BIM技術(shù)在超高層建筑施工的整合應(yīng)用
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摘要：從超高層建筑施工的特點(diǎn)分析入手，依托工程實(shí)例，論述了bim技術(shù)在超高層建筑施工中的整合應(yīng)用。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)超高層建筑施工水平的提升有所幫助。
關(guān)鍵詞：超高層建筑；BIM技術(shù)；施工
1超高層建筑施工的特點(diǎn)
我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)超高層建筑進(jìn)行了如下定義：層數(shù)超過(guò)40層，且高度超過(guò)100m的建筑。超高層建筑之所以能夠在近些年獲得快速發(fā)展，與其自身的優(yōu)勢(shì)關(guān)系密切，如采光好、節(jié)約用地等等。由于超高層體量大、層數(shù)多，從而給施工增添了一定的難度。超高層建筑的施工特點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)方面，即大、高、多。
1.1工程量大
與高層建筑相比，超高層建筑的工程量是其兩倍甚至三倍，在整個(gè)施工過(guò)層中，除了要使用大量的材料之外，還有各種施工機(jī)械設(shè)備，不僅采購(gòu)量大，而且還要有充足的人力作為保障。
1.2工序多
在超高層建筑施工中，工序非常繁多，如地基土方開(kāi)挖、樁基礎(chǔ)、鋼筋、模板、混凝土、給排水、電氣安裝等等。很多作業(yè)需要在高空完成，為保證施工過(guò)程的安全性，必須投入多種多樣的安全防護(hù)設(shè)施。
1.3要求高
由于超高層建筑本身所具有的特殊性，從而使其對(duì)施工質(zhì)量的要求非常高，除了防水、抗震之外，還要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以，幾乎所有的施工都必須依據(jù)較高的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。
2BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的整合應(yīng)用
2.1BIM
技術(shù)的特征BIM是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱，該技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。BIM具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性以及優(yōu)化性等特點(diǎn)，可將其特征歸納為以下幾個(gè)方面：一是可使多個(gè)專業(yè)在同一個(gè)模型中協(xié)同工作；二是在模型中所有的信息之間存在相互關(guān)聯(lián)性；三是面向?qū)ο筮M(jìn)行模型構(gòu)建。
2.2工程概況
某建筑工程位于該市經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)中部，其中的B3#樓為綜合辦公樓，總建筑面積約為7.2萬(wàn)m2，采用的是鋼混框架-鋼混核心筒結(jié)構(gòu)。該建筑地上41層，地下3層，總高度為178.9m，是非常典型的超高層建筑。為確保該建筑施工的順利進(jìn)行，決定在施工過(guò)程中，對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用。下面就此展開(kāi)詳細(xì)論述。
2.3BIM技術(shù)在超高層施工中的整合運(yùn)用
2.3.1在施工圖紙校核中的運(yùn)用。BIM小組根據(jù)本工程的施工圖紙，對(duì)BIM模型進(jìn)行創(chuàng)建，據(jù)此對(duì)土建施工與管線安裝進(jìn)行碰撞檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，位于地下一層的噴淋管道與結(jié)構(gòu)梁之間發(fā)生碰撞，同時(shí)暖通空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)管也與結(jié)構(gòu)梁發(fā)生碰撞。BIM小組針對(duì)這一情況，提出優(yōu)化建議：對(duì)噴淋管道和風(fēng)管的施工標(biāo)高進(jìn)行修改，解決碰撞問(wèn)題。通過(guò)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行協(xié)調(diào)后，對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行調(diào)整，消除了其中存在的碰撞問(wèn)題，由此使得工程后續(xù)施工中的設(shè)計(jì)變更隨之減少。2.3.2在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在本工程中，BIM小組針對(duì)一些復(fù)雜的空間區(qū)域和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要目的是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行指導(dǎo)，確保施工有序進(jìn)行。a.凈空高度優(yōu)化。通過(guò)對(duì)管線敷設(shè)路徑的優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)管徑進(jìn)行合理變徑，同時(shí)，對(duì)局部位置處的結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行優(yōu)化，從而使豎向凈空高度達(dá)到了業(yè)主的需要，也為施工創(chuàng)造了便利條件。b.管線綜合優(yōu)化。對(duì)BIM模型三維可視化的優(yōu)勢(shì)加以充分利用，結(jié)合豐富的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，并在綜合考慮管線安裝順序及設(shè)備運(yùn)輸?shù)纫蛩氐幕A(chǔ)上，對(duì)管線的排布進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)。具體的優(yōu)化內(nèi)容如下：將給水管線與電纜橋架提升到同一個(gè)水平高度，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中給出的安全距離，對(duì)二者進(jìn)行分開(kāi)布設(shè)，對(duì)于垂直方向上的水管與橋架，后者布設(shè)在前者之上；在風(fēng)管頂部位置處，預(yù)留出可供電纜橋架與水管轉(zhuǎn)彎的空間，通過(guò)協(xié)調(diào)布置，使有限的空間得到最大限度地利用，為管線施工提供了有利條件。c.設(shè)備用房布局優(yōu)化。借助BIM模型，對(duì)本工程中主要設(shè)備用房中的設(shè)備、管線和各種附屬構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化布置，由此不但使設(shè)備用房的平面布局得到改善，而且還為施工提供了有利條件。