数为桩的总量的5%~1%，且要大于三点。（5）动测法：它主指低应变动测法，这种检测法所依据的是以一维波动理论为基础，借助弹性波传播规律检测桩的完整性。优点在于检测高效、便捷操作，然而在中国的多数文献中有指出，搅拌桩的强度同波速的关系并非连续的，在桩的端部出现的阻抗、桩的底部反射等均呈现无变化和模糊的现象，所以，这种检测法不能确保有准确的测定桩身质量。2本工程项目搅拌桩质量检测方法（1）成桩3d内，浅部开挖桩头，深度超过停灰面下50cm，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检测量为总桩数的5%。一般应按比例随机抽取，且分部基本均匀。（2）N10检测：成桩龄期7d内，用轻型动力触探器进行N10检测，检查每米桩长的均匀性，检测频率为总桩数的1%。（3）单桩荷载试验：在成桩龄期28d后进行，在试验准确阶段，确保桩顶干净，进行试验时针对每个桩的荷载取样数量要大于总量的1%，且要大于三根。通常状况下要依照原定比例任意取样，并且保证均匀取样。经检测本工程单桩竖向静载荷极限承载力为220KN，满足设计要求的不得低于110KN。6、结语借助水泥搅拌桩实现对市政道路中有软土层的地基予以固化，由于建设装备的单一和便捷的转移，能够做到数个位置施工，高效率的使地基固化，从而提升施工速度、削减工期。在真实的工程建设中，采用的施工手法较为单一，工程质量便于把控，这是现阶段市政道路加固地基非常适用的施工方法。国盛路靠近长江，土质情况差，地下8米均为淤泥质粘土、粉质粘土夹粉砂，局部地段流砂情况严重，在水泥土搅拌桩加固地基后，土体质量得到很大提高，沟槽开挖成型较好，土路床弯沉一次性合格，完成了工期目标。这表明使用水泥搅拌桩对市政道路中有软土层的地基予以固化是可行的，它可以极大的降低成本，也在一定程度上有工程质量保障，完全能够实现设计所要获取到的效果。参考文献：[1]JG10202-2002《建筑地基处理技术规范》。 [2]JBJ225-软土地基深层搅拌技术规程[S][3]陈向阳，粉喷桩加固软土地基的质量控制[J]岩土力学2002[4]纪南昌，水泥粉喷桩施工质量控制初探[J]北方交通,2009

绪 论1选题背景从穴居人到现代社会，人类经历的不仅仅是时代的变迁，文化的进步，就连建筑行业也是发生了翻天覆地的变化，由洞穴（公元前25000年前）——泥砖房（公元前8000年）——多姆斯（公元前500年）——城堡（公元3世纪）——町屋（公元9世纪）——土楼（宋元时期）——公共住房（现代社会），随着材料和造型的改变，人们对建筑物的要求也越来越高，既要求经济、又要求适用、还要求美观。近年来的建筑行业发展尤为迅猛，随着科学的进步，建筑行业由传统模式变为了现在的开放管理，也变得越来越科技化，比如装配式建筑、BIM技术等。BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，它是通过数字化技完整一致的、具有逻辑性的建筑信息库[4]。BIM技术最初是由Autodesk公司在2002年提出的，主要是为了帮助实现建筑信息的集成，从建筑的规划设计、招投标、施工、竣工验收、后期的保修期直至项目终结，所有的数据都可以转化为一个三维模型。BIM应用技术的发展如此快速，还有一个很重要的原因，它可以有效的提高工作效率，减少生产成本，缩短建筑周期，可以将利益最大化。因此BIM应用技术在未来必将会是每个建筑人必须拥有的一个技能。毕业设计是展示和提升高校建筑工程专业学生BIM应用技能水平和综合素质的新途径和新方法，是培养高素质复合型、应用型建筑工程人才的重要途径。本项目的任务是使学生在准备阶段、招投标阶段和施工阶段掌握建筑工程中的BIM技术，针对BIM技术在实际工程项目各个阶段的应用，使学生具备应用BIM工程建模和BIM的能力深化设计，以巩固自己的专业知识，丰富自己的视野，拓展自己的思维，提高问题分析和解决问题的协调能力，为今后的工作做好必要的准备。2 BIM技术在国外的发展美国的BIM研究与应用都位居世界前列。目前美国大部分建筑项目已经开始应用BIM技术了。