高層建筑防火監督中BIM技術的有效應用探討

作者簡介：張二月（1988-），男，漢族，河南鄲城人，本科，講師，研究方向：電子信息。

基金項目：本文系2023年度河南省高等學校重點科研項目（項目編號：24B560010）；河南應用技術職業學院青年骨干教師資助項目（項目編號：2022-GGJS-D001）的成果。

摘要：隨著我國城鎮化進程的不斷加快，高層建筑如雨后春筍般涌現。在此背景下，人們對于高層建筑消防安全問題的關注度不斷提高。BIM作為一種集成設計與管理技術，在促進高層建筑防火監督工作開展、提高高層建筑消防安全等級以及降低高層建筑火災風險方面展現出了巨大作用。基于此，本文就高層建筑防火監督中BIM技術的有效應用進行了探討和分析，以期能夠給相關人士提供一些借鑒和參考。

關鍵詞：高層建筑；防火監督；BIM技術

消防問題關系著人們的生命以及財產安全。在城鎮化發展背景下，我國高層建筑不斷增多，但是隨之而來的火災隱患卻不容忽視。高層建筑火災有著疏散難度大、救援難度高等問題，一旦發生火災往往會產生非常嚴重的后果。如何運用有效的技術手段來開展高層建筑防火監督工作成為一個社會性的話題。近年來，BIM技術的出現也為高層建筑防火監督工作的高質量開展提供了新的機遇。作為一種集成設計和管理工具，能夠為高層建筑防火性能的提升提供新的思路和方法。因此，在新時期積極探討高層建筑防火監督中BIM技術的有效應用策略勢在必行。

一、高層建筑火災特征分析

對于高層建筑火災來說，作為一種特殊的火災類型，有著極大的挑戰性和鮮明的特點。不但威脅到人們的生命與財產安全，更影響著整個社會的安全與穩定。具體來說，高層建筑火災主要有以下幾點特征。

（一）疏散難度大

高層建筑往往擁有較高的人口密度，這也使得其在發生火災之后，很難快速疏散人群?？梢钥吹剑邔咏ㄖ话阍?0層以上，安全出口的寬度以及數量等往往難以滿足短時間內的大量人口疏散需求。尤其是在居住人口密集時段發生火災后，疏散通道往往會出現嚴重堵塞的情況，給人員疏散工作帶來巨大挑戰。同時，高層建筑中居住著一些行動不便或者身體殘障的居民，他們的疏散將更加困難。

（二）救援難度大

高層建筑火災救援工作也有著較高的難度。高層建筑樓層較高，一旦發生火災，普通的消防車水帶長度以及水泵壓力等往往沒有辦法直接滿足其消防滅火需求。與此同時，救援設備在使用時也存在一定的局限，受設備狀態、技術人員操作水平等因素的制約，部分高層建筑的特殊結構也會對火災撲救行動造成一定困難。

（三）受環境因素影響大

在高層建筑火災中，環境因素影響深遠。環境因素主要包括自然環境因素和社會環境因素。自然環境因素中的風力和風向直接影響火勢蔓延速度和走向，強風還會迅速擴大火情，極有可能引發跳躍式燃燒，造成難以控制的結果；社會環境因素如高層建筑周圍的交通和基礎設施也會在一定程度上影響救援效率。具體來說，如果救援時附近交通擁堵，會大大延誤救援時機，造成不可估量的后果。

（四）受蔓延速度影響大

高層建筑往往人口密度偏大，可燃物數量偏多，如家居裝飾、紙張布料等，火勢蔓延速度快，撲救難度也隨之提升。在高層建筑中具有電梯井、管道井等建筑結構，火災可能會隨著這些垂直通道迅速向上蔓延，形成立體火災，增加救援難度。

二、高層建筑消防的安全隱患

高層建筑功能需求多樣，建筑結構特殊，往往隱含著諸多消防安全隱患，就以下兩個主要方面進行闡述。

（一）設計不達標帶來的消防隱患

第一，疏散通道設計難以滿足消防需求。高層建筑在設計時沒有考慮到疏散通道的數量和寬度，存在疏散通道數量稀少、通道狹窄等問題，在緊急情況下疏散不及時可能會造成人員傷亡。第二，消防配置不過關。要求高層建筑內的消防設備（如滅火器、煙火探測器等）配置得當，數量充足，反之則無法在發現火災時及時撲滅，從而造成嚴重后果。第三，建筑結構設計存在缺陷。建筑結構要足夠穩固才能防止火災蔓延，保障人員安全，不合理設計會為火災時結構受損埋下隱患，從而影響建筑整體的穩定性。

