高層住宅建筑群中BIM+綠色施工技術(shù)應(yīng)用

袁澤理 湖南省第四工程有限公司

1 前言

眾所周知，建筑業(yè)是高能耗高排放產(chǎn)業(yè)，高層建筑因?yàn)楠?dú)特的格局，更是會(huì)消耗大量能源和資源；使用期間，各種能源消耗和浪費(fèi)，引起嚴(yán)重污染。我國提出了可持續(xù)發(fā)展方針，工程行業(yè)必須重視綠色技術(shù)使用。BIM技術(shù)能夠模擬與優(yōu)化施工過程，控制工程能耗，減少污染問題，保障高層建筑更環(huán)保、綠色的發(fā)展。

2 BIM技術(shù)與綠色技術(shù)敘述

2.1 技術(shù)情況

BIM技術(shù)，即信息模型技術(shù)，能夠充分利用所有的數(shù)據(jù)資料構(gòu)建立體模型。使用數(shù)字技術(shù)，仿真真實(shí)的建筑物情況。BIM技術(shù)能夠提高工程施工效率和效果，縮短工程工期；以保障工程質(zhì)量為前提，控制工程成本投入。

圖1 BIM裝配式建筑設(shè)計(jì)圖

2.2 綠色施工技術(shù)情況

一直以來，建筑業(yè)都是我國能耗最高的產(chǎn)業(yè)之一。為控制建筑產(chǎn)業(yè)能耗，提高行業(yè)環(huán)保節(jié)能效果，需要重視綠色技術(shù)研究，是建筑工程環(huán)保節(jié)能的關(guān)鍵。使用綠色施工技術(shù)，可以有效控制揚(yáng)塵問題，創(chuàng)造封閉作業(yè)環(huán)境，讓工程施工更加文明，減少工程施工對(duì)于周圍居民的影響，改善了作業(yè)環(huán)境，保障了施工現(xiàn)場環(huán)保性、安全性。綠色建筑，使用先進(jìn)手段和技術(shù)，能夠同時(shí)兼顧工程安全和工程質(zhì)量，并節(jié)省資源，減少環(huán)境影響問題。

2.3 BIM技術(shù)與綠色施工技術(shù)關(guān)系分析

使用BIM技術(shù)前，充分調(diào)查各種數(shù)據(jù)信息，將信息用于工程模型的設(shè)計(jì)。工程中，有很多數(shù)據(jù)信息，參建方非常多，包括運(yùn)營單位、設(shè)計(jì)單位以及建設(shè)單位。BIM技術(shù)能夠讓所有單位進(jìn)入一個(gè)平臺(tái)共同交流，便利了所有參建者的交流和溝通。綠色施工與BIM技術(shù)的融合，能夠控制能源浪費(fèi)問題，保障建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3 BIM綠色技術(shù)在高層建筑群中的使用分析

3.1 工程情況分析

某工程項(xiàng)目，高層，地處某城市市中心，該高層建筑的總面積為13.5萬平方米，包括3棟商業(yè)工程和配套項(xiàng)目，以及6棟高層建筑。高層建筑總投資3.5億元，合同時(shí)間840d。工程建設(shè)前，充分勘查現(xiàn)場地質(zhì)情況，得出的結(jié)果是，該地區(qū)有著十分復(fù)雜的土地狀況。地表土體一共五個(gè)層次，分別是全風(fēng)化閃長巖、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、土粉質(zhì)黏土、素填土。

3.2 高層住宅的建筑群對(duì)BIM技術(shù)使用分析

本次項(xiàng)目的施工場地有限，并且不同環(huán)節(jié)場地布置要求不一樣，使用了BIM技術(shù)對(duì)工程整體進(jìn)行了規(guī)劃，創(chuàng)建臨時(shí)模型，直觀調(diào)整和分析數(shù)據(jù)模型。

