BIM技术在超高层建筑施工中的整合应用研究

王立泰

（甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

在当前城市土地资源愈发紧缺的情况之下，超高层建筑逐渐成为当前我国城市建设过程中的重点项目，但是由于超高层建筑其本身工程量巨大，实际施工工序较多等各方面原因，导致施工过程、质量以及进度控制存在较大难度。而BIM技术的应用，则能够实现对于超高层建筑施工的全过程管控，对于保障施工质量、进度、技术应用效果等多个方面有着积极作用，并且在当前超高层建筑施工项目当中已经得到了广泛应用。因此，加强对于BIM技术在超高层建筑施工中的整合应用研究是十分有必要的。

1 超高层建筑优势

超高层建筑是在当前城市土地资源极度紧缺的情况下而发展起来的一种建筑形式，但是超高层建筑的优势却不仅仅在于节约用地、垂直发展这一个方面。除此之外，超高层建筑还具有以下优势和优点：第一，采光较好，基于超高层建筑其本身层高较高，因此采光十分优良，而且超高层建筑的视野也相对较好，能够为房屋使用者提供良好的环境，同时良好的采光还能够给人以愉悦的感受。第二，有助于提升城市形象，超高层建筑作为现代经济、科技的产物，能够成为展示当前城市经济水平和发展水平的重要标志，很多超高层建筑都能够作为城市地标性建筑，因此有着提升城市形象，甚至国家形象的作用。第三，提高生活和工作的舒适度，超高层建筑不仅视觉景观较好，而且湿度小，由于楼层较高，因此远离汽车尾气等，空气质量也相对较好，还能够远离噪声污染，为人们生活和工作提供良好的环境。第四，促进科技进步，超高层建筑的发展与土木建筑工程学科中的各个专业领域的发展水平都有着密切的关系，例如机械工程、材料科学、计算机科学等，因此超高层建筑的发展也带动了很多科技的发展。

2 超高层建筑施工特点

第一，工序较多，超高层建筑施工不仅包括土方施工、钢筋混凝土施工、模板施工，还包括管线敷设安装以及装修施工等，而且这些工序实施的过程中，还可能存在交叉作业的情况，因此施工协调相对较为复杂。第二，工程量大，相较于普通建筑工程而言，超高层建筑的面积、体积较大，因此工程量相对较大，同时所需要的材料、机械设备以及施工人员等都较多，需要进行施工准备的工作也较大。第三，施工周期长，通常情况下，单栋高层建筑施工工期为2～4年，而超高层建筑的施工工期要相对更长，而且需要过冬，因此施工工期十分紧张，对于施工技术措施、工序安排等都有着较高的要求。第四，地基基础较深，为保障超高层建筑的质量和稳定性，其地基基础较深，基坑支护也更为复杂。第五，高空作业较多，超高层建筑施工过程中，垂直运输量较大，而且高空作业较多，需要安排好相应材料、设备以及人员的垂直运输，同时为保障施工安全，还需要做好相应安全防护措施，对于安全防护要求较高。第六，机械化多，超高层建筑楼层数较多，为进一步提升工程的进度，就需要利用大量的机械化设备展开施工作业，因此如何协调好不同工种、工序之间的交叉作业就成为机械作业过程中的重点内容，同时还应保障机械施工技术水平和施工安全。

3 BIM技术在超高层建筑施工中的应用优势

BIM技术能够实现项目物理以及功能特性的数字表达，同时BIM技术也能够实现信息资源的高效共享，为建筑施工全过程决策提供相应数据参考和依据，并且在项目实施的各个阶段还能够借助BIM技术实现信息的录入、提取和修整等，以此充分反映施工推进情况。BIM技术在超高层建筑施工中的应用优势主要体现在以下三个方面。

第一，推动CAD技术应用。运用BIM技术能够实现对于建筑信息的数字化转变，并创建建筑信息模型，有助于解决工程设计过程中的问题，二维设计图纸在当前建筑工程中仍然有其自身的优势，但是实际应用过程中，面临着很多限制和问题，而BIM技术的应用能够通过格式转换，进一步简化CAD的应用，同时扩大CAD的应用范围。

第二，提高建筑施工质量。BIM技术的应用能够实现对于建筑施工各个阶段、各个专业的信息集成，将相应技术与生产进行有效连接，以此实现对于整个施工过程的管控，通过BIM技术能够有效解决传统施工管理模式下，相关数据信息精度较低，施工效率较低的问题，通过施工模拟进而明确实际施工过程中可能存在的问题，实现对于施工方案的优化调整，以此保障施工质量。

第三，提高工程综合效益。BIM技术的应用能够实现对于施工质量、施工进度以及施工成本的有效管控，通过前期虚拟施工，减少施工过程中出现的问题，或者返工情况，以此实现进度、质量和成本控制，进而给业主创造更大的利益，提升工程整体效益。

4 BIM技术在超高层建筑施工中的整合应用

4.1 虚拟施工管理

虚拟施工管理就是指在施工之前，通过BIM技术对施工现场进行模拟，以此解决施工组织设计以及施工现场当中可能存在的各种问题，通过事前管控，进一步确保施工过程顺利推进。虚拟施工管理主要包括以下几个方面内容。

