摘要：針對高層建筑全生命周期中BIM技術的應用，從高層建筑前期規(guī)劃、勘察設計、招標應用、施工管理、竣工驗收、營銷策劃和后期運維等環(huán)節(jié)進行了分析，重點研究施工管理和后期運維中的應用，詮釋了BIM技術應用的主流方向和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：高層建筑;全生命周期;BIM技術

中圖分類號：F293 文獻標識碼：A

文章編號：1001-9138-（2022）05-0015-05 收稿日期：2022-04-02

作者簡介：曹智，天津國土資源和房屋職業(yè)學院組織部部長，副教授。

伴隨著我國踏上建設社會主義現代化強國的新征程，信息化技術與國民經濟各領域間的聯(lián)系更加緊密，建筑業(yè)也從傳統(tǒng)建造向智能建造轉型升級，BIM技術的應用將成為現代信息技術與傳統(tǒng)建筑技術有機融合的有效途徑，也成為智能建造技術的具體體現。本文以較詳細的BIM技術分析和高層建筑全生命周期中BIM技術應用進行分析，重點研究施工管理和后期運維中的應用，詮釋BIM技術應用的主流方向和發(fā)展趨勢。

1 BIM技術綜述

1.1 BIM基本概念

BIM全稱建筑信息模型（Building Information Modeling），是指工程項目規(guī)劃、建設、運營、維護的全周期相關信息數據為模型基礎，進行建筑信息模型建立，利用數字信息模擬仿真建筑工程項目全部真實信息。具體應用的描述包括兩個方面：一是BIM作為數據平臺，用于建筑項目前期規(guī)劃設計招標、中期建設管理驗收、后期運營維護保養(yǎng)的數字化信息管理;二是BIM作為管理工具，基于模型信息、大數據技術和網絡云技術，對項目進行綜合性的管理。綜上所述，BIM技術的核心技術是由電腦完成的三維立體信息模型所形成的數據庫技術，此數據庫包含的信息是從建筑工程規(guī)劃設計到建筑主體終結的全生命周期信息。

1.2 BIM技術作用

三維渲染，動畫展示。一是利用BIM技術將施工技術方案從書面轉化為三維立體直觀展示，生動呈現施工全過程和現場布局;二是對BIM模型進行三維渲染和動畫制作，提高標書質量、樹立企業(yè)形象，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，提升中標幾率;三是為企業(yè)宣傳提供虛擬現實素材;四是制作標準施工工藝動畫及技術交底動畫。

精度提升，快速算量。一是BIM數據庫的數據精度極高，可準確快速獲取施工項目各種數據信息，有效提升工程管理效率;二是利用BIM技術導入圖形算量軟件，可快速精準統(tǒng)計工程量，提高工作效率，有效避免錯算、漏算、重算等算量缺陷，有效控制工程計量與計價和工程總造價或工程結算總額。

精準規(guī)劃，避免浪費。一是BIM技術可以使現場管理人員快速準確獲取工程相關信息，精準制定人員和建筑材料使用計劃，為實現限額領料、消耗控制提供技術支撐;二是使項目精細化管理擺脫經驗主義，實現工程數據快速準確獲取，用以支持資源計劃。

多算對比，有效管控。BIM技術搭建的數據庫可對任何時點、任何部位、任何工藝上的工程信息快速獲取、匯總計算。通過對計劃工程量與實際工程量計算，通過對單項工程量與總計工作量計算，形成多種計算方法的全面科學對比，有效控制項目消耗與資金。

模擬施工，高效協(xié)同。一是應用BIM技術進行施工過程模擬，直觀快速展現施工方案及施工過程，將與施工過程有關的建設、施工、監(jiān)理等人員有效協(xié)同，共同了解掌握項目施工過程中的各種情況和重難點問題;二是動態(tài)反應按照計劃進度和方案的建造過程，減少項目質量和安全問題。

模擬碰撞，降低失誤。一是利用BIM技術所形成的三維可視化模擬施工動畫，在施工前進行結構構件或管道排布碰撞檢查，可大幅度減少真實項目施工階段出現的施工錯誤，避免返工;二是應用BIM技術對室內凈空進行優(yōu)化，利用模擬碰撞優(yōu)化后的管線方案進行施工，可最大限度提升市內空間。

深化設計，高效施工。一是針對BIM模型，可以實時進行復雜節(jié)點和復雜施工工藝的深化設計;二是利用BIM技術的可出圖性，可以隨時將三維深化設計合理的模型輸出成各類施工圖，高效完成施工工藝和結構構件的各項施建工作。

數據詳實，運維便捷。一是重點區(qū)域重要參數均融入模型，使建筑項目使用方能夠直觀掌握運維重難點;二是參數化大數據歸檔，便于建筑項目在使用過程中的故障排查、日常維護和改造提升。

