王立泰

（甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在當(dāng)前城市土地資源愈發(fā)緊缺的情況之下，超高層建筑逐漸成為當(dāng)前我國(guó)城市建設(shè)過(guò)程中的重點(diǎn)項(xiàng)目，但是由于超高層建筑其本身工程量巨大，實(shí)際施工工序較多等各方面原因，導(dǎo)致施工過(guò)程、質(zhì)量以及進(jìn)度控制存在較大難度。而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于超高層建筑施工的全過(guò)程管控，對(duì)于保障施工質(zhì)量、進(jìn)度、技術(shù)應(yīng)用效果等多個(gè)方面有著積極作用，并且在當(dāng)前超高層建筑施工項(xiàng)目當(dāng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。因此，加強(qiáng)對(duì)于BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的整合應(yīng)用研究是十分有必要的。

1 超高層建筑優(yōu)勢(shì)

超高層建筑是在當(dāng)前城市土地資源極度緊缺的情況下而發(fā)展起來(lái)的一種建筑形式，但是超高層建筑的優(yōu)勢(shì)卻不僅僅在于節(jié)約用地、垂直發(fā)展這一個(gè)方面。除此之外，超高層建筑還具有以下優(yōu)勢(shì)和優(yōu)點(diǎn)：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(yōu)良，而且超高層建筑的視野也相對(duì)較好，能夠?yàn)榉课菔褂谜咛峁┝己玫沫h(huán)境，同時(shí)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(xiàn)代經(jīng)濟(jì)、科技的產(chǎn)物，能夠成為展示當(dāng)前城市經(jīng)濟(jì)水平和發(fā)展水平的重要標(biāo)志，很多超高層建筑都能夠作為城市地標(biāo)性建筑，因此有著提升城市形象，甚至國(guó)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(jué)景觀較好，而且濕度小，由于樓層較高，因此遠(yuǎn)離汽車(chē)尾氣等，空氣質(zhì)量也相對(duì)較好，還能夠遠(yuǎn)離噪聲污染，為人們生活和工作提供良好的環(huán)境。第四，促進(jìn)科技進(jìn)步，超高層建筑的發(fā)展與土木建筑工程學(xué)科中的各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展水平都有著密切的關(guān)系，例如機(jī)械工程、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等，因此超高層建筑的發(fā)展也帶動(dòng)了很多科技的發(fā)展。

2 超高層建筑施工特點(diǎn)

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(shè)安裝以及裝修施工等，而且這些工序?qū)嵤┑倪^(guò)程中，還可能存在交叉作業(yè)的情況，因此施工協(xié)調(diào)相對(duì)較為復(fù)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(duì)較大，同時(shí)所需要的材料、機(jī)械設(shè)備以及施工人員等都較多，需要進(jìn)行施工準(zhǔn)備的工作也較大。第三，施工周期長(zhǎng)，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(duì)更長(zhǎng)，而且需要過(guò)冬，因此施工工期十分緊張，對(duì)于施工技術(shù)措施、工序安排等都有著較高的要求。第四，地基基礎(chǔ)較深，為保障超高層建筑的質(zhì)量和穩(wěn)定性，其地基基礎(chǔ)較深，基坑支護(hù)也更為復(fù)雜。第五，高空作業(yè)較多，超高層建筑施工過(guò)程中，垂直運(yùn)輸量較大，而且高空作業(yè)較多，需要安排好相應(yīng)材料、設(shè)備以及人員的垂直運(yùn)輸，同時(shí)為保障施工安全，還需要做好相應(yīng)安全防護(hù)措施，對(duì)于安全防護(hù)要求較高。第六，機(jī)械化多，超高層建筑樓層數(shù)較多，為進(jìn)一步提升工程的進(jìn)度，就需要利用大量的機(jī)械化設(shè)備展開(kāi)施工作業(yè)，因此如何協(xié)調(diào)好不同工種、工序之間的交叉作業(yè)就成為機(jī)械作業(yè)過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)還應(yīng)保障機(jī)械施工技術(shù)水平和施工安全。

3 BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目物理以及功能特性的數(shù)字表達(dá)，同時(shí)BIM技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源的高效共享，為建筑施工全過(guò)程決策提供相應(yīng)數(shù)據(jù)參考和依據(jù)，并且在項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段還能夠借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的錄入、提取和修整等，以此充分反映施工推進(jìn)情況。BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

