信息技术驱动下的土木工程全过程毕业设计模式

吴竞 陈鲁 叶栋

摘  要 以土木工程传统毕业设计结合BIM，同时增加建筑学、给排水、暖通等设备专业的基础知识，探索形成一种新型的ITCE毕业设计模式。通过尝试这种毕业设计模式，拓宽学生的专业知识面，加大学生学习的挑战度，使毕业设计真正成为学生大学学习和工作生活的有效过渡跳板，为学生做好第一份工作打好基础。

关键词 土木工程;BIM;ITCE毕业设计模式

中图分类号：G642.477    文献标识码：B

文章编号：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

土木工程传统的毕业环节主要包括毕业设计和毕业论文两类，其中毕业设计有建筑工程设计、基坑工程设计、概预算编制和施工组织设计等，以一个指导教师固定指导若干学生的方式进行。考虑到邻近多专业间的协同工作性，近年来不少学校探索了联合毕业设计[1-8]，即将一个大的毕业设计题目根据专业分成若干个部分，不同的部分由不同专业的教师和学生完成，完成过程中考虑了其他专业的影响，让学生提前了解了实际工程设计的复杂性。

2018年9月，全国教育大会提出培养复合型人才的要求。随着时代发展，土木工程专业人才培养应脱离单一型的固定思维。本文所介绍的信息技术驱动下的土木工程全过程毕业设计模式（以下简称ITCE毕业设计模式），结合新工科背景，在BIM技术驱动下，糅合了建筑学、土木工程、给排水科学与工程、建筑环境与能源应用工程等主要的专业知识，让学生切身参与所有环节，探索具有较高可行性的土木工程复合型毕业设计模式。

1  BIM技术应用于ITCE毕业设计模式的必要性

传统设计模式存在2D设计和交付、非可视化、信息孤立、管理繁杂等弊端。BIM（Building Information Modeling，

建筑信息模型）技术能够解决传统设计模式存在的问题，它的可视化特性可以让所有的设计类操作过程在可视化的环境下完成;它包含了建筑的名称、类型、材料、尺寸、功能、成本等全部信息，可以把设计前期、初期、施工图、施工运营等环节连接起来;它可以作为桥梁使模型的各项数据关联显示和职能互动，实现信息的互用性，保证信息传输和交换过程中的一致性。

随着信息化的高速发展，信息技术和计算机技术为BIM技术的应用提供了前提条件，从全世界BIM技术的应用情况来看，它已经达到一定的技术深度，在设计的各个阶段和施工运营等阶段都得到广泛应用，且不仅应用在房屋建筑工程，在路桥、水利等工作中都不断在扩大应用范围。

近十年，BIM技术在我国也逐渐得到认可和重视，应用范围不断扩大，目前设计和施工都应用较多，一些大型项目如上海中心大厦、广州东塔等都成功应用了BIM技术。我国政府也非常重视BIM技术的应用，在“十一五”期间，科技部就设立了国家科技重点计划项目“建筑业信息化关键技术研究”，重点开展“基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件研究”工作。

所以，BIM技术已经成为建筑业从业者所必须掌握的技术之一，作为未来土木工程专业技术人才的储备，高等学校土木工程专业的学生应该也必须掌握BIM技术，才能在未来的事业发展中立于不败之地。因此，在土木工程本科专业培养中将BIM技术的学习和实践训练纳入培养计划中，设置一定的理论课时和实践训练环节迫在眉睫，而在应用BIM技術的驱动下进行毕业设计环节的训练，则是对学生进行训练的大好机会。

2  ITCE毕业设计模式实施方案

基于BIM技术，学生自主完成设计前期、方案设计、初步设计和施工图设计等必需环节，学会应用BIM技术完成协同工作，掌握施工阶段BIM技术应用等。实施方案路线图如图1所示。

3  ITCE毕业设计模式实施过程

3.1  ITCE毕业设计模式实施方法（图2）

考虑到基于BIM正向设计的建筑物全过程毕业设计涉及专业范围广、内容多、难度大、实施复杂，以及师资条件限制，学生和指导教师都择优选拔确定。教师分为固定指导教师和分专业的指导教师：固定教师把控全过程毕业设计进度，落实学生和指导教师，完成毕业设计阶段性审核和最终审核等工作;各分专业的指导教师负责学生各专业方案设计、初步設计和施工图设计阶段的指导，并审核模型的准确性等。

