智能建筑BIM技術在高層住宅施工中的應用

顧子臣 封小艷

1.北京城建八建設發(fā)展有限責任公司 北京 100012

2.北京住總集團有限責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，許多新穎的技術和概念被運用到了建筑領域，使得建筑工程的質(zhì)量得到了極大的提升，與此同時，也使得建筑在朝著智能化方向發(fā)展。智能建筑是當今世界先進技術和先進理念相融合而產(chǎn)生的一種新的建筑模式，智能建筑的出現(xiàn)和運用，既能更好地適應人類日益增長的需求，又能改善人民群眾的居住環(huán)境，BIM技術在高層住宅建設中的應用是一種行之有效的構(gòu)建智能建筑的方法。

1 BIM技術的原理與優(yōu)勢

1.1 BIM技術的原理

BIM技術是對高層住宅建筑的物理與功能特征進行數(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資源。BIM技術的應用理念是通過構(gòu)建覆蓋整個高層住宅建筑施工全過程的數(shù)據(jù)信息庫，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)字化技術直接應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)同工作打下堅實的基礎。

1.2 BIM技術的優(yōu)勢

BIM的設計實質(zhì)上是一種精細化的工程設計，其目標是在工程建設之前解決不同專業(yè)協(xié)作過程中出現(xiàn)的難點和工序問題。良好的BIM設計應該能夠為業(yè)主和施工單位提供清晰的可視化模型，并提供全面、準確的信息，在模型設計中解決圖紙的問題，以保證模型與實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技術時，應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際的問題，比如，一些具有豐富經(jīng)驗的工程師在計算機運用方面不熟練，而一些年輕的工程師計算機操作熟練，但是缺少專業(yè)的建筑工作經(jīng)驗[2]。在模型建造之前，需要對設備的規(guī)格和尺寸進行明確，而大多數(shù)的設備都是由業(yè)主自己決定的。由于BIM軟件的模板和當?shù)氐淖鍘斓确矫娲嬖诓蛔?，使得建模過程中出現(xiàn)了很多問題。在進行施工時，也有可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和安裝上的偏差，這時必須對模型進行及時的調(diào)整和修正。

2 BIM技術的特點

這種技術的特點就是利用三維建模技術，對高層住宅施工中的各個環(huán)節(jié)進行全面有效的控制。在此基礎上，可以收集有關的技術參數(shù)，并且根據(jù)工程的具體情況對其進行有效的管理。在利用這種模型的基礎上，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環(huán)節(jié)都能達到最優(yōu)。這種技術也具備一定的仿真性，在建模的時候，可以收集到一些真實的數(shù)據(jù)，然后用抽象的方法將其轉(zhuǎn)換成圖像，再進一步構(gòu)建相應的仿真模型。優(yōu)化技術則是說通過建立模型，對施工的不同環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。它最大的特點就是利用虛擬技術搭建一些平臺，來構(gòu)建一個虛擬的環(huán)境。通過構(gòu)建相應的系統(tǒng)，對各個工序的工作進行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)處理，使各個環(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用智能建筑BIM技術的必要性

近些年來，我國的高層建筑工程發(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)越來越復雜，專業(yè)劃分越來越精細，智能建筑的應用也越來越多，同時，各種專業(yè)設備的安裝以及管線的鋪設工作也變得越來越復雜。傳統(tǒng)的二維圖紙設計方法已經(jīng)不能滿足高層住宅建筑施工的需求，二維圖紙設計方法在高層住宅建筑施工中表現(xiàn)出了一定的劣勢。尤其是在建筑工程中，不同的專業(yè)管線和設備之間可能會出現(xiàn)相互交叉的現(xiàn)象，在構(gòu)件和設備之間又很容易會發(fā)生碰撞問題，這就造成了高層住宅施工的困難。而且，在進行高層住宅施工時，由于不同部門以及單位在施工過程中難以進行及時的協(xié)調(diào)和緊密的配合，造成了大量的返工問題，不僅會影響到工程的進度和工程的造價，最終還可能會影響到工程的質(zhì)量。采用常規(guī)的管理技術手段，無法及時處理大量的數(shù)據(jù)信息，導致錯誤頻發(fā)，協(xié)同工作效率低的問題。BIM技術是智能建筑建設的核心技術，它具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性、可視性、協(xié)同性等多種特點，在建筑行業(yè)中得到了很好的應用。而且BIM技術隨著計算機和網(wǎng)絡信息技術的發(fā)展也在不斷的完善和發(fā)展，在當前階段，BIM技術已被廣泛地應用于各類工程項目的規(guī)劃、設計、施工以及運行的全過程。BIM技術在高層住宅建筑工程中的運用，是發(fā)展智能建筑的一種行之有效的方法[4]。

