基于BIM的建设工程项目进度管理与优化

论文总字数：70715字

摘 要

BIM（Building Information Model）即建筑信息模型，具有可视化、协调性、优化性、共享性等特点，是近10年来在CAD技术基础上发展起来的一种多维模型信息集成技术，可以使建筑物所有参与方在数字虚拟的真实建筑物模型中操作信息和在信息中操作模型。在工程项目施工过程中，工期、成本仍旧是占据竞争优势的关键因素，建筑企业只有进一步提高工作效率，优化进度方案，才能获取更大利润。然而，传统的进度管理方式存在适用性差、计算量大、计算速度慢、效率低下等不容忽视的缺陷，无法对工程项目进行动态的控制。因此需要结合信息化手段对施工进度进行优化设计，提高进度优化性能。

本次毕业设计选择东南大学九龙湖校区的行政楼项目为基本工程。基础工作是依照项目CAD设计图纸建立BIM三维模型。在明确传统施工进度优化方法优劣势的基础上，首先明确进度优化的目的是在资源量限制和工序逻辑约束的前提下，实现以成本为参照的工期优化目标；其次确定基于BIM技术的多目标遗传算法优化方法；最后创建施工进度优化模型，获取优化数据。

本次毕业设计的主要工作内容及工作流程为：Revit建模（包括建筑模型和结构配筋）→基于BIM的项目工程量提取→制定施工进度-成本-资源量初始对照方案→编写优化算法、进行进度优化→生成迭代曲线、整合优化结果→绘制优化方案甘特图→施工方案4D动态模拟。

通过以上工作，本课题提出基于BIM的工程项目施工进度优化思路及方法，对实际工程施工进度管理具有借鉴意义。

关键字：建筑信息模型，施工进度计划，进度优化，多目标遗传算法，动态模拟

Abstract

BIM is building information model, a kind of multi-dimensional model information integration technology developed on the basis of CAD technology in recent 10 years, which has the characteristics of visualization, coordination, optimization, sharing and so on. All participants in the building can operate the information in the digital virtual real building model and the model in the information. The construction period and cost are still the key factors to occupy the competitive advantage in the construction process of one project. Only by further improving the work efficiency and optimizing the schedule scheme can the construction enterprises obtain greater profits. However, the traditional schedule management method has some defects, such as poor applicability, large amount of calculation, slow calculation speed, low efficiency and so on, which can’t control the project dynamically. Therefore, it is necessary to optimize the construction schedule with information means to improve the performance of schedule optimization.

This graduation project chooses the administrative building project of Jiulong Lake Campus of Southeast University as the basic project. The basic work is to establish BIM 3D model according to the project CAD design drawings. On the basis of defining the advantages and disadvantages of the traditional construction schedule optimization method, first of all, determining the purpose of schedule optimization is to realize the target of time limit with cost as reference under the premise of resource quantity limitation and process logic constraint. Secondly, the multi-objective genetic algorithm optimization method based on BIM technology is determined. Finally, the component construction schedule optimization model is obtained to obtain the optimization data.

The main work contents and workflow of this graduation project are as follows: (1)Revit modeling (including building model and structural reinforcement); (2)project quantity extraction based on BIM; (3)making initial control scheme of construction schedule, cost and resource quantity; (4)Schedule optimization (5)generate iterative curve, integration of optimization results; (6)drawing optimization scheme Gantt chart (7)construction scheme 4D dynamic simulation.

Through the above work, this paper puts forward the idea and method of engineering project construction schedule optimization based on BIM, which can be used for reference to the actual project construction schedule management.

KEY WORDS: Building information model, construction schedule, schedule optimization, multi-objective genetic algorithm, dynamic simulation

目 录

摘要 ……………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract ……………………………………………………………………………………… Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 选题背景与问题提出 1

1.2 课题目的及意义 2

1.3 BIM在进度管理中的应用现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 4

1.4 软件介绍与选用 4

1.4.1 Autodesk Revit 2016 4

1.4.2 新点BIM 5D 算量软件（土建版/插件） 6

1.4.3 Microsoft Project 2016 7

1.4.4 Matlab 2016b 8

1.4.5 Autodesk Navisworks Manage 2016 8

1.5 课题内容及技术路线 9

1.5.1 工作内容 9

1.5.2 技术路线 10

1.6 本章小结 10

第二章 BIM技术与进度管理 11

2.1 建筑信息模型技术分析 11

2.1.1 BIM的概念 11

2.1.2 BIM的技术特性 11

2.2 工程项目进度管理 12

2.2.1 工程项目进度管理的概念 12

2.2.2 进度管理的内容 12

2.2.3 项目进度管理的技术方法 13

2.2.4 进度管理的计算机实现 14

2.2.5 工程项目进度管理现状 14

2.3 BIM技术对进度管理的优化 15

2.4 本章小结 16

第三章 基于BIM的行政楼项目进度管理方案 17

3.1 工程概况 17

3.2 建立Revit建筑模型 17

3.2.1 创建轴网、标高 17

3.2.2 建立构件族 18

3.2.3 绘制主体模型 19

3.3 建立Revit结构模型 23

3.3.1 柱结构配筋 23

3.3.2 梁结构配筋 25

3.4 基于Revit的工程量提取 26

3.4.1 工程设置 26

3.4.2 提取工程量 27

3.5 工程进度方案的初步拟定及成本估算 31

3.5.1 确定施工顺序 31

3.5.2 确定初始工期 32

3.5.3 确定劳动定额 33

3.5.4 成本估算 33

3.5.5 绘制初始方案甘特图 35

3.6 本章小结 35

第四章 基于BIM的行政楼项目进度优化 36

4.1 施工进度优化算法的选择 36

4.1.1 遗传算法 36

4.1.2 蚁群算法 36

4.2 优化过程与优化结果 37

4.2.1 准备基本数据 37

4.2.2 优化系统设计 42

4.2.3 优化结果比较与选择 44

4.3 基于Navisworks Manage的施工进度动态模拟 54

4.3.1 模型格式转换 54

4.3.2 导入Project文件，定义任务层次 54

4.3.3 施工进度模拟 55

4.4 优化结果分析 56

4.5 本章小结 56

第五章 总结与展望 57

5.1 总结 57

5.2 反思与展望 57

参考文献 59

论文：基于BIM的建筑工程施工进度多目标优化设计研究 60

0 引言 60

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