崔超英

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)即建筑信息模型，主要是利用計(jì)算機(jī)和數(shù)字化技術(shù)來構(gòu)建三維立體模型，構(gòu)建的建筑工程信息庫有著完整且與實(shí)際情況一致的信息。利用BIM技術(shù)在建筑全生命周期中的應(yīng)用，能使工程項(xiàng)目的所有信息和分析結(jié)果準(zhǔn)確地呈現(xiàn)給工作人員，使工作人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地溝通，快速獲取工程項(xiàng)目的信息。BIM技術(shù)能夠集成各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，利用三維模型的碰撞檢查功能，明確各個(gè)專業(yè)之間是否存在沖突。通過反復(fù)優(yōu)化改進(jìn)，使設(shè)計(jì)圖紙具有較高的可行性，減少了施工階段各專業(yè)之間的沖突，降低了設(shè)計(jì)變更發(fā)生的概率。

1.1 可視化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)主要由人工完成，雖然可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，但只能通過簡單的2D、3D軟件展示設(shè)計(jì)方案效果，模擬建筑場景，對規(guī)格尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)自己的想象力向業(yè)主闡述工程建設(shè)的實(shí)際效果。BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑行業(yè)，充分發(fā)揮了它的可視化特點(diǎn)，快速展示了建筑模型，設(shè)計(jì)人員通過模型向業(yè)主直觀地介紹工程特點(diǎn)，即使不懂設(shè)計(jì)的人也能清晰地了解工程項(xiàng)目。圖1為BIM技術(shù)構(gòu)建的超高層立體模型，對快速完成討論、設(shè)計(jì)優(yōu)化、決策等工作起到了至關(guān)重要的作用。

圖1 BIM技術(shù)構(gòu)建的超高層立體模型

1.2 協(xié)調(diào)性

超高層建筑涉及專業(yè)技術(shù)、結(jié)構(gòu)部件、材料、人員等各方面的因素，要做好協(xié)調(diào)工作才能充分發(fā)揮各項(xiàng)資源的作用。利用BIM技術(shù)可以形成系統(tǒng)、規(guī)范的文件，保證建筑內(nèi)部各項(xiàng)資源與空間的合理地布置，有利于提高協(xié)調(diào)效果。例如，利用BIM技術(shù)可以明確燈具的布置、水管的布置、核心筒的布置是否合理。另外，通過BIM技術(shù)系統(tǒng)，工作人員可以實(shí)時(shí)查看工程的實(shí)際情況，提高溝通效率。

1.3 模擬性

超高層建筑施工過程中細(xì)節(jié)復(fù)雜，成本較高，應(yīng)在前期設(shè)計(jì)階段合理確定施工技術(shù)，消除施工階段可能出現(xiàn)的問題。BIM技術(shù)可以搭建模型，分析建筑體形態(tài)及材料配比、承受應(yīng)力關(guān)系等諸多參數(shù)，得到的參考數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確，從而得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案?？梢?，BIM技術(shù)在優(yōu)化技術(shù)方案方面發(fā)揮著重要作用。工作人員可在仿真系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)信息，模擬建筑工程施工過程，明確施工過程中可能出現(xiàn)的問題，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，確定最佳配比點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員利用BIM技術(shù)進(jìn)行仿真模擬，可提前消除某些不確定性因素，保證后續(xù)施工工作有序進(jìn)行，有效降低偏差。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

2.1 提高設(shè)計(jì)方案的信息化功能

在現(xiàn)代信息技術(shù)的引領(lǐng)下，建筑行業(yè)不斷向前發(fā)展，BIM技術(shù)作為典型代表對建筑行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。超高層建筑信息數(shù)據(jù)是BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，是構(gòu)建超高層建筑核心數(shù)據(jù)庫的前提。與傳統(tǒng)的多維度模型相比，BIM這一現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信息化，使設(shè)計(jì)人員和施工人員能夠?qū)Τ邔咏ㄖ畔⑦M(jìn)行動(dòng)態(tài)化掌握。如果調(diào)整了建筑的設(shè)計(jì)報(bào)表，系統(tǒng)將及時(shí)更新數(shù)據(jù)，工作人員可以控制各項(xiàng)支出，保證對施工過程的準(zhǔn)確分析。

2.2 正確調(diào)整圖紙

在超高層建筑中應(yīng)用BIM 技術(shù)可以根據(jù)模型進(jìn)行合理的圖紙調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員和施工人員能夠根據(jù)圖紙明確設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，查找施工過程中可能出現(xiàn)的問題。如果設(shè)計(jì)圖紙需要調(diào)整，只需在設(shè)計(jì)時(shí)改變一個(gè)參數(shù)，系統(tǒng)就能自動(dòng)完成與之相關(guān)的其他項(xiàng)目調(diào)整，使設(shè)計(jì)人員能夠及時(shí)查看調(diào)整結(jié)果，從而節(jié)省時(shí)間成本、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提高施工方案的可行性。