2 BIM技術應用

高層建筑工程具有體量龐大、工藝復雜、施工困難、算量精度難控、維護多點并發(fā)的顯著特征。針對上述特征，能夠同時做到規(guī)避諸多不利因素，完成其全生命周期的有效控制管理，只有采取有效的智能建造技術才可實現，而BIM技術的全面應用使這個目標無限接近，其在高層建筑全生命周期中的作用如圖1所示。

2.1 規(guī)劃決策階段

高層建筑工程項目在前期規(guī)劃階段，使用BIM技術進行初步概念設計和規(guī)劃設計，著重進行高層體量構建、建造方案對比與決策、場地現狀分析、環(huán)境影響分析、經濟指標分析，初步確定基本建造方案，形成可視化呈現效果，同時搭建高層建筑項目BIM協(xié)同平臺，輔助進行項目決策。

2.2 勘察設計階段

在地質勘察過程應用BIM技術建立地質BIM模型。將勘察設計單位采集和匯總的施工場地數據進行分析處理與集成，信息內容輸入BIM模型得到施工場地三維地質模型，進行地質效果展現，形成高層基坑挖填找平，指導三維效果圖。

在設計過程應用BIM技術進行高層建筑建設方案設計、初步設計、施工圖設計。在設計過程中，進行審圖與驗證、建筑結構性能分析、構件碰撞檢測分析、樓層凈空分析、管線綜合布置、室內外景觀設計。最終進行擬建工程信息數據統(tǒng)計、技術可行性和經濟合理性分析、BIM輔助出圖、形成虛擬現實成果。

2.3 招標投標階段

建設單位招投控制過程中，應用BIM技術可以對設計方案進行優(yōu)化，對建設項目工程量進行統(tǒng)計、優(yōu)化和對比，對相關結構構件進行碰撞檢查，對項目工期進行預期校驗。

在投標管理過程中，應用BIM技術可以模擬高層項目施工工藝，預先進行施工5D模擬，實現投標報價優(yōu)化。同時，可進行施工方案展示和項目可視化模擬，提高中標率。

2.4 施工管理階段

高層建筑施工工期長，工藝繁多復雜，專項方案抽象，成本控制、誤差及安全控制困難。有效利用BIM技術從施工進度模擬、施工現場模擬、施工方案模擬、專項深化設計、工程量統(tǒng)計、BIM5D成本管理、施工質量誤差分析、施工安全分析等方面全面應用，可大幅規(guī)避上述不利因素，也是未來施工管理的必然趨勢。

2.5 竣工驗收階段

高層建筑施工結束后，應用BIM技術將工程施工過程的寫實性管理信息，包括但不局限于工程各類施工及管理人員現場實際工程信息導入BIM模型。在項目施工過程中的所有工程技術資料均要以數據形式儲存，并導入或關聯(lián)BIM模型，竣工驗收過程中可根據信息模型核對相關規(guī)范規(guī)定比較篩查，形成高效竣工驗收方式。

2.6 營銷宣傳階段

高層建筑項目在竣工驗收后，乃至于項目建設期內就可進入營銷宣傳期，傳統(tǒng)的營銷宣傳手段無非通過傳單、海報、報紙平面廣告信息、電視電臺傳播等多種方式進行營銷宣傳。在信息化時代，若沒有讓潛在客戶形象直觀、一目了然地看到項目信息及周邊社會環(huán)境、自然環(huán)境等多種信息的渠道，則會失去一大批無法在疫情常態(tài)化防控形勢下了解項目的人群，從而降低了該項目的購買預期值。而BIM技術的應用優(yōu)勢再次體現，未完工的項目三維立體效果圖、完工后的樣板間、與周圍社會環(huán)境、自然環(huán)境融為一體的智慧社區(qū)均能用BIM技術進行電子化、信息化展示，從而通過多種網絡渠道進行信息擴散，使更多的不同需求層次的人群通過互動式VR體驗、招商管理展示、三維電子檔案庫等方式了解更多、更全面的項目信息，產生置業(yè)欲望，從而達到營銷宣傳目的。

2.7 運行維護階段

高層建筑在交付使用后，由于體量龐大、構造復雜、設備繁多，其運行與維護就成為勞動密集型產業(yè)，以物業(yè)管理服務尤為突出，大量的人力資源投入到日常運維過程，效率低、成本高。BIM技術有效規(guī)避了運行維護風險，提升了效率，降低了成本。

