BIM技術在超高層建筑中的綜合應用策略

摘要：現階段我國部分超高層建筑存在信息傳遞割裂和各參建方協同管理效率低等問題。鑒于此，以實際工程為依托，利用BIM技術可視化、模擬性和協同作業的優點，探索BIM技術在超高層建筑深化設計、碰撞檢查、模擬施工交底和物料追蹤中的應用，以期為類似超高層建筑BIM技術的應用提供工程借鑒。

關鍵詞：超高層;BIM;碰撞檢查;可視化;施工模擬

0" "引言

城市化的快速發展使得人與土地資源的矛盾更加尖銳，為緩解這一問題，建筑體量和建筑規模越來越大的高層建筑逐漸增多。于此同時，工程項目的設計和施工難度也相應增大。建筑信息模型（Building information model）由于具有三維建模、可視化和多部門溝通協調等優勢，近年來在建筑行業得到了廣泛的應用，并得到了很多從業人員的認可。

為推動我國建筑信息化、智能化施工管控模式的發展，諸多學者對此展開了大量研究。李鑫生等提出基于BIM的施工信息智能監測體系及智能監測管理功能架構，利用計算機技術、WebGL圖形開發了施工智能監測平臺，最終通過BIMFACE解決了BIM數據在網頁端的輕量化顯示[1]。丁少華研究了BIM技術在裝配式建筑設計、生產到施工全產業鏈項目管理組織架構、數據傳遞機制及工作流程，為類似工程項目管理提供了借鑒[2]。胡振中等結合BIM和數據驅動技術，研究了智能運維管理的方法，實現了基于BIM的動態運輸信息管理，有效減少了運維人員負擔，提高了運維數據價值[3]。鐘煒等系統論述管廊交互設計流程與系統管理體系，并結合BIM技術構建設計與協同管理平臺，探索智慧城市建設中協同設計新模式[4]。

以上研究為超高層建筑BIM技術設計和施工提供了理論依據和設計思路，但現階段，我國部分超高層建筑仍然存在信息傳遞割裂和各參建方協同管理效率低下等問題。鑒于此，本文在上述研究的基礎上，探索了BIM技術在超高層建筑中應用思路，可為類似超高層建筑BIM技術的應用提供工程借鑒。

1" "工程概況

某超高層建筑為地下2層，地上36層工程，設計高度為160m，并設有大量裙房和地下車庫。結構形式為矩形鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒，設計使用年限為50年，抗震設防烈度8度。超高層建筑結構具有型式復雜、結點交叉多、各專業交互強等特點，由此導致超高層建筑施工時存在諸多缺陷。鑒于此，本文利用BIM技術解決超高層建筑設計和施工中存在的缺陷。

2" "BIM技術特點及整體方案設計

2.1" "BIM技術的特點

BIM技術在建筑領域具有卓越的性能，自引入我國以來就得到了政策的大力支撐，并得到了廣泛應用。BIM技術的主要特點如下：

2.1.1" "可視化

BIM技術根據設計圖紙可以建立三維建筑模型。當前BIM建模主要停留在反向設計階段。雖有部分建筑圖紙采用正向設計，但僅停留在小規模的建筑設計中，為此還需要進一步對軟硬件進行優化。采用BIM技術三維建模形成的建筑實體，可以直觀展示在工程相關人員面前，具有更優的交互性。

2.1.2" "模擬性

BIM技術可以采用4D模擬技術實現建筑施工組織和施工過程的展示，具有實現良好的反饋性和互動性。

2.1.3" "協調性

BIM技術可以利用協調管理平臺實現參建各方的信息更新和信息共享，同時避免了不同專業直接設計信息不暢引起的設計誤差和錯誤，在安全性方面發揮出重要作用。

2.2" "基于BIM技術的整體方案設計

為保證BIM技術能夠在工程中順利合理的應用，工程項目開始前需根據工程特點，制定出切實可行的BIM工作流程與實施進度，從而使得BIM建模、深化設計和現場施工三者之間高效銜接。

