BIM技术在超高层装配式建筑体系中的应用初探

刘正朝

中建七局建筑装饰工程有限公司 河南 郑州 450000

近几年，我国装配式市场得到了快速发展，整个行业越发活跃。从现阶段，我国的超高层装配式建筑的具体设计情况，在实际设计期间，主要采用BIM技术设计三维立体模型，通过设计的三维立体模型，全面显示建筑工程整体风貌，在完成对建筑设计是否合理进行检验基础上，可以在施工作业正式开展前，调整施工采用的方案。

1 装配式建筑体系中采用BIM技术的优势

装配式建筑体系与传统建筑体系相比，其具有整个工程施工周期短、组装技术难度小，施工中采用的各项构件的品质相一致等多项优点，也正是为装配式建筑体系具有上述这些优点，使其成为现代超高层建筑建设的主要发展趋势，同时，BIM技术也促进了我国建筑行业朝着装配式建筑转型的重要技术支撑。通过对BIM技术进行合理应用，能够完成对建筑方案的设计、施工、维护整个过程的优化和管理[1]。对于装配式建筑来说，针对其改进的要点并不是技术问题，而且对装配式建筑中采用的各项资源进行合理利用，做好相应整合工作，而通过对BIM技术进行应用，则能够使这一目的能够得到实现。在装配式建筑体系中对BIM技术进行应用，其主要优势就体现在一体化上，一方面体现在电力设备一体化、装配式结构一体化等方面，另一方面也体现在设计、施工，以及工程竣工后的维护一体化方面。通过对BIM技术的应用，能够实现装配建筑设计、数控、信息化管理等多项内容一体化[2]。

此外，在信息技术方面，通过构建构件库，能够精准掌握工程检核中采用的各项构件材料种类和尺寸，在对工程中采用的各种构件进行合理组装，以及相应的施工作业开展进行预演，对运维信息进行动态监管与存储，在一体化期间能够完成对建筑工程中信息点对点的传递，以及各项信息的共享，同时，也能够在具体施工作业开展过程中实现统筹管理，使施工效率能够得到进一步提高，从而使装配式建筑能够实现由设计到运维的全程生产模式。

2 建筑工程概况

某建筑工程中地面上一共46层，建筑工程地面总体高度未218.5m，占地面积约为185000m2，建筑工程的地下室采用的为钢框架支撑体系和钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑工程的上部分采用的为钢支撑核心筒体系，地面上部的建筑工程外墙采用的为玻璃幕墙，通过对整个建筑工程的情况进行分析可以断定，建筑工程上部采用的主要为装配式构件[3]。对该建筑工程进行分析可以发现，该工程工期紧、专业多、难度大等多项特点，整个项目建设集合了企业与社会的多项优秀资源，在施工开展，对建筑工程自身信息，以及施工开展的各项信息内容进行合理整合，对BIM技术在该类工程中的应用进行探讨，充分发挥BIM技术的作用。本建筑工程的重难点主要体现在以下几个方面：

(1) 本工程位于城市繁华地段，整个工程的核心十分特殊，因此，整体管理起来要求相对较为严格。

(2) 工程仅一侧管廊能够被应用，在施工开展时，需要堆场地内外平运输作业开展进行协调管理，而且需要堆各个阶段的平面进行合理布置，做好相应协调工作，具体施工作业开展，对施工中采用的各项设备、材料在垂直方向的运输要求极高，难度较大，如果不做好相应协调工作，不仅会导致工程无法按期竣工，而且可能会发生安全事故[4]。

(3) 整个建筑工程为上大下小造型，工程施工开展起来难度，而且精度要求高，控制起来难度较大，如果不做好相应控制工作，可能会引发各种问题。

(4) 建筑工程地面上部分采用的隔墙采用的都为轻质隔墙体系，工程中的墙型一共有20种，对于建筑工程种的机电管线碰撞、钢结构连接、门洞冲突等位置的各项复杂节点，需要采取BIM技术进行深化设计，保证整体设计的合理性。

(5) 本工程规模大，施工会采用到许多施工技术，为了缩短工期，提高工程的经济效益，存在大量分包工程，不同专业接口间关系十分复杂，而且存在大量需要相互移交的施工作业面，工程施工开展，项目组织协调起来难度[5]。

