BIM 技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用分析

郭建莉，尚朝對(duì)

（德宏職業(yè)學(xué)院，云南 德宏傣族景頗族自治州芒市 678400）

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展以及施工技術(shù)的不斷提高，人們的日常生活中出現(xiàn)了越來(lái)越多的高層建筑。BIM 技術(shù)作為一種現(xiàn)代化信息技術(shù)，發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)，為建筑工程項(xiàng)目各階段的有效開展提供了信息依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了施工質(zhì)量和施工效率的雙重提升。高層建筑由于其層數(shù)高、工程量大等特點(diǎn)，施工難度較大。因此，在實(shí)際工程中，為保證高層建筑施工的有序進(jìn)行，可以引進(jìn)BIM 技術(shù)，利用BIM 技術(shù)可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)，為高層建筑結(jié)構(gòu)施工提供一定的技術(shù)支持。

1 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

BIM 技術(shù)是建筑信息模型（Building Information Modeling）的英文簡(jiǎn)稱。BIM 技術(shù)作為一種建筑設(shè)計(jì)軟件，能夠?qū)⑤^為粗略的傳統(tǒng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)變的更加高效、精細(xì)，對(duì)建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)幫助頗多。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)極大的推動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展。BIM 技術(shù)具有以下特點(diǎn)。

1.1 可視化

對(duì)于建筑行業(yè)而言，可視化在建筑業(yè)中的作用是非常廣泛的。在現(xiàn)在的建筑業(yè)中，通常會(huì)有一些關(guān)于設(shè)計(jì)方向的效果圖，為人們提供可視化的幫助，但是，這種幫助往往只是包含了構(gòu)件大小、位置顏色等信息，對(duì)其他方面的信息內(nèi)容包含不多，嚴(yán)重缺少了構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性，而BIM技術(shù)的可視化功能，就可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件間的互動(dòng)性和反饋性，消除2D 圖紙所不能反映出的構(gòu)件碰撞問(wèn)題，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，減少由于設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)誤而造成的返工的可能性，使項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)和實(shí)際建造的過(guò)程中都能夠在直觀可視的狀態(tài)下得到正確有效的進(jìn)行。

1.2 模擬性

BIM 技術(shù)的模擬性體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)施工的各個(gè)階段，通過(guò)對(duì)施工過(guò)程的模擬來(lái)提高施工質(zhì)量，優(yōu)化施工方案，降低施工過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)通過(guò)建立3D立體化的模型將設(shè)計(jì)方案直觀立體的展現(xiàn)出來(lái)，避免了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中個(gè)體與整體碰撞問(wèn)題的發(fā)生；在招標(biāo)階段，BIM 技術(shù)通過(guò)4D 施工模擬技術(shù)將3D 立體化模型與施工進(jìn)度相鏈接，建立4D 施工信息模型，即根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬來(lái)進(jìn)行最優(yōu)施工方案的尋找。在施工材料采購(gòu)階段，也能夠采用BIM 技術(shù)進(jìn)行模擬，通過(guò)建立模型將材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)體現(xiàn)出來(lái)，系統(tǒng)再根據(jù)施工實(shí)際情況，給出合理的材料采購(gòu)計(jì)劃，并將成本控制在工程預(yù)算范圍內(nèi)。

1.3 協(xié)調(diào)性

在建筑行業(yè)中，協(xié)調(diào)性起著重要的作用。結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，施工單位、業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位相互協(xié)調(diào)、相互配合，就顯得尤其重要。并且，由于高層建筑結(jié)構(gòu)的工程量巨大，很多建筑工程會(huì)采用分包的方式，若各分包單位不能及時(shí)就各種施工信息進(jìn)行有效的交流，容易存在施工不到位的情況。此時(shí)，可利用BIM 技術(shù)自身所具備的協(xié)調(diào)性特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行問(wèn)題的處理。BIM 技術(shù)可有效匯總各施工單位的施工信息，實(shí)時(shí)進(jìn)行信息交換，可以使建筑施工的準(zhǔn)確性得到保障。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)

在我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）中，對(duì)高層建筑進(jìn)行了如下定義：10 層及10 層以上或房屋高度大于28m 的住宅建筑和房屋高度大于24 米的其他高層民用建筑。高層建筑由于其樓層多、高度大，施工技術(shù)和組織管理復(fù)雜，除具有一般多層建筑施工的特點(diǎn)外，還具有以下施工特點(diǎn)。

2.1 工程量大、工序多、配合復(fù)雜

高層建筑施工工程量大、工序多，同時(shí)，土方、鋼筋、模板、混凝土等10 余個(gè)專業(yè)工種交叉作業(yè)，組織配合十分復(fù)雜。因此，對(duì)技術(shù)的要求也更加嚴(yán)格。

