顧子臣 封小艷

1.北京城建八建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司 北京 100012

2.北京住總集團(tuán)有限責(zé)任公司軌道交通市政總承包部 北京 100027

在科技飛速發(fā)展的今天，許多新穎的技術(shù)和概念被運(yùn)用到了建筑領(lǐng)域，使得建筑工程的質(zhì)量得到了極大的提升，與此同時(shí)，也使得建筑在朝著智能化方向發(fā)展。智能建筑是當(dāng)今世界先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)理念相融合而產(chǎn)生的一種新的建筑模式，智能建筑的出現(xiàn)和運(yùn)用，既能更好地適應(yīng)人類日益增長(zhǎng)的需求，又能改善人民群眾的居住環(huán)境，BIM技術(shù)在高層住宅建設(shè)中的應(yīng)用是一種行之有效的構(gòu)建智能建筑的方法。

1 BIM技術(shù)的原理與優(yōu)勢(shì)

1.1 BIM技術(shù)的原理

BIM技術(shù)是對(duì)高層住宅建筑的物理與功能特征進(jìn)行數(shù)字化的表現(xiàn)，它從高層建筑的誕生之日起，就在為其提供可靠的信息共享與知識(shí)資源。BIM技術(shù)的應(yīng)用理念是通過構(gòu)建覆蓋整個(gè)高層住宅建筑施工全過程的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，從而使不同專業(yè)和不同階段之間的信息能夠整合與共享[1]。BIM理念是指將數(shù)字化技術(shù)直接應(yīng)用于高層住宅建筑中，從而解決高層住宅建筑工程不同階段中出現(xiàn)的軟件描述問題，為后期的協(xié)同工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

BIM的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是一種精細(xì)化的工程設(shè)計(jì)，其目標(biāo)是在工程建設(shè)之前解決不同專業(yè)協(xié)作過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)和工序問題。良好的BIM設(shè)計(jì)應(yīng)該能夠?yàn)闃I(yè)主和施工單位提供清晰的可視化模型，并提供全面、準(zhǔn)確的信息，在模型設(shè)計(jì)中解決圖紙的問題，以保證模型與實(shí)際施工的效果是一致的，從而提高高層住宅建筑施工的質(zhì)量和效率。在利用BIM技術(shù)時(shí)，應(yīng)該首先解決人員的配置問題，在人員配置方面存在著很多實(shí)際的問題，比如，一些具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師在計(jì)算機(jī)運(yùn)用方面不熟練，而一些年輕的工程師計(jì)算機(jī)操作熟練，但是缺少專業(yè)的建筑工作經(jīng)驗(yàn)[2]。在模型建造之前，需要對(duì)設(shè)備的規(guī)格和尺寸進(jìn)行明確，而大多數(shù)的設(shè)備都是由業(yè)主自己決定的。由于BIM軟件的模板和當(dāng)?shù)氐淖鍘?kù)等方面存在不足，使得建模過程中出現(xiàn)了很多問題。在進(jìn)行施工時(shí)，也有可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和安裝上的偏差，這時(shí)必須對(duì)模型進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和修正。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

這種技術(shù)的特點(diǎn)就是利用三維建模技術(shù)，對(duì)高層住宅施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面有效的控制。在此基礎(chǔ)上，可以收集有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，并且根據(jù)工程的具體情況對(duì)其進(jìn)行有效的管理。在利用這種模型的基礎(chǔ)上，以最大限度地發(fā)揮信息數(shù)據(jù)的作用，使得工程施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都能達(dá)到最優(yōu)。這種技術(shù)也具備一定的仿真性，在建模的時(shí)候，可以收集到一些真實(shí)的數(shù)據(jù)，然后用抽象的方法將其轉(zhuǎn)換成圖像，再進(jìn)一步構(gòu)建相應(yīng)的仿真模型。優(yōu)化技術(shù)則是說通過建立模型，對(duì)施工的不同環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。它最大的特點(diǎn)就是利用虛擬技術(shù)搭建一些平臺(tái)，來構(gòu)建一個(gè)虛擬的環(huán)境。通過構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)工序的工作進(jìn)行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)處理，使各個(gè)環(huán)節(jié)的工作都能得到有效的控制[3]。

