信息技術驅動下的土木工程全過程畢業設計模式

吳競 陳魯 葉棟

摘? 要 以土木工程傳統畢業設計結合BIM，同時增加建筑學、給排水、暖通等設備專業的基礎知識，探索形成一種新型的ITCE畢業設計模式。通過嘗試這種畢業設計模式，拓寬學生的專業知識面，加大學生學習的挑戰度，使畢業設計真正成為學生大學學習和工作生活的有效過渡跳板，為學生做好第一份工作打好基礎。

關鍵詞 土木工程;BIM;ITCE畢業設計模式

中圖分類號：G642.477? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）18-0106-04

Whole Process Driven by Information Technology in Civil Engi-

neering Professional Graduation Design Patterns//WU Jing， CHEN

Lu， YE Dong

Abstract By combining the traditional graduation design of civil engineering with BIM， while increasing the basic knowledge of ar-chitecture， water supply and drainage， HVAC and other equipment majors， a new ITCE graduation design mode is explored and formed.

By trying this kind of graduation project mode， the scope of profe-ssional knowledge of students has been broadened， the challenge degree of students learning has been improved， and the graduation project has really become an effective transition springboard for stu-dents college study and work life， which lays a good foundation for students first job.

Key words civil engineering; BIM; ITCE graduation design model

0? 前言

土木工程傳統的畢業環節主要包括畢業設計和畢業論文兩類，其中畢業設計有建筑工程設計、基坑工程設計、概預算編制和施工組織設計等，以一個指導教師固定指導若干學生的方式進行。考慮到鄰近多專業間的協同工作性，近年來不少學校探索了聯合畢業設計[1-8]，即將一個大的畢業設計題目根據專業分成若干個部分，不同的部分由不同專業的教師和學生完成，完成過程中考慮了其他專業的影響，讓學生提前了解了實際工程設計的復雜性。

2018年9月，全國教育大會提出培養復合型人才的要求。隨著時代發展，土木工程專業人才培養應脫離單一型的固定思維。本文所介紹的信息技術驅動下的土木工程全過程畢業設計模式（以下簡稱ITCE畢業設計模式），結合新工科背景，在BIM技術驅動下，糅合了建筑學、土木工程、給排水科學與工程、建筑環境與能源應用工程等主要的專業知識，讓學生切身參與所有環節，探索具有較高可行性的土木工程復合型畢業設計模式。

1? BIM技術應用于ITCE畢業設計模式的必要性

傳統設計模式存在2D設計和交付、非可視化、信息孤立、管理繁雜等弊端。BIM（Building Information Modeling，

建筑信息模型）技術能夠解決傳統設計模式存在的問題，它的可視化特性可以讓所有的設計類操作過程在可視化的環境下完成;它包含了建筑的名稱、類型、材料、尺寸、功能、成本等全部信息，可以把設計前期、初期、施工圖、施工運營等環節連接起來;它可以作為橋梁使模型的各項數據關聯顯示和職能互動，實現信息的互用性，保證信息傳輸和交換過程中的一致性。

隨著信息化的高速發展，信息技術和計算機技術為BIM技術的應用提供了前提條件，從全世界BIM技術的應用情況來看，它已經達到一定的技術深度，在設計的各個階段和施工運營等階段都得到廣泛應用，且不僅應用在房屋建筑工程，在路橋、水利等工作中都不斷在擴大應用范圍。

近十年，BIM技術在我國也逐漸得到認可和重視，應用范圍不斷擴大，目前設計和施工都應用較多，一些大型項目如上海中心大廈、廣州東塔等都成功應用了BIM技術。我國政府也非常重視BIM技術的應用，在“十一五”期間，科技部就設立了國家科技重點計劃項目“建筑業信息化關鍵技術研究”，重點開展“基于BIM技術的下一代建筑工程應用軟件研究”工作。

所以，BIM技術已經成為建筑業從業者所必須掌握的技術之一，作為未來土木工程專業技術人才的儲備，高等學校土木工程專業的學生應該也必須掌握BIM技術，才能在未來的事業發展中立于不敗之地。因此，在土木工程本科專業培養中將BIM技術的學習和實踐訓練納入培養計劃中，設置一定的理論課時和實踐訓練環節迫在眉睫，而在應用BIM技術的驅動下進行畢業設計環節的訓練，則是對學生進行訓練的大好機會。