此后，各种BIM协会都陆续出现，各种BIM标准也出台了。BIM技术在西方国家发展得很好，尤其是英国。到目前为止，英国的BIM技术应用正在以全世界最快的速度增加。到2013年3月出台了PAS1192-2标准。这一标准是英国政府建设战略的一部分，以加强工程交付管理和财务管理为目标，其主要目的是整体上把公共部门建设费用的支出减少近20%-30%。据2015年NBS(Nationalbuilding Specification)调查报告显示，英国政府到2025年为止将白天释放33%的培养产业指标。缩短建设初期费用和人寿周维护费用，建设更新工程50%工期，温室气体排放量50%，建筑材料进出口贸易50%。英国国家广播公司(NBS)从2010年开始进行“国家BIM调查(NationalbiMSurvey)”，以约1000名建设、工程和测定领域的建设产业从事者为对象进行在线调查。这份关于BIM的调查到现在已经是第5年了。调查结果显示，英国政府2011年发表BIM推进政策白皮书后，经过4年左右的努力，效果显著。图1 美国BIM倡议3 工程项目概况及设计要求笔者的毕业设计题目为“乌审旗沙尔利格小学综合教学楼及周转宿舍的建模表现”。本项目建筑面积28平方米，基地面积22平方米，地上4层（局部3层），建筑总高00米（从室外地坪至坡屋顶二分之一处），框架结构（局部钢框架），屋面防水等级1级，耐火等级二级，抗震设防烈度为7度。该设计采用BIMMAKE或Revit结合图纸进行土建模型的创建，模型创建过程中可以将BIMMAKE模型无缝导入到Revit中,不建议反向导入。通过BIMMAKE能够简单快速的进行土建模型创建，一键处理模型重面，快速绘制跨度间的梁板，能够做深化设计进行快速砌体排砖。采用广联达专业机电BIM软件MagiCAD2020 for Revit2019(以下简称MC) ，结合图纸完成案例工程机电模型建立，模型中包含但不限于机电各专业管线、管件、附件、设备、支吊架（不少于两个专业）。 根据机电管线配色方案（配色为常规配色或自定义）为机电管线、附件、设备进行配色； 根据综合管线排布原则对所建机电管线进行管线综合排布调整； 利用MC机电管线交叉快速处理功能对交叉碰撞管线优化处理； 利用MC碰撞检查对优化调整完成的机电管线进行碰撞检查，对存在碰撞位置再次进行优化调整，直至管线间不存在碰撞；利用MC孔洞预留和开洞功能对机电管线穿土建墙体进行孔洞预留开洞；利用MC碰撞检查对所建模型进行整体碰撞检查，包含机电各专业之间，机电与土建之间的检查，对存在碰撞位置进行调整优化，直至不存在碰撞。通过导入土建与机电模型，在虚拟现实设计平台VDP进行效果和交互处理，同时对项目概况、实施过程等进行适当介绍，最后通过BIMVR进行展示；在VDP中对机电专业某个系统的局部进行动画运行模拟，对土建结构局部进行施工动画模拟，对重要节点的施工工艺模拟。也可采用LUMION软件对模型进行漫游渲染。本次设计主要采用了实际操作的方式，通过对乌审旗沙尔利格小学综合教学楼及周转宿舍的建模表现这一课题的研究让笔者对于BIM应用技术具有初步的认识，清楚BIM建模的每一个过程，将书本上的概念转化为实际中的应用。图2 建筑立面图Revit模型的创建1 模型创建的前期准备 毕业设计本身就是一个难度大、工程量大的作业，而且此次笔者的设计还是关于BIM的建模与表现，难度更是不小。笔者在此之前从来没有接触过BIM这一方面，这方面的软件更是不清楚，而且专业相关的软件，只有CAD有一点点的基础，这次设计甚至连要用哪个软件都不清楚，所以这个课题对笔者来说真的是很困难的。所以在做这个毕业设计之前，做了很多的准备。先是对任务书进行了初步研究分析，同时又跟着老师学习了一段时间的机电建模，还从图书馆借阅相关的资料，以及上网搜素相关的视频资料等。在觉得自己对任务书有了一定的了解之后才开始做建模。建模之初需要先进行安装软件于BIM技术的建模与表现配套软件，主要软件有以下几个：1）广联达BIMMAKE；2）广联达MagiCAD 2020 for Revit 2019、3) 虚拟现实设计平台VDP、BIMVR；4）Revit 2019；5）Microsoft Office Word、PowerPoint、Project；6）其它 BIM 相关软件 图1 软件安装示意图在软件安装的同时，笔者先进行资料的处理，一个是图纸的处理，另一个是关于族的处理。