BIM技術在超高層建筑施工中的應用

中建八局第一建設有限公司 濟南 250100

1 工程概況

蕪湖僑鴻濱江世紀廣場A標段工程位于安徽省蕪湖市，該工程地下3 層，主塔樓68 層，建筑面積21萬 m2，建筑總高度318 m，結構體系為混合框架-鋼筋混凝土核心筒結構。

2 BIM技術在施工形象進度和大型機械布置中的應用

在施工部署中，利用Revit軟件建立三維信息模型，結合3dMax輔助軟件輸出的效果圖可直觀地表述各施工階段施工現場的整體情況（包括施工形象進度、大型機械配置等），還可以通過漫游制作視頻、通過漫游直接到建筑物的任何部位觀看（圖1），這樣不僅可以增加本項目管理人員對施工現場的把握，還可以使監理、業主甚至是完全不懂施工的人在看了三維信息模型后，都會對施工現場的形象進度和大型機械配置等產生一個具體而清晰的了解[1,2]。

另外，通過提前建立BIM信息模型，還可以綜合分析大型機械布置是否合理。

蕪湖僑鴻1#ZSL750動臂塔吊設計位于地下室范圍內，并且塔吊穿越設備房，由于前期設計沒有充分考慮塔吊給裙房提前營業帶來的影響，導致了以下問題：地下室頂板塔吊預留洞口長期漏水，地下室設備無法運行；塔吊通過設備間，設備無法安裝。后來通過建立模型，進行綜合布線，對機房設備位置進行了微調，對設備安裝進行了模擬，保證了裙房營業不受影響。

圖1 漫游進入建筑內部觀看

塔樓施工采用2 臺ZSL750動臂塔吊，定位時充分考慮了塔吊覆蓋面及載重能力，同時考慮了2 臺塔吊的碰撞問題，但是現場交叉施工工況十分復雜，存在施工過程中長時間僅一臺塔吊可用，另一臺閑置現象，這對塔吊的使用產生了一定的浪費。如果在施工前，我們用BIM信息模型進行虛擬施工，應該還有優化的空間。

3 BIM技術在材料計算中的應用

BIM數據庫的創建，通過建立關聯數據庫，可以準確、快速地計算工程量，提升施工預算的精度與效率[3,4]。由于BIM數據庫的數據粒度達到構件級，可以快速提供支撐項目各條線管理所需的數據信息，通過BIM輸出各種材料清單，不僅可以減少人員工作量、減少材料計算錯誤發生率，還可以有效、快速地提出材料計劃，加強對各種材料的管理，減少浪費，增加盈利。

在鋼結構施工中，由于鋼構件復雜、不規則，工程量很難計算，如果全憑人工計算，將耗費很大的人力，通過建立BIM信息模型，直接輸出材料清單（圖2），通過與手工計算相比對，BIM的計算結果十分準確，這為項目部節省了很大一部分人力。

圖2 使用BIM軟件直接輸出材料清單

4 BIM技術在施工現場整體平面布置中的應用

施工現場臨時設施、臨時道路、材料堆放場地、加工場地等臨時設施和道路不僅多，而且復雜，在施工過程中往往會發現很多前期布置不合理的地方，后期修改、返工會造成很大的工期及經濟損失，這是很多項目都很難解決的事情。通過BIM軟件將各個施工階段施工現場所有臨時設施及道路、材料堆放場地、加工場地全部建立模型，再考慮各個施工階段臨時設施及道路的更改，通過3D模型可以直觀地發現哪些布置不合理，從而加以修改，這樣就可以大大減少因為前期考慮不周全而造成的工期及經濟損失[5,6]。

在前期項目東大門周邊臨時建筑施工過程中，由于沒有考慮周全，很多臨時建筑施工完成后發現有問題又拆掉，這給項目造成了不小的經濟及信譽損失。

如果在開工前，將施工現場臨時設施、臨時道路、材料堆放場地、加工場地等建立BIM信息模型，通過三維模型，應該可以發現大部分問題。

5 BIM技術在重難點施工部位交底中的應用

有時對工人進行一些復雜節點的交底時會顯得十分困難，他們可能不懂CAD甚至不會看圖紙，很難理解你的意思。針對這種情況就可以通過建立BIM信息模型進行圖紙中復雜節點施工交底，直觀地告訴工人如何進行施工，工人們如同來到施工現場看到成品，一說即懂，通過BIM模型，使交底變得容易，同時工人在施工過程中出錯的概率也大大降低[7,8]。