3 BIM团队组建与标准制定

3.1 BIM团队组建

通过招标方式引入了能够满足工程建设要求的BIM设计单位，开展整体管理作业协作配合。总承包单位在总部BIM中心的支持下，完成相应管理工作，确保BIM技术具体作用能够得到合理发挥。各个分包单位在实际作业开展期间，需要依据企业BIM管理实例，而选择相应的方案，若自身实力过硬，则可以在总部技术支持下，完成相应设计工作，若自身能力不足，则要选择BIM设计单位，在其协助下，完成相应作业。

3.2 BIM标准制定

在工程设计期间，从承包单位应当在业主协调，与设计单位针对建筑工程的具体设计情况进行沟通，针对BIM设计内容进行深度协调，做好相应复核工作，依据沟通结果，构建一个统一标准，从而为后续BIM工作的顺利开展提供支撑。

在工程施工作业开展期间，在公司总部BIM中心支持下，总承包单位依据建筑工程的具体情和合同中的各项内容，进行BIM标准编制，对BIM各个模型命名、各项软硬件配置、颜色、存储等各项内容进行量化[6]。此外，还要构建BIM协同管理平台，保证各项参数数据能够后被及时、准确上传到统一平台上，确保项目各个建设方能够同步依据BIM标准，完成相应协调工作。建筑工程施工期间要以BIM标准作为核心基础，构建BIM协调会议制度，从而实现对建筑工程中的各项资料、图纸、工程信息、BIM数据管理等各项内容的共享，实现对建筑工程中出现的各项偏差的调整与纠正，确保建筑工程能够在工期内竣工，提高工程整体质量。

4 BIM技术的具体应用分析

4.1 方案设计

在本次工程建设过程中，要想保证BIM技术操作的合理性，在施工作业开展前，需要依据工程的具体情况，设计好相应的方案。依据工程施工的实际要求，对于BIM技术应用方案设计作业开展要从以下几个方面入手进行探讨：

(1) 设计建筑工程中的钢结构方案

考虑本建筑工程地面上的结果悬挑边梁施工作业的难度相对较大，施工技术部在方案设计前，需要提前与业针对建筑工程的施工情况进行合理沟通，然后采用钢模板完成相应的设计工作，施工开展时，能够通过直接方式完成相应安装作业，这能够大幅度降低外爬架临时作业措施费用，降低施工难度，整个施工作业工期可以缩短约100d。工作人员在作业开展时，通过对Tekla 软件进行应用，完成相应建模作业，其中建模点为封边梁节点，从而在施工现场能够一次成型，并且整体形成质量能够达到预期，避免发生返工现象。

(2) 设计建筑工程地面混凝土浇筑方案

建筑工程中钢管柱混凝土浇筑方案环境十分复杂，施工起来难度大，容易出现各种问题，而且施工现场布料机站位点选择也面临着较大难度。由此可见，在建筑工程开展时，为了能够在施工现场选出最佳布料机布置位置，通过对其进行应用，完成相应施工作业，本次建筑工程在施工开展时，采用了Naviswork软件，通过对其进行应用，可以实现三维定位模拟作业，完成相应处理工作，在此基础上，对分布点进行了优化处理，经过优化处理后，分布点为5个，与预期设计方案相比，布点少了3个。

(3) 设计建筑工程中的幕墙单元吊装方案

本次建筑工程中幕墙一共设计了的6个相对独立系统，总面积约为61800m2，期间对幕墙图纸进行了深化处理，完成相应处理后，直接建模，通过计算机技术，完成对建筑工程中的幕墙进行处理。此外，受建筑工程中结构外倾等各项因素影响，建筑工程中的外墙施工复杂，安全难度大，因此，针对建筑工程具体情况，决定利用BIM技术安装作业进行适当模拟，然后将安装施工作业与建筑工程中的气态施工作业开展中涉及到的交叉作业情况同时展现出来，进而指出建筑工程施工中存在的各种不足，以及与标准不符的情况，依据遇到的各项问题，完成相应调整[7]。