（二）裝修材料不合理加劇火災風險

在裝修材料的選擇上，高度易燃屬性的材料（如木材、布料等）在火災中會迅速燃燒，并加速火勢蔓延。部分建筑材料在燃燒時會產生有毒有害氣體和濃煙，對人員身體造成傷害，甚至造成窒息的危險，降低可見度，大大增加了疏散和救援難度。此外，裝修過程中也存在著一定的安全隱患，一些建筑工人在裝修過程中忽視了安全問題，在裝修過程中時常發生亂接電源、明火作業等現象，埋下巨大火災隱患，嚴重影響人們的身體健康和安全。

三、BIM技術以及其在高層建筑防火監督中的重要作用分析

（一）BIM技術概述

BIM也被稱為建筑信息模型，不是簡單的三維模型，而是一個蘊含大量建筑信息、集成多種專業于一體的數字化工具。很多建筑設計師、施工人員以及工程師等都能夠通過運用BIM技術進行共同協作，從而實現建筑的信息化管理。這種技術的核心在于信息的高度集成和有效共享，能夠將一個復雜建筑的材料信息、成本信息、幾何信息等集中到一個模型之中，使各方參與者都能夠直觀、準確了解建筑的實際情況。

這種技術具有以下明顯的特點：其一，它是一種高度信息集成技術。BIM技術能夠將某一個建筑的所有信息集中到模型之中；其二，它具備可視化特點。通過BIM技術，可以根據各種信息，生成一個具體的三維建筑模型，在一定程度上能夠幫助建筑師、工程師以及施工人員直觀了解建筑的具體形態以及構造特點，方便他們工作的順利開展；其三，它具備強大的協同性。BIM技術能夠將各種信息集中在一個模型之中，并且為各個專業團隊提供一個協同的工作平臺，使不同團隊中的工作人員能夠在同一個模型中進行工作，從而提升工作效率；其四，它還具備模擬性特點。BIM技術能夠對各種建筑進行有效模擬，如進行能耗模擬、日照模擬等，通過這種方式，幫助建筑設計師、施工人員提供最優的設計和施工方案，提升建筑的設計質量和施工質量，為廣大用戶提供優質服務。

（二）BIM技術在高層建筑防火監督中的運用意義

1.優化防火設計方案

利用BIM技術的優勢，設計者能夠在設計初期就對建筑的防火性能進行模擬，并且在此基礎上進行不斷優化和升級，從而提升高層建筑的整體防火性能。通過模擬火災發生時的煙霧擴散情況、溫度分布情況等，設計者能夠及時發現建筑設計中潛藏的安全隱患，并對建筑設計方案進行及時優化和調整，以此提升高層建筑的安全性。此外，還可以利用BIM技術的優勢，幫助設計師設計出最科學的疏散通道，確保一旦發生火災，建筑中的人員能夠迅速進行疏散，避免發生安全事故。

2.提高施工質量和施工效率

通過運用BIM技術，施工人員能夠對建筑項目的整體施工進行精細化管理，極大提升施工速度和質量。施工人員可以將圖紙和施工進度導入到BIM模型之中，對施工情況進行模擬，從而能夠科學推斷出施工時間，從而幫助施工人員對整個建筑項目進行科學有效的管理，確保項目按時完成。與此同時，BIM技術有助于幫助施工人員及時發現當前施工中出現的問題，從而避免出現返工的情況，提高施工的整體質量。在防火監督領域，利用BIM技術有助于幫助監督人員更加充分了解施工進度和情況，進而保障施工工作的安全性。

3.提升運營管理效率

當建筑投入使用后，BIM技術也具有重要的應用價值。利用BIM模型，運營管理人員能夠更加全面、直觀了解建筑結構，并有效解決其存在的安全問題。在火災發生后，利用BIM技術有助于迅速判斷火災位置，并制定更加科學合理的救援策略。除此之外，利用BIM技術有助于更好進行防火檢查和維護，提高工作的整體效率。

四、BIM技術在高層建筑防火監督中的應用策略

（一）設備調整：實時更新布局

隨著科學技術的高速發展，BIM（建筑信息模型）技術成為建筑領域的重要工具。BIM技術在消防設施布局領域具有獨特優勢，將其應用到其中，有助于將復雜的工作以更加直觀、高效的形式呈現。首先，利用BIM的三維建模功能加強消防設施的局部平面建設。團隊成員可以在BIM平臺上查看相關信息，再進行后期編輯，從而完成更新和協同工作。這種高效的工作模式有助于保障消防設施布局工作的準確性，提高工作效率。其次，應用BIM技術能夠模擬消防通道與逃生路徑，尋求最佳的逃生途徑，在遇到險情的第一時間，使人員迅速、安全撤離。再次，BIM技術在計算管道流量、計算管網壓力方面具有重要的作用。根據建筑結構和管道系統的幾何信息，利用流體動力學公式，計算出管道流量，從而制定應急方案。BIM技術通過模擬管道網絡，并綜合考察管道的長度、速度和流量等信息，根據這些數據信息計算出管網壓力，為管道系統的設計提供參數。最后，在消防供電設備容量計算中，引入BIM技術有助于提高計算的精準度，利用復雜的計算公式，精準評估消防供電設施的基本功率和參數指標，從而保障供電設施應用能夠更加安全可靠。這樣有助于保障建筑物在火災情況下的電力供應穩定性，同樣也有助于提高對消防供電設施評估的準確性。