蕪湖僑鴻塔樓底板8 000 m3大體積混凝土澆筑前的技術交底，初次采用BIM信息模型（圖3），采用模型交底效果比預計的要好，工人也反應有這樣的模型將更容易理解交底的內容，在澆筑過程中工人均按照交底施工，經過2天3夜的時間，順利澆筑完成。

圖3 蕪湖僑鴻大體積混凝土澆筑交底模型

6 BIM技術在鋼結構深化設計、預制件加工中的應用

通過建立BIM信息模型進行鋼結構深化設計（圖4），以一種直觀的三維模型（效果圖）與業主、設計、分包單位溝通洽商，這樣不僅可以提高工作效率，可以提高洽商成功的概率，還可以通過建模發現設計不合理部位，及時與設計院溝通解決。

通過建立BIM信息模型，對預制件進行建模和深化設計，然后把這些3D模型通過圖片的形式轉交給鋼構件加工廠，這樣可大大減少加工構件錯誤率，從而達到節約工期、成本的目的。

蕪湖僑鴻項目采用BIM軟件中的tekla進行深化設計，建模過程中發現設計不合理部位6 處，其中4 處及時通知了設計院進行更改，還將復雜節點的模型（圖5）通過圖片形式移交給鋼結構加工廠，大大減少了構件加工錯誤率。

圖4 鋼結構深化模型

圖5 鋼結構深化復雜節點模型

7 BIM技術在方案評選中的應用

通過建立BIM信息模型，將方案中需施工模型通過三維模式展現在眼前，還可以模擬施工，這樣就可以從外觀、施工難度、施工條件等通過綜合考慮來確定最佳方案，這可以解決在施工中某項工作有兩個或幾個方案通過想象力很難抉擇的問題。

蕪湖僑鴻塔樓外框16 根圓管柱筒內均澆筑C60自密實混凝土，為了滿足工期需要，圓管柱可能會在離樓板十幾米高的地方澆筑混凝土，那么安全就是個問題。經項目部研究，決定采用固定便捷式架體作為安全防護，但是對設計的2 個加工方案（圖6）意見不統一，項目部通過建立BIM信息模型，使方案模型一目了然，因而很快地決定了加工方案。

圖6 圓管柱混凝土澆筑操作平臺2 個方案模型

8 BIM技術在碰撞檢測中的應用

無論是土建還是機電安裝的設計中，總會有一些設計考慮不周全而發生碰撞的情況，特別是機電安裝的復雜管線排布、設備房等地方往往會存在管道碰撞，如在施工過程中發現管道碰撞，再通過設計變更更改管道線路，不僅耽誤工期，而且影響整體布置。

通過BIM軟件可將水、電、暖通等建立模型，通過碰撞檢測，找出碰撞部位，提前與設計院溝通。蕪湖僑鴻項目在地下室及裙房施工階段，發現多次安裝要在型鋼梁上開孔、預應力要在型鋼梁或是型鋼柱上開孔、鋼筋無法從型鋼柱中穿過也要開孔（圖7），開這些孔首先要與設計院溝通，設計院同意后，監理才會允許開孔，由于這會影響到下一道工序的施工，所以這不僅會給項目帶來經濟損失，還會帶來工期損失。

另外，很多安裝管道開孔過大需要加強，但是現場不具備加強條件，最后無法開孔，只能更改管道線路。后期由于采用BIM軟件建模，加強安裝、鋼結、土建等各單位之間的溝通，很好地避免了在型鋼梁和型鋼柱上的開孔，讓開孔在加工廠加工完成（圖8）。

圖7 在型鋼柱上開穿筋孔

圖8 后期型鋼梁管道孔

9 BIM技術在投標中的應用

三維渲染效果，給人以真實感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型可以通過3dMax進行渲染，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業主更為直觀的宣傳介紹并可向業主展示公司強大的技術力量，提升業主對公司的信任度，從而提高中標率，如圖9、圖10所示。

圖9 合肥安醫附院投標模型

10 結語

BIM的生命力是整個項目周期，為可行性研究階段、設計階段、施工階段與運營維護階段帶來了巨大的利益優勢，如實現多個系統的設計協作、提高設計質量、靈活應對設計變更、提高可施工性、施工前改正設計錯誤與漏洞、利用三維施工模型優化施工方案、實現預制加工工業化等。

雖然我們學習及應用BIM軟件時間不長，對軟件也不精通，很多功能都還不會使用，但是BIM軟件強大的各方面功能已令項目部技術人員十分震撼，只要公司和項目部堅持對BIM軟件的投入和使用，那么BIM軟件帶給公司的將是巨大的收獲。