笔者的这套图纸中主要包括建筑图纸、结构图纸、暖通图纸、水施图纸、电气图纸。笔者需要把每个专业的图纸都分割好，顺便将图纸中多余的内容去掉，这样方便后期建模时图纸的导入和建模。族用汉语意思来讲就是聚集，而Revit里的族也是如此，Revit里的族有很多种，包含了建筑物的每一个构配件，这些构配件的族都聚集在一起就形成了一个完整的建筑物。而族的创建也是十分复杂的，在此次设计中就不过多描述关于族的创建，故直接使用系统中自带的族。在软件安装完成后就可以开始建模，笔者打开Autodesk Revit 2019软件，并且新建一个项目样板（项目样板是建立项目的基础设置，它就像一个模子，由多种族构成，在项目样板的基础之上，才可以建立一个完整的项目），进入到正式的绘图页面。进入界面之后，我们需要进行一个很简单的操作，那就是将项目浏览器和楼层平面图例分开（笔者习惯将楼层平面图例放在左边，项目浏览器放在右边）。用鼠标将项目浏览器拖至Revit 右边界面边缘处，这样方便我们在后期的模型建立。 图2 Revit界面图图纸比例设置完成后,可以在我右侧项目浏览器中,看到四个方向，"东，西，南，北"可以随意选择其中一个。然后打开立面图绘制页面，进入立面图绘制页面以后，点击“确定”按钮，系统将自动切换图像页面。进入立面绘制页面后，需要根据建筑物的楼层数、层高，绘制多条标高线条，在菜单栏的“建筑”的选项中，选择“标高”工具，绘制标高。绘制标高时，笔者是从左向右绘制。标高的说明就会出现标高线条的右方,由右向左画标高时，标高的说明就会出现标高线条的左侧，绘制完标高后，我们需要选中标高线，这时就可以看到在没有显示标注的一侧会出现一个小方框，此时可以点击这个小方框，点击过后这一侧也会出现标注。注意绘制的时候，Autodesk Revit会自动显示提示线条，使标线长度保持恒定。按照设计楼层,绘制完成标高后，我们点击标高的名称。以及标高的数据，需要将标高命名为F1,F。这样我们就完成了标高的建立,完成标高后,我们就可以开始绘制轴网。由于笔者的图纸在进行轴网绘制时采用“拾取”的方式时，轴网比较混乱，不容易拾取，也为了减少失误，提高效率，故采用手动绘制轴网的方式。因为该套图纸的轴网左右不对称，故在绘制之前需要先将轴线间的距离分别计算出来。在Revit窗口右侧的项目浏览器中，选择楼层平面中的“F1”点击进行确定。我们会进入到一楼平面的绘图页面。我们可以在上方的选项卡菜单中，选择“建筑-轴网”，大家可以在四个方向范围里的空白处开始绘制轴网。在绘制轴线时，单击空白区域，之后进行水平拖动或垂直拖动，这样我们就绘制成功了第一条轴网，在绘制轴网时,我们一定要注意要垂直或者水平进行拖动，而且在绘制轴网时从左向右，从下向上绘制，这样我们就可以保证轴网的标注是正确的，以免发生不必要的错误。接下来我们可以重复做上述工作，绘制余下的轴网。绘制余下轴网是一定要注意轴线与轴线之间的距离。我们也可以在绘制成第一条的时候选择复制或者阵列，随便设定一个距离，等画完所有的轴网后，再进行修改距离，注意修改距离的时候，先选中一个轴线，修改左侧的距离，再选择下一根轴线，同样修改左侧的距离，直到全部修改完。我们完成一个方向的轴网绘制后,可以对轴网的长度进行统一的调整,任意点击选中一个轴线。会发现在轴网的数字标注下方会出现一个小的空心圆圈,鼠标指向空心圆圈并出现一条虚线可以连接到所有的轴线时,我们可以拖动空心圆圈直到到达自己需要的长度后，停止拖动，这时所有的轴线都已经被拉长了。完成一个方向的轴网绘制后，我们重复以上操作完成其他方向的轴网绘制，但是我们需要在绘制完第一条的轴网后将名称需要修改为A，确定第一条轴线的名称之后，其后的所有轴线就会自动根据第一条的规则进行依次标注，逐步绘制多条轴线后，即可完成轴网的绘制。绘制轴网完成后，我们需要调整一下轴网的位置，一定要将轴网放置于四个立面标志的方向里，如果不在四个方向里会影响我们三维图的视角，我们需要将其移动至轴网之外（注意,这四个方向都是有两部分,一定要将其都选中后再进行移动)。