施工過程中，利用BIM技術三維建模的特點，對建筑結構進行平縱面布置，同時進行圖紙設計關鍵參數的校核與優化。高層建筑中管線與預埋件錯綜復雜，施工前按照設計圖紙進行建筑結構之間的碰撞檢查，可防止因設計誤差引起的返工現象出現。

同時針對工期進度要求，BIM技術可對項目施工過程進行輔助設計與4D進度模擬，根據演示結果，尋求工期優化策略。可針對工程項目重難點進行動畫施工交底，加深現場施工人員對工程的理解。圖1為BIM技術綜合應用整體設計方案。

3" "BIM綜合應用

3.1" "施工圖綜合會審和深化設計

超高層建筑相較于常規建筑結構更加復雜，結構構件更多，故需對其進行更精細化、更優協同性深化設計。深化設計過程中，涉及業主、設計院、施工單位等諸多參建單位的信息，傳統設計時由于溝通不及時，導致信息不統一、信息混亂現象時常發生。

為解決以上問題，本文建立BIM信息綜合管理平臺，參建各方的信息可在平臺上共享、討論和記錄，可以很大程度減少信息混亂帶來的設計誤差。BIM搭建好模型平臺以后，將模型信息導入進行歸納整理，便于各專業深化協同作業。

3.2" "施工階段碰撞檢查

BIM模型將各專業結構置于同一模型中，按照工程實際尺寸建立模型，可以將傳統CAD設計中忽略的部分充分展示，從而更加直觀暴露模型存在的細節和深層次問題。同時利用BIM技術，在虛擬三維環境中，借助計算機平臺進行管線與周圍結構構件的碰撞檢查，可大幅提升管線設計缺陷。

采用BIM技術構建的全局三維模型，可以在模型任意截面剖切大樣及軸測圖大樣。這種方式可以更加清晰的檢查設計缺陷和設計意圖，減少各專業協調設計產生的誤差，且能夠對管線標高進行全面精確定位，精確控制凈高及吊頂高度。圖2為管線BIM碰撞檢查優化設計過程。

3.3" "可視化模型指導現場施工

將BIM結構按照建筑、結構、排水、電力等進行分拆，放入便攜式移動設備，可以方便工程管理人員，對施工現場建造過程的瀏覽與管理，優化指導工人施工。對于復雜的安裝方案，采用BIM技術制作的施工動畫在現場進行播放展示，可使工人可以更直觀觀察到結構之間關系和待施工方案的工序。對于施工完工的部位，可以利用BIM模型在現場進行比對，檢查施工效果。BIM可視化指導如圖3所示。

3.4" "施工組織模擬

使用BIM技術可以按照施工工序，對施工關鍵緩解進行可行性模擬。對于采用新工藝的施工方案或者現場平面布置，利用BIM可視化特點，可以對方案和人材機布置位置進行合理性分析，提高實際施工的可行性。

使用NAVISWORKS可以對施工全過程施工組織進行模擬，項目管理人員能夠十分直觀的了解整個施工安裝過程中的重難點，便于對初步設計方案進行優化和改善，提高施工效率和施工安全性。圖4為泵房安裝施工模擬示意圖。

3.5" "施工進度優化

可利用深化設計后的BIM模型，針對本工程制定的施工組織、施工進度計劃等，對整體項目進行4D施工模擬及局部施工工藝模擬。可通過生動形象的動畫來探討施工的合理性，并對不合理的地方及時做出優化調整方案。相當于在項目實際建造之前，對整體施工過程進行了一次彩排。同時也讓項目相關人員直觀地了解了項目的整體施工進度及工藝流程，為實際施工過程奠定了堅實基礎。

3.6" "BIM算量計價

采用revit模型建立的三維模型，可將數據導出至廣聯達算量軟件中，與當地定額標準相結合，可實現整體算量計價。同時revit模型還可根據工程進度實現實時算量計價。此外，revit使用的共享參數，可將建筑材料信息附加于模型上，實現自由檢索和查詢統計，方便管理。