第一，推動(dòng)CAD技術(shù)應(yīng)用。運(yùn)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于建筑信息的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，并創(chuàng)建建筑信息模型，有助于解決工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題，二維設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诋?dāng)前建筑工程中仍然有其自身的優(yōu)勢(shì)，但是實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，面臨著很多限制和問(wèn)題，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用能夠通過(guò)格式轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步簡(jiǎn)化CAD的應(yīng)用，同時(shí)擴(kuò)大CAD的應(yīng)用范圍。

第二，提高建筑施工質(zhì)量。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于建筑施工各個(gè)階段、各個(gè)專業(yè)的信息集成，將相應(yīng)技術(shù)與生產(chǎn)進(jìn)行有效連接，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)施工過(guò)程的管控，通過(guò)BIM技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)施工管理模式下，相關(guān)數(shù)據(jù)信息精度較低，施工效率較低的問(wèn)題，通過(guò)施工模擬進(jìn)而明確實(shí)際施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)于施工方案的優(yōu)化調(diào)整，以此保障施工質(zhì)量。

第三，提高工程綜合效益。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于施工質(zhì)量、施工進(jìn)度以及施工成本的有效管控，通過(guò)前期虛擬施工，減少施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，或者返工情況，以此實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、質(zhì)量和成本控制，進(jìn)而給業(yè)主創(chuàng)造更大的利益，提升工程整體效益。

4 BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的整合應(yīng)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(guò)BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，以此解決施工組織設(shè)計(jì)以及施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中可能存在的各種問(wèn)題，通過(guò)事前管控，進(jìn)一步確保施工過(guò)程順利推進(jìn)。虛擬施工管理主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

第一，施工場(chǎng)地布置。基于超高層建筑實(shí)際情況，施工場(chǎng)地的布置是隨著施工進(jìn)度的改變而不斷變化的，主要是為了能夠?yàn)槭┕ぬ峁┍憷鴤鹘y(tǒng)的二維設(shè)計(jì)無(wú)法滿足這種動(dòng)態(tài)需求，因此需要使用BIM技術(shù)，以及相關(guān)場(chǎng)地管理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)布置方案的三維模擬，包括材料堆放、貨運(yùn)路線等多個(gè)方面的模擬。

第二，復(fù)雜施工方案設(shè)計(jì)。以超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工為例，借助BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目施工立體化設(shè)計(jì)和布置，以此全面了解該設(shè)計(jì)方案的實(shí)際情況，并通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過(guò)程的仿真模擬，明確實(shí)際施工流程，并對(duì)模擬施工過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化和解決，減少后續(xù)施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，降低返工等情況出現(xiàn)的概率，進(jìn)一步保障工程質(zhì)量，合理控制施工進(jìn)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(guān)鍵工藝展示。由于超高層建筑施工難度較大，施工工藝復(fù)雜，為保障施工質(zhì)量效果，需要對(duì)關(guān)鍵工藝進(jìn)行展示，并實(shí)現(xiàn)工藝的優(yōu)化。對(duì)此，可通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建關(guān)鍵工藝模型，并借助相應(yīng)動(dòng)態(tài)觀察工具，對(duì)實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和碰撞實(shí)驗(yàn)，以此進(jìn)一步提高施工精度，確保工程質(zhì)量。

第四，土建主體結(jié)構(gòu)施工模擬。對(duì)此需要使用相應(yīng)建模軟件，構(gòu)建BIM模型，然后對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行綜合評(píng)估和分析，進(jìn)而構(gòu)建單位施工模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)于施工組織設(shè)計(jì)的進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化，保障施工工序的合理性，進(jìn)而確定相應(yīng)施工方案、進(jìn)度計(jì)劃等。然后根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，對(duì)施工過(guò)程展開(kāi)演示和模擬，為后續(xù)施工奠定良好基礎(chǔ)，進(jìn)而達(dá)到提升施工效率，保障施工質(zhì)量的目的。

4.2 深度優(yōu)化設(shè)計(jì)

超高層型鋼混凝土作為建筑施工的主要結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)注意以下要點(diǎn)：第一，當(dāng)出現(xiàn)柱縱向鋼筋與H型鋼梁翼緣相遇的情況時(shí)，需要將縱向鋼筋與套筒進(jìn)行連接設(shè)計(jì)，然后將套筒通過(guò)焊接的方式與鋼梁翼緣連接；第二，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，若出現(xiàn)梁中鋼筋與圓鋼管柱相遇的情況，需要盡可能繞過(guò)鋼骨，在此過(guò)程中，可采用并筋的方式進(jìn)行處理，但是對(duì)于規(guī)格為φ28 mm的鋼筋并筋數(shù)不能超過(guò)3，規(guī)格為φ32 mm并筋數(shù)不能超過(guò)2。除此之外，為保障鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性，還需要借助BIM進(jìn)行碰撞檢測(cè)，并針對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行加工制造，BIM技術(shù)下得到的構(gòu)件加工圖例如圖2所示。