4.2 建筑工程施工现场管理

将BIM技术合理应用到超高装配式施工中意义重大，通过对BIM技术的合理应用，可以完成现场管理作业，针对本建筑工程，施工现场管理需要做好如下工作：

(1) 施工现场平面布置管理

本建筑工程位于城市位于城市的中央商务区域，周围交通环境十分复杂，并且在建筑工程没有堆放场地，因此，建筑工程中编制人员要对施工现场情况进行合理分析，在施工现场情况对施工进行适当模拟。与此同时，还需要模拟施工现场的施工人员输送通道、材料运输通道，以及道路交通环境等，通过适当模拟，能够完成对施工现场场地布置情况的优化，在提高施工现场平面布置可行性的基础上，确保整体布置的科学性。在建筑工程施工现场对BIM技术进行应用之后，可以大幅度提高施工现场各项资源利用率，从而能够使建筑工程分包方之间材料堆放交叉率降低约28%，同时，也能够大幅度缩短工程工期，降低建筑工程建设成本。

(2) 建筑工程质量与安全管理

针对超高层装配式建筑工程来说，不仅在质量方面要求极高，而且在施工开展时，对安全方面也有着较高要求。施工管理人员在具体工作开展期间，将与建筑工程相关的BIM技术应用取得的成果上传至网络，传输到平台数据库中，管理人员在平台上搜索相应关键词，能够全面、直观观察建筑模型，从而为施工现场质量与安全管理提供帮助。除此之外，在数据库中可以对施工现场文明施工进行规划化处理，依据的工程设计模型，对整个建筑工程总用量总量进行统计，确保施工安全进行，提高建筑工程整体质量。

4.3 做好建筑工程采购管理

在确保建筑模型信息精准无误基础上，BIM技术建筑模型与算量作业相互支撑，依据多专业构件精细化全三维模型，对可以进行完善的部位进行明确，针对建筑工程现场的管线综合排布与复杂阶段进行适当优化，提高算量精准度，尽量减少材料浪费现象的发生。通过对BIM技术的合理应用，能够完成对不同阶段水流段构件工程量信息的细化梳理，对于采购的材料，能够形成一个计划表，将其作为准备施工材料，定额领取材料的依据，同时，还可以依据材料的设计消耗量，做好对比工作，实现对建筑工程建设成本的控制，为建筑工程精细化管理提供支持。

4.4 建筑工程施工中的订单管理

超高层建筑工程建设过程中会采用大量的施工材料，各种施工材料按时进入到施工现场，是施工作业顺开展的基础。以BIM为基础开展物流管理，将三维模型作为载体，同步传递加工、物流、安装等各项信息，管理人员可以通过对平台查询构件加工、运输的具体情况，可以实现对整个建筑工程的把控。此外，通过对平台进行应用，完善进入到施工现场构件的各项信息，将详细二维码粘贴到构件上，能够完成对施工现场各项构件信息的查看。

4.5 三维激光扫描

三维激光扫面是BIM在超高层装配式建筑体系中应用的核心，在具体应用时，可以从以下方面入手进行探讨：

(1) 安装建筑工程中的幕墙

安装幕墙对施工标准和质量的要求都较高，而局部施工与主体结构位置存在较大偏差。在技术处理时，施工人员采用高精度三维激光扫描仪，通过扫描方式对建筑工程结构进行全面扫描，利用扫描能够得到数据信息，然后采用计算机还原结构，在依据扫面形成的现场点，构建Revit模型，对比设计模型间的重合，确定尺寸片区区域。然后将扫描获取到的数据传递给施工方，施工方依据扫描结果，深化处理施工设计方案，同时，在进行建模时，还要全面考虑施工现场现状。

(2) 处理施工净高

建筑工程顶部要安装复杂机电管线，若在施工开展时仍然沿用传统施工手段，工程设计净高则无法满足要求标准。针对这一现象，要采用三维扫面技术全面扫面装配建筑楼层，对于采用的扫描仪，要依据拼接点云形式与计算机上的 Revit模型加以拼合，依据拼合结果，识别不同部位的尺寸差别。同时，也可以将点云模型应用在建筑工程中不同楼板部位净高检测中，提高整体设计合理性。

5 结语

构建超高层装配式建筑体系是一项难度较高的作业，该项工作对BIM技术具有一定依赖性，在对BIM技术进行应用时，要做好信息交互，提高建筑工程整装效率，提升城市化建设水平。