BIM技術在超高層建筑施工中的整合應用研究

王立泰

（甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在當前城市土地資源愈發緊缺的情況之下，超高層建筑逐漸成為當前我國城市建設過程中的重點項目，但是由于超高層建筑其本身工程量巨大，實際施工工序較多等各方面原因，導致施工過程、質量以及進度控制存在較大難度。而BIM技術的應用，則能夠實現對于超高層建筑施工的全過程管控，對于保障施工質量、進度、技術應用效果等多個方面有著積極作用，并且在當前超高層建筑施工項目當中已經得到了廣泛應用。因此，加強對于BIM技術在超高層建筑施工中的整合應用研究是十分有必要的。

1 超高層建筑優勢

超高層建筑是在當前城市土地資源極度緊缺的情況下而發展起來的一種建筑形式，但是超高層建筑的優勢卻不僅僅在于節約用地、垂直發展這一個方面。除此之外，超高層建筑還具有以下優勢和優點：第一，采光較好，基于超高層建筑其本身層高較高，因此采光十分優良，而且超高層建筑的視野也相對較好，能夠為房屋使用者提供良好的環境，同時良好的采光還能夠給人以愉悅的感受。第二，有助于提升城市形象，超高層建筑作為現代經濟、科技的產物，能夠成為展示當前城市經濟水平和發展水平的重要標志，很多超高層建筑都能夠作為城市地標性建筑，因此有著提升城市形象，甚至國家形象的作用。第三，提高生活和工作的舒適度，超高層建筑不僅視覺景觀較好，而且濕度小，由于樓層較高，因此遠離汽車尾氣等，空氣質量也相對較好，還能夠遠離噪聲污染，為人們生活和工作提供良好的環境。第四，促進科技進步，超高層建筑的發展與土木建筑工程學科中的各個專業領域的發展水平都有著密切的關系，例如機械工程、材料科學、計算機科學等，因此超高層建筑的發展也帶動了很多科技的發展。

2 超高層建筑施工特點

第一，工序較多，超高層建筑施工不僅包括土方施工、鋼筋混凝土施工、模板施工，還包括管線敷設安裝以及裝修施工等，而且這些工序實施的過程中，還可能存在交叉作業的情況，因此施工協調相對較為復雜。第二，工程量大，相較于普通建筑工程而言，超高層建筑的面積、體積較大，因此工程量相對較大，同時所需要的材料、機械設備以及施工人員等都較多，需要進行施工準備的工作也較大。第三，施工周期長，通常情況下，單棟高層建筑施工工期為2～4年，而超高層建筑的施工工期要相對更長，而且需要過冬，因此施工工期十分緊張，對于施工技術措施、工序安排等都有著較高的要求。第四，地基基礎較深，為保障超高層建筑的質量和穩定性，其地基基礎較深，基坑支護也更為復雜。第五，高空作業較多，超高層建筑施工過程中，垂直運輸量較大，而且高空作業較多，需要安排好相應材料、設備以及人員的垂直運輸，同時為保障施工安全，還需要做好相應安全防護措施，對于安全防護要求較高。第六，機械化多，超高層建筑樓層數較多，為進一步提升工程的進度，就需要利用大量的機械化設備展開施工作業，因此如何協調好不同工種、工序之間的交叉作業就成為機械作業過程中的重點內容，同時還應保障機械施工技術水平和施工安全。

3 BIM技術在超高層建筑施工中的應用優勢

BIM技術能夠實現項目物理以及功能特性的數字表達，同時BIM技術也能夠實現信息資源的高效共享，為建筑施工全過程決策提供相應數據參考和依據，并且在項目實施的各個階段還能夠借助BIM技術實現信息的錄入、提取和修整等，以此充分反映施工推進情況。BIM技術在超高層建筑施工中的應用優勢主要體現在以下三個方面。

第一，推動CAD技術應用。運用BIM技術能夠實現對于建筑信息的數字化轉變，并創建建筑信息模型，有助于解決工程設計過程中的問題，二維設計圖紙在當前建筑工程中仍然有其自身的優勢，但是實際應用過程中，面臨著很多限制和問題，而BIM技術的應用能夠通過格式轉換，進一步簡化CAD的應用，同時擴大CAD的應用范圍。

第二，提高建筑施工質量。BIM技術的應用能夠實現對于建筑施工各個階段、各個專業的信息集成，將相應技術與生產進行有效連接，以此實現對于整個施工過程的管控，通過BIM技術能夠有效解決傳統施工管理模式下，相關數據信息精度較低，施工效率較低的問題，通過施工模擬進而明確實際施工過程中可能存在的問題，實現對于施工方案的優化調整，以此保障施工質量。

第三，提高工程綜合效益。BIM技術的應用能夠實現對于施工質量、施工進度以及施工成本的有效管控，通過前期虛擬施工，減少施工過程中出現的問題，或者返工情況，以此實現進度、質量和成本控制，進而給業主創造更大的利益，提升工程整體效益。

4 BIM技術在超高層建筑施工中的整合應用

4.1 虛擬施工管理

虛擬施工管理就是指在施工之前，通過BIM技術對施工現場進行模擬，以此解決施工組織設計以及施工現場當中可能存在的各種問題，通過事前管控，進一步確保施工過程順利推進。虛擬施工管理主要包括以下幾個方面內容。