3 在高層住宅施工中應(yīng)用智能建筑BIM技術(shù)的必要性

近些年來，我國(guó)的高層建筑工程發(fā)生了翻天覆地的變化，主要表現(xiàn)在其規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，專業(yè)劃分越來越精細(xì)，智能建筑的應(yīng)用也越來越多，同時(shí)，各種專業(yè)設(shè)備的安裝以及管線的鋪設(shè)工作也變得越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足高層住宅建筑施工的需求，二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方法在高層住宅建筑施工中表現(xiàn)出了一定的劣勢(shì)。尤其是在建筑工程中，不同的專業(yè)管線和設(shè)備之間可能會(huì)出現(xiàn)相互交叉的現(xiàn)象，在構(gòu)件和設(shè)備之間又很容易會(huì)發(fā)生碰撞問題，這就造成了高層住宅施工的困難。而且，在進(jìn)行高層住宅施工時(shí)，由于不同部門以及單位在施工過程中難以進(jìn)行及時(shí)的協(xié)調(diào)和緊密的配合，造成了大量的返工問題，不僅會(huì)影響到工程的進(jìn)度和工程的造價(jià)，最終還可能會(huì)影響到工程的質(zhì)量。采用常規(guī)的管理技術(shù)手段，無法及時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致錯(cuò)誤頻發(fā)，協(xié)同工作效率低的問題。BIM技術(shù)是智能建筑建設(shè)的核心技術(shù)，它具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性、可視性、協(xié)同性等多種特點(diǎn)，在建筑行業(yè)中得到了很好的應(yīng)用。而且BIM技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展也在不斷的完善和發(fā)展，在當(dāng)前階段，BIM技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各類工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行的全過程。BIM技術(shù)在高層住宅建筑工程中的運(yùn)用，是發(fā)展智能建筑的一種行之有效的方法[4]。

4 BIM技術(shù)在高層住宅建筑工程施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1 為施工提供便利

無論在什么樣的高層住宅建筑施工中，設(shè)計(jì)工作和施工工作都是不可或缺的一環(huán)，而對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行施工時(shí)，都要根據(jù)相應(yīng)的施工圖紙和方案進(jìn)行施工，施工方案是施工的重要依據(jù)。如果充分利用BIM技術(shù)，就可以為建筑工程的施工提供科學(xué)合理的依據(jù)，只有在前期施工階段，做好充分的準(zhǔn)備工作，才可以減少后期施工返工的問題，不僅能夠保證建筑工程的施工進(jìn)度，提高建筑工程施工的效率，還可以減少施工人員在施工過程中所面臨的壓力，能夠在更加科學(xué)的施工方案的指導(dǎo)下進(jìn)行建筑工程的施工工作，最終提高高層住宅建筑的施工質(zhì)量水平。

4.2 三維化和一體化功能的實(shí)現(xiàn)

BIM技術(shù)中所包含的信息是非常全面的，所以，在進(jìn)行高層住宅建筑的施工時(shí)，相關(guān)施工人員必須要按照施工方案的相關(guān)要求去開展施工工作，雖然現(xiàn)在有大量的軟件可以計(jì)算出相應(yīng)的物理參數(shù)，但是由于受到二維空間的限制，圖紙只能作為參考被導(dǎo)入到許多設(shè)計(jì)軟件中，只能看某一個(gè)角度或某一個(gè)區(qū)域的施工效果，卻無法將整個(gè)工程的實(shí)際效果盡收眼底。無論是相關(guān)施工人員還是業(yè)主，都必須等待建筑工程項(xiàng)目結(jié)束之后，才能清楚工程項(xiàng)目的實(shí)際效果[5]。而BIM技術(shù)本質(zhì)上是一種三維技術(shù)，它能有效地解決以上問題，通過利用智能建筑BIM技術(shù)，可以了解全方位的、立體的虛擬光環(huán)境。這樣一來，無論是施工人員還是業(yè)主，都能從各個(gè)角度觀察到施工的效果，如果對(duì)施工方案存在不滿，也能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，大大減少了返工所需的費(fèi)用。

4.3 協(xié)調(diào)方便

在過去的實(shí)際工程施工中，由于存在著一些問題，或是由于不同的利益相關(guān)方的需求，施工人員往往會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)雙贏。但是有時(shí)可能會(huì)由于溝通的不到位，造成了兩者之間矛盾問題的出現(xiàn)，從而使工程的整體質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期的效果。BIM技術(shù)則可以很好地解決這一問題，一方面，BIM技術(shù)可以將設(shè)計(jì)人員的意圖通過數(shù)據(jù)以三維立體的方式展現(xiàn)給施工人員，促進(jìn)兩者之間的協(xié)調(diào)。另一方面，BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量信息數(shù)據(jù)，可以使得施工人員能夠更好地開展施工工作。