2.3 提高監(jiān)管質(zhì)量

利用BIM技術(shù)規(guī)范地設(shè)定工程各項(xiàng)參數(shù)，避免隨意調(diào)整或更換系統(tǒng)內(nèi)信息，可大大減少人為隨意修改圖紙的不良現(xiàn)象，更好地體現(xiàn)監(jiān)督管理的價(jià)值，優(yōu)化監(jiān)督管理。BIM虛擬模型涵蓋了建筑規(guī)劃、原材料用量、施工進(jìn)度等多方面內(nèi)容，監(jiān)管部門可通過BIM技術(shù)動(dòng)態(tài)化監(jiān)管工程建設(shè)。同時(shí)，能夠分析所有施工環(huán)節(jié)、共享建筑信息，實(shí)現(xiàn)整體施工品質(zhì)的提升。

3 超高層建筑設(shè)計(jì)流程

超高層建筑往往需要將各個(gè)專業(yè)分包完成，設(shè)計(jì)圖紙非常復(fù)雜。為了進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)圖紙，需要運(yùn)用BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)工程變更管理。

（1）設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑工程各項(xiàng)資料搭建BIM平臺(tái)，完成圖紙的構(gòu)建，利用系統(tǒng)檢查設(shè)計(jì)方案的可行性。

（2）設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)管單位負(fù)責(zé)人共同審核圖紙，提出各自的需求和建議，并指出設(shè)計(jì)方案的不足之處。

（3）各專業(yè)單位深化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，利用BIM技術(shù)綜合布置各項(xiàng)內(nèi)容，通過碰撞檢查確定圖紙的可行性。如圖2中某工程管道設(shè)計(jì)存在沖突，經(jīng)多次調(diào)整完善設(shè)計(jì)圖紙后，再次審核。

圖2 碰撞檢查及調(diào)整

（4）審核無誤，經(jīng)負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)后，可向各單位下發(fā)確定的設(shè)計(jì)圖紙，以支持各項(xiàng)工作的開展。

在建設(shè)超高層建筑中，為了充分落實(shí)設(shè)計(jì)方案，必須及時(shí)利用BIM平臺(tái)構(gòu)建的三維模型完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息更新。為此，必須明確管理層次，提高設(shè)計(jì)圖紙的完善性和高效性。另外，BIM模型的應(yīng)用可以有力支持信息化工作模式，構(gòu)建信息化協(xié)同工作環(huán)境，加強(qiáng)各單位之間的聯(lián)系，將設(shè)計(jì)方案所要表達(dá)的內(nèi)容傳達(dá)給所有參建人員，避免因設(shè)計(jì)圖紙理解不到位而引發(fā)質(zhì)量、安全等問題和糾紛。

4 BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 設(shè)計(jì)研究階段

在進(jìn)行超高層建筑設(shè)計(jì)前，必須對工程的可行性進(jìn)行分析，審定確認(rèn)可行后才能進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)研究階段應(yīng)用BIM技術(shù)可以科學(xué)地設(shè)計(jì)超高層建筑方案，有助于控制設(shè)計(jì)時(shí)間。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分重視建筑物的使用功能，對建筑物建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性進(jìn)行客觀判定，明確工程質(zhì)量要求。設(shè)計(jì)人員可利用BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)研究階段進(jìn)行可行性研究報(bào)告的分析和編制，在報(bào)告獲得批準(zhǔn)后建立模型，直觀地了解設(shè)計(jì)中存在的缺陷，提出改進(jìn)建議。

4.2 構(gòu)建設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的可視化和碰撞檢查等功能。

（1）設(shè)計(jì)人員可利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模操作，集成化開展各個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)確地說明具體參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)可利用模型模擬設(shè)計(jì)方案實(shí)施過程，系統(tǒng)能夠自動(dòng)評價(jià)設(shè)計(jì)方案的可行性。

（2）自動(dòng)化參數(shù)管理。在建立數(shù)據(jù)庫模型后，系統(tǒng)內(nèi)可以全面收集和儲(chǔ)存工程各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)化完成參數(shù)的分類管理。設(shè)計(jì)人員還可以利用BIM技術(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換各項(xiàng)參數(shù)，比較設(shè)計(jì)體系，結(jié)合BIM技術(shù)構(gòu)建參數(shù)，說明具體參數(shù)的應(yīng)用規(guī)則。

（3）碰撞檢查。在超高層建筑設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)碰撞檢查功能能夠模擬施工過程，對施工過程中是否存在工種沖突和構(gòu)件沖突進(jìn)行客觀分析，從而為設(shè)計(jì)人員優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)提供有力支持。