3.7" "物料跟蹤

將BIM模型中的物料加上對應的ID編號，通過ID編號和構件尺寸自動生成物料加工清單。加工廠可按照尺寸進行加工制造，并貼上對應的編號標簽。根據工程進度進行運輸和安裝管理，可保證物料的即時供應及正確安裝。圖5為結構ID編號和物料清單。

3.8" "基于BIM模型的機電綜合管道及綜合管道留洞設計

根據規范要求和施工工序工法的要求，對安裝工程BIM建造模型進行深化設計，有利于更好的指導安裝工作，使其滿足安裝精度。對機電綜合管道和洞口留置等隱蔽位置進行精細化設計，可避免留置不當引起的施工誤差。同時可根據BIM建模形成的空間位置關系，觀察洞口留設和管道布置是否符合設計規范和實際情況。

3.9" "基于BIM技術的設備調試與能源監測

Revit軟件中可以通過族參數控制設備的型號，通過不同參數的對比，可以實現設備的優化調整，如風系統中風管、風速和風口參數的調節。風口的風量大小為風口尺寸和風速大小乘積，風口實際風量大小為各測試點風量的平均值。根據設計值與實測值的差異，可設計出風量優化形式。同時將監測點風量大小導入BIM系統，則可以隨時查閱各設備的運行參數，實現相關能源的監測和調試。

3.10" "建立BIM產品標準庫

為便于現場工作信息的錄入，可以采用移動終端（ipad）的錄入方式。在移動設備中預裝信息處理軟件，現場工作人員只需正常開展檢查驗收工作，將記錄信息錄入到終端設備。設備能夠自動根據信息和程序，生成檢查記錄表式，并將信息上傳至服務器中。

基于掃描數據的基礎上，可將日常管理工作與模型相結合。現場管理人員可以將各階段現場信息集中錄入，通過數據管理和處理可以反映到全景模型中進行直觀地展示。可在以上基礎上建立專用的數據庫，將掃描模型以及過程中產生的工作數據集中進行管理。

3.11" "運營期物業管理

BIM信息模型能夠將設計、施工、運維期間各階段數據積累整合，故工程項目全過程都可以產生巨大價值。在工程建設過程中，要加強對模型信息的更新，以便在工程竣工時呈現全面最終的BIM模型。同時可以在項目運維期間協助物業部門進行工程項目的管理，如記錄設備安裝、修理的時間和型號，以更加準確的記錄各責任人，實現更優的物業管理。

4" "結語

城市化的快速發展使得人與土地資源的矛盾更加尖銳，為緩解這一問題，建筑體量和建筑規模越來越大的高層建筑逐漸增多。于此同時，工程項目的設計和施工難度也相應增大。建筑信息模型由于具有三維建模、可視化和多部門溝通協調等優勢，近年來在建筑行業得到了廣泛的應用，并得到了很多從業人員的認可。

現階段我國超高層建筑仍存在信息傳遞割裂和各參建方協同管理效率低下的問題。鑒于此，本文以實際工程為依托，利用BIM技術可視化、協調性和模擬性等特點，探索了BIM技術在超高層建筑設計、施工中的應用思路，以期為類似超高層建筑BIM技術的應用提供工程借鑒。

參考文獻

[1] 李鑫生，鄭七振，吳露方，等.基于BIM-UnityWebGL的施工信息智能化監測系統關鍵技術研究[J/OL].工業建筑：2021.1-15.

[2] 丁少華.基于BIM的裝配式建筑全產業鏈項目管理模式研究[J].建筑經濟，2021，42（8）：67-71.

[3] 胡振中，冷爍，袁爽.基于BIM和數據驅動的智能運維管理方法[J/OL].清華大學學報（自然科學版）：1-9[2021-10-26].

[4] 袁云霞.BIM技術在裝配式建筑深化設計中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2021（9）：100-101.