BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用研究

楊春林

(重慶渝永建設(shè)(集團(tuán))有限公司,重慶 402160)

0 前 言

超高層建筑指層數(shù)40層以上,高度100 m以上的建筑物。我國《民用建筑設(shè)計通則》(GB 50352—2005)中規(guī)定：建筑高度超過100 m時,不論是住宅還是公共建筑均為超高層建筑。根據(jù)世界超高層建筑學(xué)會的新標(biāo)準(zhǔn),300 m以上為超高層建筑。超高層建筑的施工工作中,采用先進(jìn)的BIM技術(shù),可在鋼結(jié)構(gòu)施工、各個關(guān)鍵點施工中進(jìn)行模擬,及時發(fā)現(xiàn)工程施工可能出現(xiàn)的問題,從源頭上消除問題,確保超高層建筑施工工作的科學(xué)落實與實施,達(dá)到預(yù)期的工作目的。

1 超高層建筑施工的難點

1.1 工程周期難以控制

一般情況下,超高層建筑工程的施工位置在市中心,可供操作的場地面積很小,并且為滿足相關(guān)要求,必須針對噪聲和污染問題進(jìn)行控制,會導(dǎo)致工程的施工項目繁瑣,中間流程開始增加,這也使得工程的施工周期延長,進(jìn)度很難合理控制。

1.2 關(guān)鍵點的施工存在難度

超高層建筑具有一定的特殊性,屬于城市中較為標(biāo)志的建筑結(jié)構(gòu),會涉及到裝修工作、機電安裝工作、消防工作和土建工作等,各個專業(yè)的關(guān)鍵節(jié)點很多,相互之間如果不能合理配合和協(xié)調(diào),將很難達(dá)到良好的工作效果。與此同時,在關(guān)鍵節(jié)點的施工控制期間,受到諸多因素的影響,還會出現(xiàn)一些問題,不能確保整體的工作質(zhì)量和水平,會制約其長遠(yuǎn)發(fā)展。

1.3 施工方式和順序很難明確

超高層建筑工程施工工作中,采用傳統(tǒng)的施工方式,很難保證工作的可行性,如：在主體鋼結(jié)構(gòu)的核心筒施工工作中,由于起重量很高,吊裝的水平高度較高,如果不能在事前合理地選擇吊裝方式,對吊裝順序進(jìn)行規(guī)劃,很容易誘發(fā)安全事故,甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時,在主體結(jié)構(gòu)的建設(shè)工作中,有混凝土還有鋼結(jié)構(gòu)之間的交叉程序,施工順序難以有效控制,很容易出現(xiàn)嚴(yán)重的工程結(jié)構(gòu)問題。

1.4 工程的成本難以控制

超高層建筑的施工工作,項目周期非常緊張,機電安裝工作、消防施工工作與土建工作之間相互交叉,各種專業(yè)之間很容易有沖突,如果不能合理地進(jìn)行協(xié)調(diào),將會出現(xiàn)大量的修改工作,成本難以預(yù)計,控制難度很高。與此同時,在超高層的工程項目施工工作中,受到諸多因素的影響,還存在一些難以控制的項目費用,若不能對其進(jìn)行嚴(yán)格的管理和協(xié)調(diào)控制,會導(dǎo)致整體工作效率降低。

2 BIM技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用

2.1 鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

超高層的建筑工程中,鋼結(jié)構(gòu)的施工難度很高,如果不能合理地進(jìn)行處理,將會導(dǎo)致整體的工程建設(shè)受到影響。因此,應(yīng)該將BIM技術(shù)應(yīng)用其中,結(jié)合實際情況選擇相應(yīng)的技術(shù)。

2.1.1 構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的三維模型

三維模型的構(gòu)建能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)二維圖紙設(shè)計方式,通過建模方式獲取相應(yīng)的建筑數(shù)據(jù)信息,充分采用三維可視化的系統(tǒng),進(jìn)行現(xiàn)場工程的施工指導(dǎo)。在三維模型中,可以將鋼結(jié)構(gòu)的尺寸信息輸入其中,明確位置之間的關(guān)系,并根據(jù)土建與機電工程等交叉作業(yè)情況,有效分析鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)容,以便確定良好的設(shè)計模型。相關(guān)的施工部門可以按照三維模型的圖紙內(nèi)容,正確開展鋼結(jié)構(gòu)的施工工作,協(xié)調(diào)現(xiàn)場不同工序之間的關(guān)系。

2.1.2 4D施工模擬措施

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中,原本的二維圖紙設(shè)計方式不能預(yù)先發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,在現(xiàn)場施工發(fā)生問題之后,才能進(jìn)行設(shè)計圖紙的變更,這樣不僅會導(dǎo)致工期延誤,而且會誘發(fā)嚴(yán)重的成本控制問題。采用BIM相關(guān)技術(shù),通過4D施工模擬方式,合理地進(jìn)行現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)的施工模擬,可以在設(shè)計期間及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙中所存在的問題,并深化整改設(shè)計內(nèi)容,雖然不能確保施工中不會出現(xiàn)問題,但是能夠大幅度降低問題的發(fā)生率。采用4D模擬的方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的施工處理,可通過模擬技術(shù)的應(yīng)用明確鋼結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,合理的設(shè)計參數(shù),然后通過動畫的形式將施工項目展現(xiàn)出來,描述其中的細(xì)節(jié),為施工部門的后續(xù)工作提供幫助[1]。