第一，施工場地布置。基于超高層建筑實際情況，施工場地的布置是隨著施工進度的改變而不斷變化的，主要是為了能夠為施工提供便利，而傳統的二維設計無法滿足這種動態需求，因此需要使用BIM技術，以及相關場地管理軟件，實現對于現場布置方案的三維模擬，包括材料堆放、貨運路線等多個方面的模擬。

第二，復雜施工方案設計。以超高層建筑鋼結構施工為例，借助BIM技術能夠實現項目施工立體化設計和布置，以此全面了解該設計方案的實際情況，并通過BIM技術實現對于鋼結構安裝施工過程的仿真模擬，明確實際施工流程，并對模擬施工過程中存在的問題進行優化和解決，減少后續施工過程中可能存在的問題，降低返工等情況出現的概率，進一步保障工程質量，合理控制施工進度。管線綜合排布的漫游效果圖如圖1所示。

圖1 漫游效果圖

第三，關鍵工藝展示。由于超高層建筑施工難度較大，施工工藝復雜，為保障施工質量效果，需要對關鍵工藝進行展示，并實現工藝的優化。對此，可通過運用BIM技術構建關鍵工藝模型，并借助相應動態觀察工具，對實際施工過程進行動態模擬和碰撞實驗，以此進一步提高施工精度，確保工程質量。

第四，土建主體結構施工模擬。對此需要使用相應建模軟件，構建BIM模型，然后對整個模型進行綜合評估和分析，進而構建單位施工模型，實現對于施工組織設計的進一步調整和優化，保障施工工序的合理性，進而確定相應施工方案、進度計劃等。然后根據進度計劃，對施工過程展開演示和模擬，為后續施工奠定良好基礎，進而達到提升施工效率，保障施工質量的目的。

4.2 深度優化設計

超高層型鋼混凝土作為建筑施工的主要結構，在實際應用BIM技術進行優化設計的過程中應注意以下要點：第一，當出現柱縱向鋼筋與H型鋼梁翼緣相遇的情況時，需要將縱向鋼筋與套筒進行連接設計，然后將套筒通過焊接的方式與鋼梁翼緣連接；第二，在進行設計的過程中，若出現梁中鋼筋與圓鋼管柱相遇的情況，需要盡可能繞過鋼骨，在此過程中，可采用并筋的方式進行處理，但是對于規格為φ28 mm的鋼筋并筋數不能超過3，規格為φ32 mm并筋數不能超過2。除此之外，為保障鋼構件設計的合理性，還需要借助BIM進行碰撞檢測，并針對相關零件進行加工制造，BIM技術下得到的構件加工圖例如圖2所示。

圖2 構件加工圖例

4.3 施工技術交底

BIM技術能夠為整個建筑工程項目提供全面充足的信息數據，其中存儲了大量的工程信息，在實際進行施工技術交底的過程中，能夠快速從中提取出所需要的數據等，以此促使施工人員和技術人員全面了解詳細施工信息，進一步保障施工質量，確保施工順利推進。

4.4 材料質量管理

對于超高層建筑施工而言，其所需要使用的建筑施工材料較多、種類繁雜，施工材料質量對于建筑工程整體效果、質量以及安全性等有著直接的影響，因此加強對于材料質量的管控是十分有必要的。但是傳統人工管理方式，不僅工作量相對較大，而且需要消耗大量的人力資源，耗時也相對較長，而BIM技術的應用則能夠有效避免此類問題。BIM技術能夠實現對于材料質量當中各項參數的匯總，并將其與設計要求進行對比分析，能夠盡快發現材料質量問題，以此及時采取有效解決措施，避免對施工質量、進度等造成不良影響。而且還能夠實現對于材料合格證、質檢證等相關文件資料的保存和管理，便于相關管理人員進行信息調取和材料質量的管控，有效提升了材料質量管理的便利性。

4.5 施工進度管理

BIM技術在施工進度管理方面的應用過程，主要包括以下內容：第一，施工計劃與變更管理，通過構建完整的建筑信息模型，以及可視化的進度計劃表達方式，實現各專業、各部門對于施工進度建設情況的了解以及討論溝通，確保施工進度計劃按時推進，并在出現進度變更的情況時，能夠及時展開信息資源共享和計劃變更討論；第二，現場管理，借助BIM技術以及AR技術，能夠對現場施工信息進行形象化存儲、管理和檢索，使得在實際施工的過程中，相關施工人員以及管理人員能夠提前查看到工程結果，以此幫助相關人員預防和消除可能出現的錯誤問題。第三，施工材料管理，借助現有的施工現場數據信息，以及相應資源消耗的模型，計算出相關資源用量，并根據施工進度、時間等明確物資消耗情況，進而形成物資需求計劃，實現對于物資的動態管理，并為物資的采購、運輸等提供可靠支持，保障物資供應充足的同時，避免物資過度積壓，確保施工進度計劃能夠按時完成。

5 結束語

將BIM技術應用在超高層建筑施工當中，不僅能夠推動CAD技術的應用，提高建筑施工質量，還能夠有效提升建筑工程的綜合效益。在實際應用BIM技術的過程中，可通過虛擬施工管理，在施工前對施工場地的布置、復雜工序方案以及關鍵施工工藝以及主體結構施工等進行模擬和展示，同時還能夠對施工設計進行深化，支持施工技術交底、材料質量管理，以及施工進度管理。相信隨著對BIM技術的深入研究和應用探索，超高層建筑施工水平和質量將會得到進一步提升。