3.2  ITCE毕业设计模式实施条件

基于BIM正向设计的建筑物全过程毕业设计需要全面深入地应用BIM技术进行模型建立、技术分析等方面的工作，这就离不开硬件设备和软件环境的支持。为保证全过程毕业设计的顺利实施，在软硬件两方面采取保证措施。

3.2.1  硬件设备  硬件配置对于BIM应用的实施非常关键，毕业设计拟使用UltraLAB GXM380M 15332-S528TX工作站，其硬件特点：存储为20个硬盘位+高带宽网卡，提供超高带宽（最大四个万兆汇聚）的海量存储（最大280 TB），

满足大型企业数据存储应用需求;具有最复杂三维建模;CPU+GPU渲染计算能力。

3.2.2  软件系统  BIM系统并非单一的一套或两套软件就可以实现，而是一系列软件的集成和综合应用，包括设计前期的信息采集软件、贯穿全过程的建模软件、不同阶段具备不用功能的分析软件等。毕业设计各个阶段所涉及的主要软件有AutoCAD civil 3D、Ecotect Analysis、Navisworks、Revit、鸿业BIM系列、鲁班算量软件、盈建科（YJK）等。

3.3  ITCE毕业设计模式实施计划

五名学生为一个小组，共同针对综合工程（如学校）进行设计。其中，设计前期整个工程的地形建模与场地分析由小组共同完成;设计阶段，每名学生独立完成一个单位工程（如教学楼、宿舍楼、办公楼、体育馆、学生食堂等），包括方案设计→初步设计→施工图设计的全过程全专业BIM设计与BIM技术应用;施工应用阶段，每名学生独自完成各自单位工程的虚拟建造和预算分析等内容;最终，小组共同完成场地规划、施工进度以及工程总预算等工作。具体实施计划见表1。

4  ITCE毕业设计模式的实施效果及改进建议

基于BIM的土木工程全过程毕业设计属于正向设计，学生在整个过程中不但要了解本专业的设计和建模过程，还要学习相关专业的设计要点，完成相关专业的建模内容，有一定的难度，但吻合了近年来提出的提高学生挑战度、培养复合型人才的培养目标要求。实施完成后，学生表示虽然遇到不少挫折，但获得很多额外知识，学会了熟练地应用BIM和相关设计软件进行建模和计算。通过ITCE毕业设计模式的实施也发现一些问题，建议在今后的实施过程中做如下改进。

1）调研需要充分，规范查找完善。调研相关结构的BIM设计资料，查找本专业以及相关专业的规范、标准等资料，获得设计灵感和确定具体设计成果后，再开始进行毕业设计。

2）软件需要熟练操作，参数设置准确。BIM及相关软件的建模过程操作熟练，保证参数设置的准确性，可以确保模型及其结果的准确性，保证整个设计过程的进度。ITCE毕业设计模式涉及环节较多，工程量大且环环相扣，都是通过软件的转换实现，所以一定要及时完成，以免影响后面的进程。

3）尽量提升模型的精细程度。精度高了，后面到BIM相关应用，动画、模拟仿真等，就会显得很高级。这里可以添加一些建筑阶段的外观、内饰变换，在展示的时候会很有优势，如造型变化（凹凸、幕墙设计等）、颜色搭配、材料选择、视角体验等在可视化阶段有提升的设计。■

参考文献

[1]陈瑞罡，李佐龙，高伟.OBE理念下的建筑类多专业联合毕业设计教学探索与实践[J].教育现代化，2019，6（95）：

52-54.

[2]张玉龙.基于BIM-CDIO的土建类高校跨专业联合毕业设计模式研究[D].河北：河北建筑工程学院，2019.

[3]邹建奇，李静瑶.应用型本科建筑类学生多专业联合毕业设计教学改革研究[J].知识文库，2020（24）：197-198.

[4]李骏，韩利红，董萍.基于BIM技术的多专业联合毕业设计模式的探索、研究与实践[J].中国管理信息化，2020，

23（3）：233-236.

[5]黄莉，李林林.土木类联合毕业设计中的分工与协作：以建筑给水排水专业为例[J].高教学刊，2020（21）：102-105.

[6]周斌，滕树勤，崔立平，等.土建类本科学部联合毕业设计实践再探索[J].科技视界，2020（34）：54-55.

[7]王树伟，周英明，郑秀梅，等.基于产教融合的土建类专业协同毕业设计模式探析[J].钦州学院学报，2019，34（3）：

67-71.

[8]王婉，李怀健，刘匀.BIM技术在校企联合毕业设计中的应用和实践[J].高等建筑教育，2018，27（6）：161-166.