BIM技術的應用方式是搭建高層建筑運維管理平臺，在平臺上嵌入若干子系統(tǒng)，進行運維系統(tǒng)集成、運維數據分析、運維數據與模型整合和運維管理平臺部署實施。其技術路線是基于BIM技術，搭建物聯(lián)網架構，利用云技術作為控制中心，將高層建筑在運行與維護過程中的每個子系統(tǒng)，以BIM模型為載體統(tǒng)一集成整合到一起，形成可視化的管理者、建筑設備、建筑物之間的互聯(lián)互通。同時，通過高層建筑各項數據分析、建筑物使用功能分析、建筑設備運行性能分析，為高層建筑提供一個綜合性的BIM技術運行維護平臺，達到建筑功能最大化效果。通過調研，將常見平臺展示方式和應用系統(tǒng)做出如下簡介。

BIM運維綜合平臺：以視覺管理方式代替以往的二維圖形管理，所見即所得的三維界面高度仿真，視覺表現強大，真實感更強，可視化呈現高層建筑設備與高層建筑內部空間的運行與維護狀態(tài)，能夠做到第一時間顯示圖像，同時在三維立體模型上的直觀顯示核心數據信息或性能指標，為高層建筑物業(yè)管理等運維人員提供方便快捷的整體控制方法。

安保管理系統(tǒng)：匯總展示建筑內當前安防安保相關信息。系統(tǒng)化可視化提供監(jiān)控視頻信息、門禁開關信息、圍墻報警信息、消防設備信息、應急管理信息以及電子巡更信息。

設備運行系統(tǒng)：展示設備維保項、設備維修項、本年報修趨勢圖，匯總顯示各系統(tǒng)的在線監(jiān)控設備數、正常運行時間、設備故障數、本月維修計劃、本月維修量、維修完成度等信息。

電梯管理系統(tǒng)：展示建筑內電梯的整體運行情況、電梯的運行策略、電梯能耗走勢、電梯的啟停趨勢圖以及電梯的維保事項。電梯當前的?？繕菍?，電梯的名稱、運行狀況、承載人數等參數信息;電梯內當前監(jiān)控畫面。

能源管理系統(tǒng)：展示建筑內各分項能耗占比（包括空調、照明與插座、動力）、能耗排名前七的設備展示、分區(qū)耗能、節(jié)能改造前后能耗對比、節(jié)能改造事項等信息。

環(huán)境管理系統(tǒng)：展示建筑內當前的環(huán)境狀況，當前的環(huán)境標準，不同參數的實時數據及監(jiān)控區(qū)域空調的運行模式等信息。在大屏展示系統(tǒng)中，建筑模型可以直接打開，展開監(jiān)控樓層，分別顯示不同樓層的溫度渲染云圖。

車位管理系統(tǒng)：展示項目內的停車場車位剩余折線圖、車位占用信息、違停情況以及出入口監(jiān)控畫面、車位占用信息及本月車位占用分析。以動畫的形式打開建筑模型，定位到停車區(qū)域，通過顏色渲染顯示該區(qū)域內的車位占用情況;在模型中選擇車位，可以查看入口到該車位的路線圖。

照明管理系統(tǒng)：展示建筑內的照明能耗曲線、建筑內照明當前模式、回路信息;管理人員可在照明管理界面中選定特定區(qū)域，在大屏展示系統(tǒng)中集中展示照明的管控功能。

資產管理系統(tǒng)：實現建筑的有形資產可視化，更加直觀，便于建筑后勤運維。對建筑的高值移動資產、高值耗材、大型醫(yī)療設備進行監(jiān)測，實現資產的動向溯源、移出建筑報警。

智慧分析系統(tǒng)：對接入的各子系統(tǒng)進行數據信息匯總，建立數字模型，主要包括設備運行狀態(tài)信息、環(huán)境狀態(tài)信息、報警級別及次數信息、建筑能耗信息等進行智能分析，對建筑后勤運行綜合評估，形成考評分值;形成健康指數、能效分析、設備質量分析、運維效率分析、人員績效分析等各種報表。為高層管理者提供直觀信息，為建筑布局優(yōu)化調整提供快速決策平臺。

3 結語

BIM技術的應用隨著社會信息化程度的日益提高變得越來越多，應用的領域隨之普遍化、深入化。特別在建筑業(yè)向智能建造過渡的特殊時期，BIM技術在高層建筑項目全生命周期中的應用越來越普遍、越來越成熟，尤其體現在施工管理和后期運維中。

參考文獻：

1.馬明.BIM+綠色施工技術在高層住宅建筑群中的應用.建筑節(jié)能.2018.01

2.趙海英.智能建筑BIM技術在高層住宅施工中的應用.武漢理工大學學報（信息與管理工程版）.2019.04

3.魏天云.基于BIM技術的建設項目全壽命周期集成管理.黑龍江工程學院學報.2018.08

4.駱紅所.BIM技術在現代建筑工程項目管理中的應用分析.建筑技術開發(fā).2020.02

5.倪宏.BIM技術在房建工程項目施工建設中的應用實踐.施工技術.2020.07