3.2.1 優(yōu)化現(xiàn)場材料與設(shè)備進(jìn)場的路線

施工期間，深受建筑作業(yè)場地因素限制，不同施工環(huán)節(jié)，選擇不同場地布置方法。工程布局，運(yùn)用BIM技術(shù)，可以全方位規(guī)劃與設(shè)計(jì)工程的整體情況。通過創(chuàng)設(shè)三維立體模型的方法，布置工程現(xiàn)場。直觀三維模型，按照功能區(qū)分情況，將現(xiàn)場分成生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)等生產(chǎn)模型、非生產(chǎn)模型。BIM技術(shù)能夠創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)和場地的模型。

除此之外，BIM技術(shù)還可以使用數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建設(shè)備模型，包括各種機(jī)械設(shè)備模型、垂直運(yùn)輸機(jī)模型。根據(jù)碰撞試驗(yàn)結(jié)果，確定更合適的進(jìn)場路線，優(yōu)化工程時(shí)間。

3.2.2 節(jié)約工程材料的投入

過去工程量的計(jì)算，使用的是手工配合圖紙計(jì)算。該方法很容易出錯(cuò)，甚至因?yàn)椴涣私庖?guī)范，經(jīng)驗(yàn)不足漏算和錯(cuò)算。此外計(jì)算中得到的工程量，如果別人想要復(fù)核與檢驗(yàn)，就需要很長時(shí)間。使用BIM技術(shù)計(jì)算工程量的時(shí)候，將CAD圖紙信息直接導(dǎo)入到算量軟件識(shí)別，檢查識(shí)別模型。軟件自帶的算量規(guī)則，完全按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，故有著非常準(zhǔn)確的計(jì)算能力和結(jié)果。

使用鋼筋算量軟件，建造模型，直接導(dǎo)入土建算量軟件，就能得知準(zhǔn)確的混凝土工程量和模板作業(yè)量。該方法可以節(jié)省投入，不需要二次建模，有著非常高的工作效率。使用鋼筋三維布置進(jìn)行查看，檢查十分方便，也容易理解。在高層住宅的建設(shè)施工中，工程本身有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)于工程的綠色施工影響比較大。工程施工埋設(shè)了十分密集的管線，管線擺放位置十分復(fù)雜。

使用BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)功能，可以順利解決管線布置問題；使用BIM技術(shù)模擬管線的分布和布置情況，在施工前，按照模擬情況、模擬結(jié)果制定工程施工計(jì)劃，確定工程實(shí)際施工使用的材料用量情況。針對(duì)性的供應(yīng)材料，順利解決材料使用問題。使用BIM技術(shù)，能充分展現(xiàn)材料性能和價(jià)值，節(jié)約材料，獲得更好的工程施工效果。

3.2.3 節(jié)約建筑工程用地

高層住宅的建筑群施工，因?yàn)楣こ淌┕ど婕皟?nèi)容非常多，必須重視生活區(qū)、臨時(shí)建筑、辦公區(qū)、施工區(qū)合理布置，是非常重要的工作。合理規(guī)劃區(qū)域，才能保障工程有序推進(jìn)。BIM技術(shù)的合理使用，優(yōu)化了工程的現(xiàn)場布置情況。使用動(dòng)態(tài)模型，創(chuàng)建真實(shí)模擬的空間，在空間中模擬設(shè)計(jì)，能提高空間利用率效果，節(jié)約空間操作限制性問題。

3.2.4 節(jié)約能源

使用BIM技術(shù)，就能優(yōu)化布置現(xiàn)場的臨時(shí)照明系統(tǒng)。使用BIM技術(shù)，依靠其可視化功能，可以檢查現(xiàn)場照明狀況。如果發(fā)現(xiàn)小區(qū)當(dāng)中存在能源浪費(fèi)和過度消耗情況，及時(shí)有效的應(yīng)對(duì)處理。充分了解工程圖紙情況，合理布置照明系統(tǒng)與設(shè)施；就能合理使用與控制現(xiàn)場燈具，解決能源浪費(fèi)問題，提高資源利用率。

3.2.5 節(jié)約用水

使用BIM技術(shù)，合理布置現(xiàn)場用水管網(wǎng)，創(chuàng)建水回收體系，完成現(xiàn)場施工用水和雨水的回收。這些水資源最終被用在衛(wèi)生間用水、道路清洗、車輛沖刷，提高了水資源利用率。