（二）技術交底：實現高效審批

在建筑審批和監管工作中，消防設施的技術交底工作較為繁瑣，會耗費更多時間。在以往的工作中，經過審批后的圖紙信息會交給消防監督工作者，他們投入大量的時間檢查消防設施。然而，在建筑物數量不斷增加、設計難度不斷加大的背景下，傳統審核方式的效率不高，監管人員的工作量較大。為此，需要在建筑項目工作中引入建筑信息模型（BIM），有效解決此類問題。首先，利用BIM技術構建建筑模型呈現出建筑的內部結構，將數據信息以模型的方式展現出來，以便于消防監督人員直觀了解建筑物信息，并有效做好設施布局，幫助相關人員制訂防火預警機制。其次，監管人員還能利用BIM技術準確評估建筑物的安全結構，及時發現出現的安全隱患。再次，BIM技術應在審批階段發揮重要作用，并為建筑管理提供更多的幫助和支持。BIM技術能消除審批中紙質文件的繁瑣步驟，進而提高審批成效。最后，建筑建設完成后，BIM模型詳細記錄了建筑的數據信息，有助于后期運行、維護工作的開展。

（三）軟件結合：FDS精準模擬

FDS火災模擬軟件主要涵蓋兩部分功能：FDS及SMOKEVIEW。FDS是一項核心技術，它是對建筑結構的精準計算和定位工具。SMOKEVIEW是FDS計算結果的后續處理程序，它不僅能夠分析出著火點位置，還能分析出火勢詳情。現階段，FDS軟件在高層建筑火災場景模擬的應用不斷增多，利用這一軟件提供的數據模型能夠為火災救援工作提供便利。防火監督人員借助虛擬現實軟件構建3D場景，并建立相應的模型，規劃人員逃生路徑，并且結合人員流動量制定方案，準確規劃疏散時間，保障整個疏散過程的可行性，使實驗數據更加翔實可靠。

（四）預案制定：系統疏散規劃

在制定緊急疏散預案期間，防火監督人員應利用現代化的工具和技術做好內部疏散規劃。防火監督人員應運用PATHFINDER軟件，將建筑內部的各類數據導入平臺，并生成多種疏散路徑，為疏散路徑方案提供多種選擇。該系統有助于構建合理、高效的疏散計劃。利用BIM技術展示人員疏散的過程是一項創新舉措，它能準確預測人員疏散的時間，并且在一定時間內完成疏散演練，從而為救援提供保障支持。PATHFINDER軟件的應用使消防救援人員充分了解建筑物的內部信息，并為疏散和救援做好妥善準備。這類工具的使用有助于更好應對問題，當出現緊急情況后第一時間作好準備。因此，在應急疏散預案的制定過程中，技術手段的運用是不可或缺的。從防火監督工作到消防救援工作，運用現代化技術手段能預測其潛在風險，保障建筑物安全。與此同時，這些工具的使用能夠為相關人員提供便利，使他們能夠更加精準、有效應對各類火災現象，解決實際問題。

結語

綜上所述，高層建筑防火監督作為保障城市安全的重要工作，將BIM技術引入到其中，有助于提高工作效率，提升工作的精準性。這就需要通過加強設施布局建設，提高審批效率，精準進行項目模擬，并進行系統的疏散和規劃，預防和應對高層建筑火災，保障人民的生命財產安全。未來，隨著BIM技術的不斷發展，高層建筑防火監督領域的研究會不斷深入，有助于提高城市的安全性。

參考文獻

[1]鄧曉莉.高層建筑消防隱患與防火監督的分析[J].消防界（電子版），2022（003）：008.

[2]徐盛夏.BIM技術在高層建筑防火監督中的應用研究[J].消防界（電子版），2023，9（12）：51-53.

[3]王國祥.BIM技術在高層建筑防火監督中的應用研究[J].工程建設與設計，2022（22）：99-101.

[4]冷冬.高層建筑消防隱患與防火監督對策[J].今日消防，2022，7（01）：97-99.