2.3.3在技術(shù)交底中的應(yīng)用。BIM是一個(gè)非常龐大的信息模型，在BIM數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)著海量的信息，從這些信息中能夠快速提取出建筑工程中各個(gè)構(gòu)件的屬性情況，由此可使參與施工的人員更加全面地了解構(gòu)件的性質(zhì)、功能以及在結(jié)構(gòu)中的作用。不僅如此，將BIM模型與施工方案進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠生成4D施工模擬，在此基礎(chǔ)上，可組織參與施工的人員，借助多媒體可視化的方式完成施工技術(shù)交底，由此可使所有的施工環(huán)節(jié)及細(xì)節(jié)全部直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，這樣能夠使施工人員對(duì)作業(yè)過(guò)程有更加全面的了解，可以有效避免施工中各種問(wèn)題的發(fā)生。如，在本工程中，模板搭設(shè)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建模板搭建模型，然后在技術(shù)交底時(shí)，讓施工人員對(duì)整個(gè)效果圖進(jìn)行直觀觀看，不但提高了模板搭設(shè)的穩(wěn)定性，而且作業(yè)速度也隨之加快。除此之外，在腳手架等安裝工程的技術(shù)交底中，也可對(duì)BIM模型進(jìn)行應(yīng)用。2.3.4在材料質(zhì)量管理中的應(yīng)用。對(duì)于超高層建筑而言，材料的質(zhì)量是重中之重，如果施工中使用的材料存在質(zhì)量問(wèn)題，那么很可能引起無(wú)法控制的嚴(yán)重后果，輕則會(huì)影響到超高層建筑的結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，從而導(dǎo)致使用壽命縮短，重則可能會(huì)使建筑在外力作用下，如風(fēng)荷載、地震荷載等，出現(xiàn)傾倒。因此，必須對(duì)超高層建筑施工中的材料質(zhì)量管理予以高度重視。由于超高層建筑施工中使用的材料種類非常繁雜，如果采用傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方法，會(huì)耗費(fèi)大量的人力資源，并且工作效率較低。鑒于此，在本工程中，運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建材料質(zhì)量管理模型，據(jù)此對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行匯總，然后進(jìn)行比對(duì)，確保材料與設(shè)計(jì)相吻合。同時(shí)，可將材料的合格證、質(zhì)檢報(bào)告等，通過(guò)電子掃描的方式制成圖片，輸入到BIM模型之中，體現(xiàn)在材料使用部位上，便于管理人員讀取，由此使材料質(zhì)量管理變得簡(jiǎn)單方便。2.3.5在成本管理中的應(yīng)用。由于本項(xiàng)目是超高層建筑，施工成本相對(duì)較大。為此，在成本管理中對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。具體做法如下：對(duì)成本進(jìn)行核算的過(guò)程中，將工程量清單與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在模型中使所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別與具體的工程量數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，據(jù)此可對(duì)實(shí)際收入進(jìn)行快速核算。通過(guò)模型工程量及分包報(bào)量與合同中的價(jià)格進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際成本與預(yù)算成本的快速核算?；谶@一前提，BIM模型便能夠根據(jù)時(shí)間對(duì)比，完成整個(gè)項(xiàng)目的核算成本情況分析。同時(shí)，還能對(duì)比分析某一個(gè)成本項(xiàng)目的成本核算情況，從而為項(xiàng)目的成本控制提供詳實(shí)可靠的依據(jù)。依托BIM技術(shù)使該項(xiàng)目的成本核算與成本分析的工作效率獲得進(jìn)一步提升，也使成本得到了有效地控制。2.3.6在檢查驗(yàn)收中的應(yīng)用。為確保超高層建筑的整體質(zhì)量，在施工中通常會(huì)實(shí)行檢查驗(yàn)收制度，所有的施工過(guò)程均必須嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求檢查驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問(wèn)題的工序，必須及時(shí)進(jìn)行處理，否則不得進(jìn)行下道工序施工。由于質(zhì)量檢查驗(yàn)收的過(guò)程相對(duì)比較繁雜，并且任務(wù)較多，為提升工作效率，可對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，依托BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)檢查任務(wù)進(jìn)行分解，然后進(jìn)行層層落實(shí)，同時(shí)，將BIM模型與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，這樣可以省去檢驗(yàn)時(shí)攜帶圖紙及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等資料的麻煩，只需要攜帶移動(dòng)終端設(shè)備，便可快速完成質(zhì)檢驗(yàn)收，并將結(jié)果進(jìn)行記錄存檔，不僅減輕了工作量，而且還提高了工作效率，工程質(zhì)量也得到有效保障。
3結(jié)論
綜上所述，超高層建筑施工是一項(xiàng)復(fù)雜程度非常之高的工作，不但分部分項(xiàng)工程多，而且質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也比較高，這在一定程度上增大了施工難度。為使超高層建筑施工順利進(jìn)行，可對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用。通過(guò)BIM模型的構(gòu)建，對(duì)施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，由此不僅能夠提升工程質(zhì)量，而且還能加快施工進(jìn)度。
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作者：牛鵬 程麗媛 馬豹 單位：中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司