2.1.3 輔助施工的措施

超高層建筑的施工企業(yè)在實際工作中,采用先進(jìn)BIM技術(shù),可合理地開展鋼結(jié)構(gòu)的輔助施工工作。在此期間,可針對鋼結(jié)構(gòu)的施工順序進(jìn)行調(diào)整,統(tǒng)計焊縫情況,有效進(jìn)行異形件的驗收處理。例如：鋼板墻結(jié)構(gòu)安裝之前,可以使用BIM技術(shù)自動化生成施工動畫,將施工流程展現(xiàn)出來,這樣施工部門不僅可以明確自身的工作流程,還能統(tǒng)籌管理工程的建設(shè)進(jìn)度,有效提升整體施工工作的科學(xué)性和合理性,預(yù)防可能出現(xiàn)其他的問題。與此同時,采用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)測,還能及時發(fā)現(xiàn)誤差問題,提示出相關(guān)的誤差問題應(yīng)對方式,以此促進(jìn)各方面工作的穩(wěn)定實施[2]。

2.2 施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

超高層的建筑工程施工工作中,進(jìn)度管理的難度普遍很高,如果不能合理地進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,將會導(dǎo)致整體工程的建設(shè)效果受到影響,不能確保進(jìn)度符合合同的規(guī)定要求。在此情況下,可以采用BIM技術(shù)措施進(jìn)行處理,創(chuàng)建三維信息模型,顯示出具體的工程效果圖,然后利用漫游制作視頻等,通過漫游的方式將工程各個部位的情況顯示出來,這樣不僅能夠使得施工人員正確掌握各個部分的施工工作,而且能有效的進(jìn)行監(jiān)管[3]。與此同時,建立相應(yīng)的BIM信息模型,還能全面觀察和了解現(xiàn)場的施工進(jìn)度,明確大型機械設(shè)備是否合理布置,并針對施工工序的順序與進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格的管理,保證在合理使用大型機械設(shè)備的情況下,正確地調(diào)整不同工序內(nèi)容,有效增強整體的工程建設(shè)進(jìn)度管理效果,將不同施工措施的積極作用充分發(fā)揮出來。值得注意的是,超高層建筑中的臨時機械設(shè)備、道路和材料堆放的場地很多,協(xié)調(diào)起來十分復(fù)雜,如果不能合理布置,后續(xù)就需要大批量的修改,不僅浪費成本,而且會對工程進(jìn)度造成不良影響。在此情況下,相關(guān)施工部門應(yīng)該在布置各種場地之前,合理使用BIM技術(shù)進(jìn)行處理,建立相應(yīng)的模型,明確臨時性場地的設(shè)置是否存在問題,并對其進(jìn)行修改,在合理布置場地的情況下,有助于預(yù)防后續(xù)問題所帶來的影響[4]。

2.3 關(guān)鍵節(jié)點的合理處理

高層建筑工程中關(guān)鍵節(jié)點的處理十分重要,通過BIM技術(shù)的應(yīng)用,建立相應(yīng)的施工模型,以便于進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點的控制。首先,應(yīng)該合理選用樹命令歸集鋼筋模型的相關(guān)綁扎順序,保證相關(guān)進(jìn)度計劃名稱和集合命令處于一致狀態(tài)[5]。其次,應(yīng)該清晰地將綁扎流程顯示出來,利用場景動畫的方式進(jìn)行處理,并顯示出關(guān)鍵節(jié)點的具體內(nèi)容,這樣在相關(guān)模型與動畫的支持下,可及時發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點部分存在的問題,采用有效措施解決問題。最后,在超高層建筑的整體工序中,要進(jìn)行各個關(guān)鍵節(jié)點的分析和研究,尤其是在土建、機電安裝和消防施工等交叉作業(yè)期間,必須利用BIM技術(shù)進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點的模擬和分析,一旦發(fā)現(xiàn)各個節(jié)點施工中存在問題,必須采用有效措施進(jìn)行處理,以免對整體工程的建設(shè)效果造成不良影響[6]。

2.4 施工順序的嚴(yán)格控制

從上述分析中可以得知,超高層的建筑工程施工中,各個工序的順序很難控制,如果不能合理地進(jìn)行管控,將會導(dǎo)致整體工程的建設(shè)效果受到影響。在此情況下,應(yīng)該嚴(yán)格針對施工順序進(jìn)行控制,采用科學(xué)、有效的措施提升整體工程的建設(shè)水平。在此期間,可以使用BIM技術(shù)的相關(guān)軟件將工程的施工順序劃分成為多個不同的模塊,每個模塊之間相互聯(lián)系,通過對各個模塊的模擬展示,建立仿真的順序模擬系統(tǒng),及時發(fā)現(xiàn)施工方案中順序的不合理問題,采用有效措施解決問題,在一定程度上可以通過科學(xué)的方式增強施工順序的控制效果,有效改善目前所面臨的問題,保證施工順序的科學(xué)控制與調(diào)整,預(yù)防因為順序不合理所帶來的影響,為后續(xù)工作的實施提供準(zhǔn)確依據(jù)[7]。

3 結(jié) 語

近年來,在超高層建筑工程的施工工作中,還存在很多難以應(yīng)對的問題,對整體工程的建設(shè)造成不利影響。在此情況下,應(yīng)該積極采用先進(jìn)的BIM技術(shù),通過三維建模方式、仿真模擬方式等,嚴(yán)格控制工程的施工進(jìn)度,調(diào)整各個工序之間的順序,并采用有效措施進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)工程的管理,促使各方面工作的順利實施,以達(dá)到預(yù)期的工作目的。

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