轴网和标高一旦完成,我们就开始绘制基础,柱子或其他结构。 图3 Revit方向截图2 模型创建阶段我们建立模型时可以按照以下顺序：基础——结构柱——结构梁——结构板——墙——楼梯——门窗——坡屋顶——给排水——消防——电气——暖通。3结构模型和建筑模型建立阶段在建立基础之前我们一定要反复阅读图纸，做到充分理解图纸，理解业主的意思，再确定基础的材料、形状、埋深，然后开始建立基础模型。建立基础模型，需要先导入CAD 图纸，再按照基础形状载入族（笔者的图纸中大部分为坡型柱下独立基础，还有少数的筏板基础)，然后复制创建新类型，进行编辑。最后将编辑好的基础放置在图纸的相应位置即可，放置好之后可以再去三维图里测量下基础底的标高是否为4米，标高快捷键为EL。基础模型相比较其他的模型是比较简单的。图4 基础模型接下来我们就可以进行结构柱的建立，各专业模型建立的过程都是类似的，第一步导入CAD图纸（或者选择链接CAD），将图纸与轴网对齐，快捷键AL。第二步，观察图纸中柱子的类型，主要包括截面尺寸，高度，配筋，箍筋间距等。确定好各类柱子之后就可以开始载入柱子的族，为现浇混凝土矩形柱且混凝土强度等级为C30。第三步就可以创建新的类型，将47种框架柱的信息全部编辑完成。第四步就可以开始绘制柱子，为了减少工作量，笔者采用了简便的方法，先在楼层平面F1中导入了基础顶至450柱平面图，在绘制柱子时修改了柱顶的偏移量，比如KZ22，标高为350——150，可以在图纸350至屋顶柱平面图中找到KZ22的位置，在F1中找到KZ25的对应位置，绘制时分别将柱底偏移量和顶部标高修改为8350和16150就可以了，这样在绘制时能少导入几次图纸，提高工作效率。 图5 柱表和柱子图例绘制完柱子时一定要注意底部偏移量，如果不修改柱子底部的偏移量，基础会跑到柱子下边，或者基础与柱子不在一个平面，偏离原来基础的位置，所以一定要特别注意。绘制完柱子之后也要在三维图里测量一下基础底标高，柱底标高和柱顶标高。以防止柱子或基础发生偏移。柱子绘制完之后我们可以开始建立结构梁的模型。我们先导入结构梁的平法施工图，然后使用快捷键AL分别对齐轴网，对齐后我们可以看到柱子的截面图，可能会影响我们的绘制，所以我们调整一下视图可见性，将结构柱取消选中就可以将柱子隐藏。 图6 视图可见性从图纸中我们可以知道，这里的梁为现浇钢筋混凝土梁，混凝土强度等级为C30。我们可以先在插入/载入族中找到现浇混凝土梁—矩形，载入之后，我们在右边的项目浏览器中选中其并单击右键，选择新建类型。按照图纸中的编号将所有的梁都进行创建，创建完成后再进行数据的编辑，梁的数据编辑比较简单，只需要编辑梁高和梁宽。然后按照位置将其绘制上去即可。 图7 结构框架展示在绘制门窗时使用 了“HiBIM土建0”，这个软件可以直接将门窗转化出来，不需要一个一个的建立模型再放置在合适的位置，而且可以很好的协调墙门窗之间的连接性。首先需要我们把CAD图纸链接进来，再提取门窗的一些数据。最后转化即可生成。 图8 墙门窗转化最后再绘制其他建筑构配件即可，此时土建模型就建立完成。4机电模型的建立 机电模型我们可以从给排水开始，首先还是要熟读图纸，理解图纸中的每一个细节，要做到充分理解图纸。然后开始建立模型。 导入CAD图纸，快捷键AL对齐，然后在右侧的项目浏览器中，我们将找到族--管道--给水，选择“复制”，将出现一个给水系统2，然后双击将其选中，并将其命名为“供水系统”，然后打开“材质”选项，添加新材质，并将其命名为供水系统1（由于供水管干管的设计，垂直管采用钢塑复合压力管，支管采用pp-r管。为了区分支管、主管和立管，所以我们将其命名为给水系统1），并修改颜色为绿色或修改编号为“0、255、0”。修改过之后就可以选择在一个空白的地方画一段管道，由于视图可见性和视图范围，可能会导致作者看不到绘制出来的管道，此时可以先将左边的楼层平面选项卡中规程修改为协调，如果不显示，则可以观察视图可见性中“管道、管件”是否为选中状态，将其选中，最后一个视图范围，视图范围共有四项，分别是顶部、剖切面、底部、标高。