4.3 工程設(shè)計(jì)過程

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式多以二維圖紙為主，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、疏漏，不能全面表達(dá)設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)人員可能會(huì)受到各種因素的影響，思維混亂，對后續(xù)施工造成嚴(yán)重影響。在后期建設(shè)階段，施工人員如果不能充分理解圖紙內(nèi)容，將很難有效、順利地進(jìn)行各項(xiàng)施工作業(yè)，從而影響工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度和成本。利用BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確地計(jì)算出建筑物承載能力，對建筑功能布局進(jìn)行客觀分析。通過深化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可將相關(guān)軟件加入時(shí)間維度，實(shí)現(xiàn)4D模擬超高層建筑的施工現(xiàn)場，直觀地觀察施工過程。最后，根據(jù)模擬結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，靈活調(diào)整設(shè)計(jì)施工方案，避免后期出現(xiàn)嚴(yán)重問題。在超高層建筑深化設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)充分體現(xiàn)了其自身的優(yōu)勢和特點(diǎn)，滿足了現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與施工的需要，充分利用其碰撞檢查、可視化等功能，有助于提高超高層建筑的整體性能。

5 BIM技術(shù)在超高層建筑中的應(yīng)用效益

某超高層建筑面積為18萬m2，包括住宅樓、公寓樓、商業(yè)裙樓三種類型。其中，5#公寓樓是超過100m的超高層建筑。該工程采用廣聯(lián)達(dá)軟件與Revit軟件同時(shí)進(jìn)行工程量計(jì)算分析，通過模擬對比，確定最優(yōu)方案。

5.1 工程量對比

利用兩款軟件同時(shí)對預(yù)算量、到儲(chǔ)量與實(shí)際量之間的關(guān)系進(jìn)行比較和分析，得出如下結(jié)果：

（1）兩款軟件的計(jì)算結(jié)果表明，該公寓樓建設(shè)所用混凝土總量較為接近，而Revit軟件計(jì)算的梁板混凝土用量明顯低于廣聯(lián)達(dá)軟件計(jì)算結(jié)果，這主要是因?yàn)镽evit軟件充分考慮了梁板交界處的構(gòu)造情況，并對混凝土用量進(jìn)行了校核。

（2）與廣聯(lián)達(dá)軟件相比，Revit軟件計(jì)算的混凝土用量更接近實(shí)際混凝土用量，說明該軟件的計(jì)算結(jié)果更加精確，可以采用該軟件建模，指導(dǎo)實(shí)際施工。

（3）由于廣聯(lián)達(dá)軟件在建模和計(jì)算過程中難以自動(dòng)檢測實(shí)際沖突問題，因此，廣聯(lián)達(dá)軟件建模計(jì)算的混凝土用量比設(shè)計(jì)所需混凝土用量偏大，這是該軟件存在的不足之處。

作為建筑信息類模型，廣聯(lián)達(dá)軟件與Revit軟件都具有建筑信息模型可視化、精算化等優(yōu)勢。其中，Revit軟件能夠設(shè)置材質(zhì)，渲染建筑材料，優(yōu)化建筑模型外觀，生成動(dòng)畫、漫游等圖像，能夠進(jìn)行碰撞檢查。因此，主要以建筑模型為主。廣聯(lián)達(dá)軟件建模速度快、能快速識別CAD圖紙、快速統(tǒng)計(jì)復(fù)雜工程量，主要應(yīng)用于工程算量。

5.2 工程資料錄入

為了進(jìn)一步提高工程建設(shè)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性，確保工作人員能夠快速查詢數(shù)據(jù)信息，施工過程中要做好施工資料的收集整理工作。同時(shí)，及時(shí)將資料信息錄入建筑信息模型，保證信息模型與實(shí)際施工情況同步。如發(fā)生設(shè)計(jì)變更，需及時(shí)在Navisorks軟件中錄入圖紙信息，并同步完成建筑模型信息變更，便于資料收集。

5.3 BIM技術(shù)應(yīng)用效益分析

BIM技術(shù)在該工程中有效地解決了返工問題，并節(jié)約了約5.8%的資金，比合同約定的工期縮短了9%，項(xiàng)目利潤增加了約26.8%。在社會(huì)效益方面，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工總承包項(xiàng)目的精細(xì)化管理，保證了工期、質(zhì)量和安全。實(shí)踐證明，在施工總承包項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)可以增強(qiáng)企業(yè)自身實(shí)力，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

6 結(jié)語

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國建筑業(yè)取得了較大的進(jìn)步，各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用對我國建筑業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。隨著超高層建筑規(guī)模的擴(kuò)大和功能的增加，對設(shè)計(jì)方案的要求越來越高。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行超高層建筑設(shè)計(jì)圖紙的深化設(shè)計(jì)，有助于減少施工沖突，協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作，確保工程順利完成。另外，BIM技術(shù)在超高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能充分發(fā)揮BIM技術(shù)的可視化、碰撞檢查等功能，并可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于超高層建筑。