5 智能建筑BIM技術(shù)在高層住宅建筑施工中的應(yīng)用策略

5.1 在安全管理中的應(yīng)用

智能建筑BIM技術(shù)在高層住宅建筑安全管理中的運(yùn)用，使其能夠?qū)κ┕さ娜^程進(jìn)行全面的安全檢測(cè)，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時(shí)地解決，確保高層住宅建筑工程建設(shè)的正常進(jìn)行。利用BIM平臺(tái)，可以對(duì)施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真和綜合分析，利用智能建筑BIM技術(shù)的可視化和參數(shù)化特征，建立高層住宅建筑項(xiàng)目的安全檢測(cè)模型。在這種情況下，施工單位在施工前就可以對(duì)施工方案中可能存在的安全隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，將安全事故發(fā)生的概率降到最低。同時(shí)，還可以利用BIM技術(shù)的試點(diǎn)外掛功能，對(duì)一些可能存在的安全隱患進(jìn)行特殊標(biāo)記，對(duì)問題的特點(diǎn)和類型進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注說明，為后期的安全管理工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[6]。

5.2 進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化完善

利用智能建筑BIM技術(shù)，可以將高層住宅建筑工程各個(gè)方面的數(shù)據(jù)都錄入到信息平臺(tái)當(dāng)中，建立建筑三維設(shè)計(jì)模型，對(duì)后期的建筑工程建設(shè)具有很好的指導(dǎo)意義。除此之外，通過運(yùn)用BIM技術(shù)，還可以清晰地認(rèn)識(shí)到各個(gè)施工環(huán)節(jié)之間可能存在的沖突和矛盾，使其在較短的時(shí)間內(nèi)能夠得到最優(yōu)化的解決，從而進(jìn)一步提高高層住宅建筑工程施工設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性。

5.3 在平面布置中的應(yīng)用

在進(jìn)行高層住宅建筑施工時(shí)，許多施工單位都采用隔板將施工現(xiàn)場(chǎng)與外界隔斷，以減少外部環(huán)境對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的影響，在這種情況下，人們無法對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)了解。另外，在施工場(chǎng)地還可能會(huì)堆有大量的材料和設(shè)備，一些施工材料在使用完畢之后沒有進(jìn)行及時(shí)的處理，就造成了這些材料隨意堆放在施工現(xiàn)場(chǎng)的問題，對(duì)于整個(gè)建筑工程的施工工期也有一定的影響?；诖?，相關(guān)施工單位必須要注重平面布置工作，并要積極運(yùn)用智能建筑BIM技術(shù)來提高其平面布置的效果。要將施工中全部的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，并將其傳輸至相應(yīng)的管理數(shù)據(jù)庫(kù)中，以此為依據(jù)，合理地建立工地模型。通過這種模型，施工人員可以完成各種施工作業(yè)，也可以進(jìn)行操作程序的直接傳遞，通過這種方式簡(jiǎn)化施工流程，保證后期施工工作的順利進(jìn)行。另外，施工單位的相關(guān)管理人員也可以主動(dòng)運(yùn)用BIM技術(shù)的三維可視化功能，全面地考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)需求，然后對(duì)施工的進(jìn)程進(jìn)行合理的判斷，從而保證施工的質(zhì)量和效率，使施工符合預(yù)期的要求[7]。

5.4 強(qiáng)化碰撞檢測(cè)水平

BIM技術(shù)的應(yīng)用給建筑行業(yè)提供了很大的方便，其中最重要的檢查便是碰撞檢查，在對(duì)高層建筑、異形建筑和大型建筑進(jìn)行施工的過程中可能會(huì)存在碰撞的問題，由于各種專業(yè)設(shè)備以及管道都具有各自的特殊技術(shù)要求和空間分布要求，在施工中就必須要對(duì)施工的工序和空間位置的分布進(jìn)行明確的要求[8]。然而，在過去三視圖的模式中，很難找到工程中存在的問題，這就需要充分利用BIM技術(shù)在空間、時(shí)間以及技術(shù)等方面進(jìn)行綜合全面的考慮，以減少工程建設(shè)中出現(xiàn)的問題。通過利用智能建筑BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高層住宅建筑項(xiàng)目的三維立體建模，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)其在設(shè)計(jì)和后期使用中可能會(huì)出現(xiàn)的問題，并對(duì)其進(jìn)行合理的優(yōu)化和改進(jìn)，避免碰撞現(xiàn)象的發(fā)生，以達(dá)到工程預(yù)期的效果。

5.5 在技術(shù)交底中的應(yīng)用

為了確保工程能夠順利進(jìn)行，必須要切實(shí)做好技術(shù)交底工作，為高層住宅施工的順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在過去進(jìn)行技術(shù)交底工作時(shí)，大多是采用書面文件或其他形式進(jìn)行技術(shù)交底工作。但由于受到平面施工圖紙?zhí)匦缘南拗?，一些施工技術(shù)人員甚至對(duì)圖紙的設(shè)計(jì)意圖不能完全理解，這不但會(huì)對(duì)后期的工程質(zhì)量和效率造成很大的影響，甚至?xí)?dǎo)致在施工的過程中出現(xiàn)安全隱患。而在利用智能建筑BIM技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，就可以有效避免這一問題，它可以通過運(yùn)用三維建筑模式進(jìn)行技術(shù)交底工作。從而使施工技術(shù)人員對(duì)各個(gè)工序的技術(shù)要點(diǎn)和操作要求有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，也能更好地幫助施工人員理解設(shè)計(jì)的意圖，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)的技術(shù)交底工作中的不足。另外，在智能建筑BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，它可以將所有的施工信息數(shù)據(jù)以立體的形式錄入到三維模型中，使得相關(guān)施工人員能夠更清楚地了解，并能有效地減少錯(cuò)誤出現(xiàn)的可能性，從而提高高層住宅建筑工程技術(shù)交底的質(zhì)量[9]。