圖2 構(gòu)件加工圖例

4.3 施工技術(shù)交底

BIM技術(shù)能夠?yàn)檎麄€(gè)建筑工程項(xiàng)目提供全面充足的信息數(shù)據(jù)，其中存儲(chǔ)了大量的工程信息，在實(shí)際進(jìn)行施工技術(shù)交底的過(guò)程中，能夠快速?gòu)闹刑崛〕鏊枰臄?shù)據(jù)等，以此促使施工人員和技術(shù)人員全面了解詳細(xì)施工信息，進(jìn)一步保障施工質(zhì)量，確保施工順利推進(jìn)。

4.4 材料質(zhì)量管理

對(duì)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(zhì)量對(duì)于建筑工程整體效果、質(zhì)量以及安全性等有著直接的影響，因此加強(qiáng)對(duì)于材料質(zhì)量的管控是十分有必要的。但是傳統(tǒng)人工管理方式，不僅工作量相對(duì)較大，而且需要消耗大量的人力資源，耗時(shí)也相對(duì)較長(zhǎng)，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用則能夠有效避免此類問(wèn)題。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于材料質(zhì)量當(dāng)中各項(xiàng)參數(shù)的匯總，并將其與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比分析，能夠盡快發(fā)現(xiàn)材料質(zhì)量問(wèn)題，以此及時(shí)采取有效解決措施，避免對(duì)施工質(zhì)量、進(jìn)度等造成不良影響。而且還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于材料合格證、質(zhì)檢證等相關(guān)文件資料的保存和管理，便于相關(guān)管理人員進(jìn)行信息調(diào)取和材料質(zhì)量的管控，有效提升了材料質(zhì)量管理的便利性。

4.5 施工進(jìn)度管理

BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理方面的應(yīng)用過(guò)程，主要包括以下內(nèi)容：第一，施工計(jì)劃與變更管理，通過(guò)構(gòu)建完整的建筑信息模型，以及可視化的進(jìn)度計(jì)劃表達(dá)方式，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)、各部門(mén)對(duì)于施工進(jìn)度建設(shè)情況的了解以及討論溝通，確保施工進(jìn)度計(jì)劃按時(shí)推進(jìn)，并在出現(xiàn)進(jìn)度變更的情況時(shí)，能夠及時(shí)展開(kāi)信息資源共享和計(jì)劃變更討論；第二，現(xiàn)場(chǎng)管理，借助BIM技術(shù)以及AR技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)施工信息進(jìn)行形象化存儲(chǔ)、管理和檢索，使得在實(shí)際施工的過(guò)程中，相關(guān)施工人員以及管理人員能夠提前查看到工程結(jié)果，以此幫助相關(guān)人員預(yù)防和消除可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤問(wèn)題。第三，施工材料管理，借助現(xiàn)有的施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，以及相應(yīng)資源消耗的模型，計(jì)算出相關(guān)資源用量，并根據(jù)施工進(jìn)度、時(shí)間等明確物資消耗情況，進(jìn)而形成物資需求計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)于物資的動(dòng)態(tài)管理，并為物資的采購(gòu)、運(yùn)輸?shù)忍峁┛煽恐С?，保障物資供應(yīng)充足的同時(shí)，避免物資過(guò)度積壓，確保施工進(jìn)度計(jì)劃能夠按時(shí)完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

將BIM技術(shù)應(yīng)用在超高層建筑施工當(dāng)中，不僅能夠推動(dòng)CAD技術(shù)的應(yīng)用，提高建筑施工質(zhì)量，還能夠有效提升建筑工程的綜合效益。在實(shí)際應(yīng)用BIM技術(shù)的過(guò)程中，可通過(guò)虛擬施工管理，在施工前對(duì)施工場(chǎng)地的布置、復(fù)雜工序方案以及關(guān)鍵施工工藝以及主體結(jié)構(gòu)施工等進(jìn)行模擬和展示，同時(shí)還能夠?qū)κ┕ぴO(shè)計(jì)進(jìn)行深化，支持施工技術(shù)交底、材料質(zhì)量管理，以及施工進(jìn)度管理。相信隨著對(duì)BIM技術(shù)的深入研究和應(yīng)用探索，超高層建筑施工水平和質(zhì)量將會(huì)得到進(jìn)一步提升。