这里一定要注意:上下剖切面必须在两限制范围内，且上剖切一定要高于下剖切！这几项都改之后我们绘制的管道就可以显示出来了。这时我们选中我们刚才绘制的管道，点击管道属性栏下方选择系统类型为“给水系统1”，然后点击编辑类型--管段和尺寸--新建一个材质为PSP钢塑复合压力管，压力0MPa。点击确定后我们还需要载入管件的族，包括弯头、三通、四通等水管管件。其他管道的创建也是如此。创建完成之后就可以开始管道的绘制。绘制过程中我们一定要注意管道的标高和管径。水平管道的绘制修改过标高和管径之后沿着图纸中的管线绘制即可。立管的绘制需要先修改管径，然后选择管道的标高，确定一下立管的高度，偏移量再次修改，修改完成后双击应用，立管就绘制完成了，我们也可以在三维图里确定一下。如管道JL—1，该管道的最低处标高为-700,DN65。管道最高处标高在300—200之间，我们结合各种因素将其确定为500（如果后期绘制其他管件附件有影响时，可以再修改），在绘制时我们选择立管的位置，并将其第一个偏移量修改为-1700，从-1700绘制后再将其偏移量修改为14500-（-1700）=16200，再双击应用，立管就绘制成功了。然后我们再安装管道附件，舆洗池，大便池，小便池等卫生器具。暖通专业和电气专业的绘制皆和给排水专业类似。按照此法绘制即可。 图9 机电模型展示 图10 机电模型展示 图纸问题及解决方法在制作模型的过程中，我们遇到了很多的难点以及图纸中的问题，在此列举几个来说明。1 图纸分割的问题在建立模型前的准备的工作中，笔者遇到了很多难点，第一个就是图纸分割的问题。因为CAD的版本问题，打开的图纸不是很全面，部分内容丢失，还有乱码等现象，直接复制到新建图纸上后可能会导致图纸部分内容的丢失。解决办法:采取零一个分割图纸的方法，可以先选中图纸，然后使用W➕空格，此时会跳出来一个对话框，对其内容进行修改并保存即可。 图1 图纸分割2 关于建立独立基础模型问题 在编辑基础模型的数据时，主要有h2、h1、d2、d1、宽度、长度、Hc、Bc这几个数据，前边几个数据根据图纸就可以知道，其中Hc、Bc是需要我们注意的地方。由图10我们可以知道Hc、Bc都等于坡形基础的破口长度减去100，在编辑数据时我们要注意这一点。 图2 基础数据编辑 基础还有一个需要注意的数据是“底部高程”。底部高程即基础的标高，但是基础绘制上去后系统会给它自定义一个高程，如果这个高程和我们需要的高程不一致时，我们需要去修改这个数据。如DJp01，由图纸可知，底部高程为-400米，基础底下高度为H1=400,坡形高度=200，基础总高=400+200=600，即修改自标高的高度为600，这时顶部高程就变为2800，要注意是两个数据都要修改。 图3 基础属性栏3 视图问题画出基础或其他构件时在Revit右下角会弹出一个对话框，所画构件在视图范围内不可见，这时我们需要调整视图范围或规程或视图可见性，这个在整个模型建立过程中最常用的一个功能。 a 调整规程 b 视图范围调整图4关于所建模型不可见的调整柱子建模完成，开始建立结构梁的模型时，我们导入CAD图纸会发现，已经导入过柱子的平面施工图，这时我们打开视图可见性中导入的类别，将柱子平面布置图取消选中即可。 图5 导入的类别调整完导入的类别，导入梁的平法施工图，快捷键AL对齐后，会发现柱子会显示在轴网上，打开视图可见性中模型类别，找到结构柱，将其取消选中，柱子就会被隐藏，如果后期需要，再将其取消隐藏即可。 图6 模型类别 建立完成一层的梁模型后，开始建立二层的梁模型时，一层的梁会在二层显示出来，如果将其隐藏的话，二层的梁就会无法绘制。可以在模型类别中找到结构梁，调整其透明度。4 关于墙模型建立时的问题图纸显示±000以上外墙采用200mm厚蒸压加气混凝土砌块，内隔墙采用200mm或100mm厚蒸压加气混凝土砌块。而±000以下采用MU20蒸压粉煤灰砖。在建墙体模型时，可以先绘制±000之下的墙体，导入一层平面图纸，因一层建筑标高为000，在建模时选择MU20蒸压粉煤灰砖，将墙体偏移量设置为-50，在相应位置建立模型即可。