5.6 在施工材料中的應(yīng)用

利用智能建筑BIM技術(shù)對(duì)施工材料進(jìn)行管理時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員可以將高層住宅建筑施工的有關(guān)信息數(shù)據(jù)錄入到BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中，在這個(gè)數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上，合理地選擇恰當(dāng)?shù)氖┕げ牧?。通過這個(gè)三維模型可以直觀化地展示出高層住宅建筑施工所需要的材料，可以大大地減少相關(guān)管理人員的工作任務(wù)，減輕他們的工作負(fù)擔(dān)，還可以最大限度地避免在施工材料選擇方面出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)于一些無法計(jì)算的材料數(shù)量，就可以充分利用智能建筑BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，以此來獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。除此之外，相關(guān)技術(shù)人員還要將所需要材料的類型、數(shù)量和儲(chǔ)存方式等相關(guān)信息錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。同時(shí)，還可以通過運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)全部的施工材料進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，有效減少施工材料浪費(fèi)問題，使得高層住宅建筑施工的質(zhì)量和效益都能有所提升。

5.7 在成本管控中的應(yīng)用

在進(jìn)行高層住宅建筑施工時(shí)，充分利用智能建筑BIM技術(shù)還可以對(duì)工程施工中的人員、材料設(shè)備以及工程的造價(jià)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，有利于提高工程成本管理的水平。通過利用BIM技術(shù)提供的數(shù)據(jù)信息，可以為工程的施工方案和計(jì)劃的制定提供一定的幫助。對(duì)于高層住宅建筑施工中普遍存在的問題，可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總并且及時(shí)進(jìn)行反饋，根據(jù)反饋的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)調(diào)整。這樣一來，就可以對(duì)高層住宅建筑施工的資源和成本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的管理，減少資源浪費(fèi)以及工期拖延等問題的出現(xiàn)。通過利用BIM技術(shù)，可以對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行有效的管理，可以使BIM模型構(gòu)件與進(jìn)度計(jì)劃相一致，有利于對(duì)進(jìn)度款的支付工作進(jìn)行有效的管理，將責(zé)任落實(shí)到相關(guān)負(fù)責(zé)人身上，使相關(guān)負(fù)責(zé)人有效的落實(shí)進(jìn)度款的支付工作。同時(shí)，通過利用BIM技術(shù)，可以提前制定有效的施工方案，能夠最大限度地控制施工方案變更的次數(shù)，有利于減少返工造成的費(fèi)用，避免出現(xiàn)變更與索賠問題?？傊?，BIM技術(shù)在高層住宅建筑施工成本管理中起著舉足輕重的作用，有利于促進(jìn)施工企業(yè)綜合效益的提高。

5.8 在運(yùn)維管理中的應(yīng)用

在工程完工后，利用BIM技術(shù)構(gòu)建模型，通過預(yù)制件中的芯片，可以實(shí)時(shí)了解預(yù)制件的幾何信息，及時(shí)對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量信息進(jìn)行溯源[10]。BIM模型中含有構(gòu)件的配筋信息，為高層住宅運(yùn)維管理提供了極大的便利。在該模型的基礎(chǔ)上，通過利用傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以對(duì)高層住宅建筑的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況進(jìn)行了解，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整?？偠灾珺IM給運(yùn)維管理工作提供了方便，同時(shí)也為高層住宅建筑的智能化管理提供了可能性。

6 結(jié)語

總結(jié)全文，高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，專業(yè)跨度比較大，導(dǎo)致在施工中的難度比較大，在高層住宅建筑的施工中，一定要合理地運(yùn)用BIM技術(shù)，通過利用BIM技術(shù)可以對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)的模擬，可以對(duì)相關(guān)施工人員的操作行為進(jìn)行規(guī)范，對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度進(jìn)行合理的規(guī)劃，同時(shí)也能提高高層住宅建筑施工的安全性。在BIM模型的基礎(chǔ)上，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整、模擬和優(yōu)化，繪制有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和裝飾綜合圖的圖紙，能夠?yàn)楦邔幼≌ㄖ┕ぬ峁┮罁?jù)，同時(shí)也有利于后期運(yùn)維工作的開展。