3.2.6 環(huán)保節(jié)能

高層建筑物中，施工期間，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重影響，巨大破壞。需要使用行之有效的手段，保護(hù)工程和環(huán)境。BIM技術(shù)能夠建立三維動(dòng)態(tài)模型，合理布設(shè)現(xiàn)場，處理現(xiàn)場的垃圾和問題。將生活垃圾、建筑垃圾統(tǒng)一存放到一起，最后集中處理。另外BIM技術(shù)還能優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)，提高地面上的鋼結(jié)構(gòu)安裝效率和效果，節(jié)約時(shí)間，減少生產(chǎn)對(duì)周圍環(huán)境的影響，周圍居民能正常生活與工作。

3.2.7 深基坑支護(hù)

通過勘查現(xiàn)場得知的是，工程施工中，原有地貌東西落差比較大，足足有10m，基坑深度超過10m，臨近商業(yè)建筑項(xiàng)目。正因如此，支護(hù)要求和難度非常大。本次工程案例中，支護(hù)方法與結(jié)構(gòu)為旋噴錨樁與鉆孔灌注樁。

轉(zhuǎn)角位置的錨桿，使用的是相互交叉，在地層應(yīng)力場中相互重疊錨桿，構(gòu)成群錨效應(yīng)。錨桿作業(yè)期間，使用BIM技術(shù)優(yōu)化錨桿的布局。使用建筑群三維模型，有效調(diào)節(jié)錨桿的空間和布置情況，提高工程最終受益，保障了錨桿結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)定。

3.2.8 鋁合金模板使用

鋁合金模板比傳統(tǒng)木制模板優(yōu)勢(shì)多很多。鋁合金模板周轉(zhuǎn)次數(shù)高，模板重量比較小，不需要使用吊機(jī)就能調(diào)運(yùn)模板，有著非常好的混凝土成型質(zhì)量和效果。高層建筑群中應(yīng)用鋁合金模板，可以提高工程最終受益。

BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)鋁合金模板，創(chuàng)建三維模型，拼裝演示工程。與傳統(tǒng)手工CAD設(shè)計(jì)相比，BIM技術(shù)能夠進(jìn)一步提高模具施工效率和準(zhǔn)確性。本次工程案例中，應(yīng)用BIM技術(shù)，保障了模板拼接準(zhǔn)確度。施工人員在模板中貼了二維碼，可以讓施工人員準(zhǔn)確定位和檢查工程。

3.2.9 無人機(jī)技術(shù)

因?yàn)楦邔幼≌?xiàng)目中，有著許多的單體構(gòu)成，樓層比較高，工程的進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理存在非常大的難度，需要投入很多的技術(shù)管理員。施工中，可以用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行航拍，在進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面，無死角、全方位監(jiān)控，和BIM模型模塊對(duì)比分析。特別是在工作人員無法親臨的地方，使用無人機(jī)能夠獲得非常好的效果。

無人機(jī)將拍攝中得到的影像數(shù)據(jù)和資料送回項(xiàng)目部的接收終端，提取數(shù)據(jù)就能了解現(xiàn)場的最新工程進(jìn)展，公司從原本的前臺(tái)管理轉(zhuǎn)移到后臺(tái)管理。

4 結(jié)束語

根據(jù)工程的實(shí)際施工效果可以得出的是，使用BIM技術(shù)能夠有效提高工程施工效果與質(zhì)量。BIM技術(shù)達(dá)到了精細(xì)化管理工程的目的，有著顯著的提高質(zhì)量效果。前期建立對(duì)應(yīng)的工程模型，模擬工程施工，解決了管線碰撞、設(shè)備搬運(yùn)路徑優(yōu)化要求。

工程量計(jì)算方面，BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)重大，能夠讓項(xiàng)目部收獲頗多，培養(yǎng)出工程量計(jì)算能力準(zhǔn)確、高效技術(shù)人員。高層住宅建筑對(duì)BIM+綠色技術(shù)的使用，推動(dòng)了BIM技術(shù)升級(jí)轉(zhuǎn)型，精細(xì)化管理項(xiàng)目，迎合時(shí)代發(fā)展要求。