2? ITCE畢業設計模式實施方案

基于BIM技術，學生自主完成設計前期、方案設計、初步設計和施工圖設計等必需環節，學會應用BIM技術完成協同工作，掌握施工階段BIM技術應用等。實施方案路線圖如圖1所示。

3? ITCE畢業設計模式實施過程

3.1? ITCE畢業設計模式實施方法（圖2）

考慮到基于BIM正向設計的建筑物全過程畢業設計涉及專業范圍廣、內容多、難度大、實施復雜，以及師資條件限制，學生和指導教師都擇優選拔確定。教師分為固定指導教師和分專業的指導教師：固定教師把控全過程畢業設計進度，落實學生和指導教師，完成畢業設計階段性審核和最終審核等工作;各分專業的指導教師負責學生各專業方案設計、初步設計和施工圖設計階段的指導，并審核模型的準確性等。

3.2? ITCE畢業設計模式實施條件

基于BIM正向設計的建筑物全過程畢業設計需要全面深入地應用BIM技術進行模型建立、技術分析等方面的工作，這就離不開硬件設備和軟件環境的支持。為保證全過程畢業設計的順利實施，在軟硬件兩方面采取保證措施。

3.2.1? 硬件設備? 硬件配置對于BIM應用的實施非常關鍵，畢業設計擬使用UltraLAB GXM380M 15332-S528TX工作站，其硬件特點：存儲為20個硬盤位+高帶寬網卡，提供超高帶寬（最大四個萬兆匯聚）的海量存儲（最大280 TB），

滿足大型企業數據存儲應用需求;具有最復雜三維建模;CPU+GPU渲染計算能力。

3.2.2? 軟件系統? BIM系統并非單一的一套或兩套軟件就可以實現，而是一系列軟件的集成和綜合應用，包括設計前期的信息采集軟件、貫穿全過程的建模軟件、不同階段具備不用功能的分析軟件等。畢業設計各個階段所涉及的主要軟件有AutoCAD civil 3D、Ecotect Analysis、Navisworks、Revit、鴻業BIM系列、魯班算量軟件、盈建科（YJK）等。

3.3? ITCE畢業設計模式實施計劃

五名學生為一個小組，共同針對綜合工程（如學校）進行設計。其中，設計前期整個工程的地形建模與場地分析由小組共同完成;設計階段，每名學生獨立完成一個單位工程（如教學樓、宿舍樓、辦公樓、體育館、學生食堂等），包括方案設計→初步設計→施工圖設計的全過程全專業BIM設計與BIM技術應用;施工應用階段，每名學生獨自完成各自單位工程的虛擬建造和預算分析等內容;最終，小組共同完成場地規劃、施工進度以及工程總預算等工作。具體實施計劃見表1。

4? ITCE畢業設計模式的實施效果及改進建議

基于BIM的土木工程全過程畢業設計屬于正向設計，學生在整個過程中不但要了解本專業的設計和建模過程，還要學習相關專業的設計要點，完成相關專業的建模內容，有一定的難度，但吻合了近年來提出的提高學生挑戰度、培養復合型人才的培養目標要求。實施完成后，學生表示雖然遇到不少挫折，但獲得很多額外知識，學會了熟練地應用BIM和相關設計軟件進行建模和計算。通過ITCE畢業設計模式的實施也發現一些問題，建議在今后的實施過程中做如下改進。

1）調研需要充分，規范查找完善。調研相關結構的BIM設計資料，查找本專業以及相關專業的規范、標準等資料，獲得設計靈感和確定具體設計成果后，再開始進行畢業設計。

2）軟件需要熟練操作，參數設置準確。BIM及相關軟件的建模過程操作熟練，保證參數設置的準確性，可以確保模型及其結果的準確性，保證整個設計過程的進度。ITCE畢業設計模式涉及環節較多，工程量大且環環相扣，都是通過軟件的轉換實現，所以一定要及時完成，以免影響后面的進程。

3）盡量提升模型的精細程度。精度高了，后面到BIM相關應用，動畫、模擬仿真等，就會顯得很高級。這里可以添加一些建筑階段的外觀、內飾變換，在展示的時候會很有優勢，如造型變化（凹凸、幕墻設計等）、顏色搭配、材料選擇、視角體驗等在可視化階段有提升的設計。■

參考文獻

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[3]鄒建奇，李靜瑤.應用型本科建筑類學生多專業聯合畢業設計教學改革研究[J].知識文庫，2020（24）：197-198.

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