2.2 施工周期長(zhǎng)、工期緊

高層建筑單棟周期一般要經(jīng)歷2 ～4 年，平均2 年左右，結(jié)構(gòu)周期一般為3 ～10 天一層，工期長(zhǎng)而緊。為保證施工質(zhì)量，需要合理安排工序，并需要制定一定的安全防范措施保證施工的安全。若需冬、雨期施工，還需制定特殊的施工技術(shù)措施。

2.3 層數(shù)多、高度大，安全防護(hù)要求嚴(yán)格

高層建筑層數(shù)多，高度大，高處作業(yè)多，施工單位需做好各種高空安全防護(hù)措施，保證施工操作和地面行人安全，因此，投入的安全措施費(fèi)用也更高。

2.4 質(zhì)量要求高

為保證高層建筑結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)高層建筑施工質(zhì)量的要求很高，需滿足防水、抗震要求且擁有足夠的穩(wěn)定性。因此，土建、水、電、暖通、燃?xì)狻⑾赖牟馁|(zhì)和施工質(zhì)量要求都相應(yīng)提高。

3 BIM 技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)的發(fā)展和使用，為建筑行業(yè)提供了有效的幫助。目前，我國(guó)對(duì)BIM 技術(shù)的相關(guān)政策也在不斷地出臺(tái)更新，BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用涉及設(shè)計(jì)、施工、預(yù)算、管理等多個(gè)方面，本文主要就BIM 技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)施工方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述，具體內(nèi)容如下。

3.1 三維碰撞檢查（沖突檢測(cè)分析）

高層建筑建設(shè)中管線布置復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行電力電路、通信線路等大量管線的布設(shè)過(guò)程中，由于2D圖紙往往不能全面反映個(gè)體、各專業(yè)、各系統(tǒng)之間的碰撞可能，經(jīng)常會(huì)存在一些構(gòu)件碰撞問(wèn)題。因此，可以利用BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，減少乃至消除因設(shè)計(jì)原因造成的返工問(wèn)題。利用BIM 技術(shù)的碰撞檢查功能進(jìn)行沖突檢測(cè)分析后，施工人員可得到優(yōu)化后的3D 結(jié)構(gòu)方案，并根據(jù)3D 結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行施工模擬，可有效地提高施工質(zhì)量。

3.2 模擬施工

由于高層建筑結(jié)構(gòu)施工工程量大、工序多，故在實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的突發(fā)狀況。BIM 技術(shù)提供的虛擬施工平臺(tái)可以在計(jì)算機(jī)上模擬整個(gè)建筑施工過(guò)程，減少施工中突發(fā)狀況的發(fā)生。虛擬施工模型可以通過(guò)輸入該工程實(shí)際數(shù)據(jù)信息資料進(jìn)行整個(gè)施工過(guò)程的模擬以及施工方案的優(yōu)化等。模擬施工可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙中存在的錯(cuò)誤及時(shí)更正。并且，施工過(guò)程中存在著各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)，模擬施工可以對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，確定采用不同施工方案的可行性，并且確定各方案的模擬施工周期。同時(shí)，在模擬施工的過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)建筑施工過(guò)程中可能存在的質(zhì)量和安全問(wèn)題，減少施工過(guò)程中的突發(fā)狀況，更好地促進(jìn)施工的順利開展。因此，BIM 技術(shù)的虛擬施工應(yīng)用使專業(yè)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和施工進(jìn)度有了更全面的把控，更有利于施工質(zhì)量和施工進(jìn)度的保障。

3.3 4D 施工模擬

隨著建筑工程規(guī)模的擴(kuò)大，施工項(xiàng)目管理變得越來(lái)越復(fù)雜。而建筑工程施工本身就一直處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都只能重來(lái)，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)材料和人力資源，還會(huì)對(duì)施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生很大的影響。高層建筑的施工項(xiàng)目管理就尤其復(fù)雜，而BIM 技術(shù)提供的4D 施工模擬技術(shù)將3D 立體化模型與施工進(jìn)度相鏈接，建立4D 施工信息模型，即根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬來(lái)確定最佳施工方案，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理，使各個(gè)環(huán)節(jié)的施工進(jìn)度安全、有效地得到保障，使施工項(xiàng)目管理由復(fù)雜變得簡(jiǎn)單、有序。

4 結(jié)語(yǔ)

在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了虛擬施工和信息化施工管理，在進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全管理上實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化。并且，對(duì)工程技術(shù)人員而言，BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工過(guò)程的全面管控，保證了施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，使施工項(xiàng)目在動(dòng)態(tài)中安全、有序地進(jìn)行。同時(shí)，BIM 技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用改善了傳統(tǒng)高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的各種不良現(xiàn)象，將BIM 技術(shù)引入施工中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的不足，不僅使資源利用更加高效，而且施工數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度更高。綜上，BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化了高層建筑結(jié)構(gòu)施工的全過(guò)程，保障了高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的規(guī)范性，同時(shí)，促進(jìn)了我國(guó)建筑行業(yè)整體有序健康地發(fā)展。