第一，施工场地布置。基于超高层建筑实际情况，施工场地的布置是随着施工进度的改变而不断变化的，主要是为了能够为施工提供便利，而传统的二维设计无法满足这种动态需求，因此需要使用BIM技术，以及相关场地管理软件，实现对于现场布置方案的三维模拟，包括材料堆放、货运路线等多个方面的模拟。

第二，复杂施工方案设计。以超高层建筑钢结构施工为例，借助BIM技术能够实现项目施工立体化设计和布置，以此全面了解该设计方案的实际情况，并通过BIM技术实现对于钢结构安装施工过程的仿真模拟，明确实际施工流程，并对模拟施工过程中存在的问题进行优化和解决，减少后续施工过程中可能存在的问题，降低返工等情况出现的概率，进一步保障工程质量，合理控制施工进度。管线综合排布的漫游效果图如图1所示。

图1 漫游效果图

第三，关键工艺展示。由于超高层建筑施工难度较大，施工工艺复杂，为保障施工质量效果，需要对关键工艺进行展示，并实现工艺的优化。对此，可通过运用BIM技术构建关键工艺模型，并借助相应动态观察工具，对实际施工过程进行动态模拟和碰撞实验，以此进一步提高施工精度，确保工程质量。

第四，土建主体结构施工模拟。对此需要使用相应建模软件，构建BIM模型，然后对整个模型进行综合评估和分析，进而构建单位施工模型，实现对于施工组织设计的进一步调整和优化，保障施工工序的合理性，进而确定相应施工方案、进度计划等。然后根据进度计划，对施工过程展开演示和模拟，为后续施工奠定良好基础，进而达到提升施工效率，保障施工质量的目的。

4.2 深度优化设计

超高层型钢混凝土作为建筑施工的主要结构，在实际应用BIM技术进行优化设计的过程中应注意以下要点：第一，当出现柱纵向钢筋与H型钢梁翼缘相遇的情况时，需要将纵向钢筋与套筒进行连接设计，然后将套筒通过焊接的方式与钢梁翼缘连接；第二，在进行设计的过程中，若出现梁中钢筋与圆钢管柱相遇的情况，需要尽可能绕过钢骨，在此过程中，可采用并筋的方式进行处理，但是对于规格为φ28 mm的钢筋并筋数不能超过3，规格为φ32 mm并筋数不能超过2。除此之外，为保障钢构件设计的合理性，还需要借助BIM进行碰撞检测，并针对相关零件进行加工制造，BIM技术下得到的构件加工图例如图2所示。

图2 构件加工图例

4.3 施工技术交底

BIM技术能够为整个建筑工程项目提供全面充足的信息数据，其中存储了大量的工程信息，在实际进行施工技术交底的过程中，能够快速从中提取出所需要的数据等，以此促使施工人员和技术人员全面了解详细施工信息，进一步保障施工质量，确保施工顺利推进。

4.4 材料质量管理

对于超高层建筑施工而言，其所需要使用的建筑施工材料较多、种类繁杂，施工材料质量对于建筑工程整体效果、质量以及安全性等有着直接的影响，因此加强对于材料质量的管控是十分有必要的。但是传统人工管理方式，不仅工作量相对较大，而且需要消耗大量的人力资源，耗时也相对较长，而BIM技术的应用则能够有效避免此类问题。BIM技术能够实现对于材料质量当中各项参数的汇总，并将其与设计要求进行对比分析，能够尽快发现材料质量问题，以此及时采取有效解决措施，避免对施工质量、进度等造成不良影响。而且还能够实现对于材料合格证、质检证等相关文件资料的保存和管理，便于相关管理人员进行信息调取和材料质量的管控，有效提升了材料质量管理的便利性。

4.5 施工进度管理

BIM技术在施工进度管理方面的应用过程，主要包括以下内容：第一，施工计划与变更管理，通过构建完整的建筑信息模型，以及可视化的进度计划表达方式，实现各专业、各部门对于施工进度建设情况的了解以及讨论沟通，确保施工进度计划按时推进，并在出现进度变更的情况时，能够及时展开信息资源共享和计划变更讨论；第二，现场管理，借助BIM技术以及AR技术，能够对现场施工信息进行形象化存储、管理和检索，使得在实际施工的过程中，相关施工人员以及管理人员能够提前查看到工程结果，以此帮助相关人员预防和消除可能出现的错误问题。第三，施工材料管理，借助现有的施工现场数据信息，以及相应资源消耗的模型，计算出相关资源用量，并根据施工进度、时间等明确物资消耗情况，进而形成物资需求计划，实现对于物资的动态管理，并为物资的采购、运输等提供可靠支持，保障物资供应充足的同时，避免物资过度积压，确保施工进度计划能够按时完成。

5 结束语

将BIM技术应用在超高层建筑施工当中，不仅能够推动CAD技术的应用，提高建筑施工质量，还能够有效提升建筑工程的综合效益。在实际应用BIM技术的过程中，可通过虚拟施工管理，在施工前对施工场地的布置、复杂工序方案以及关键施工工艺以及主体结构施工等进行模拟和展示，同时还能够对施工设计进行深化，支持施工技术交底、材料质量管理，以及施工进度管理。相信随着对BIM技术的深入研究和应用探索，超高层建筑施工水平和质量将会得到进一步提升。