4 BIM技術在高層住宅建筑工程施工中的應用優(yōu)勢

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，設計工作和施工工作都是不可或缺的一環(huán)，而對高層住宅建筑進行施工時，都要根據(jù)相應的施工圖紙和方案進行施工，施工方案是施工的重要依據(jù)。如果充分利用BIM技術，就可以為建筑工程的施工提供科學合理的依據(jù)，只有在前期施工階段，做好充分的準備工作，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，能夠在更加科學的施工方案的指導下進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現(xiàn)

BIM技術中所包含的信息是非常全面的，所以，在進行高層住宅建筑的施工時，相關施工人員必須要按照施工方案的相關要求去開展施工工作，雖然現(xiàn)在有大量的軟件可以計算出相應的物理參數(shù)，但是由于受到二維空間的限制，圖紙只能作為參考被導入到許多設計軟件中，只能看某一個角度或某一個區(qū)域的施工效果，卻無法將整個工程的實際效果盡收眼底。無論是相關施工人員還是業(yè)主，都必須等待建筑工程項目結(jié)束之后，才能清楚工程項目的實際效果[5]。而BIM技術本質(zhì)上是一種三維技術，它能有效地解決以上問題，通過利用智能建筑BIM技術，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，都能從各個角度觀察到施工的效果，如果對施工方案存在不滿，也能及時進行相應的調(diào)整，大大減少了返工所需的費用。

4.3 協(xié)調(diào)方便

在過去的實際工程施工中，由于存在著一些問題，或是由于不同的利益相關方的需求，施工人員往往會做出相應的調(diào)整，從而實現(xiàn)雙贏。但是有時可能會由于溝通的不到位，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)量達不到預期的效果。BIM技術則可以很好地解決這一問題，一方面，BIM技術可以將設計人員的意圖通過數(shù)據(jù)以三維立體的方式展現(xiàn)給施工人員，促進兩者之間的協(xié)調(diào)。另一方面，BIM數(shù)據(jù)庫中的大量信息數(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技術在高層住宅建筑施工中的應用策略

5.1 在安全管理中的應用

智能建筑BIM技術在高層住宅建筑安全管理中的運用，使其能夠?qū)κ┕さ娜^程進行全面的安全檢測，并能及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時地解決，確保高層住宅建筑工程建設的正常進行。利用BIM平臺，可以對施工過程的各個環(huán)節(jié)進行仿真和綜合分析，利用智能建筑BIM技術的可視化和參數(shù)化特征，建立高層住宅建筑項目的安全檢測模型。在這種情況下，施工單位在施工前就可以對施工方案中可能存在的安全隱患進行預測，并及時采取相應的措施對施工方案進行優(yōu)化和升級，將安全事故發(fā)生的概率降到最低。同時，還可以利用BIM技術的試點外掛功能，對一些可能存在的安全隱患進行特殊標記，對問題的特點和類型進行詳細的標注說明，為后期的安全管理工作打下堅實的基礎[6]。

5.2 進行設計方案的優(yōu)化完善

利用智能建筑BIM技術，可以將高層住宅建筑工程各個方面的數(shù)據(jù)都錄入到信息平臺當中，建立建筑三維設計模型，對后期的建筑工程建設具有很好的指導意義。除此之外，通過運用BIM技術，還可以清晰地認識到各個施工環(huán)節(jié)之間可能存在的沖突和矛盾，使其在較短的時間內(nèi)能夠得到最優(yōu)化的解決，從而進一步提高高層住宅建筑工程施工設計方案的科學合理性。

5.3 在平面布置中的應用

在進行高層住宅建筑施工時，許多施工單位都采用隔板將施工現(xiàn)場與外界隔斷，以減少外部環(huán)境對施工現(xiàn)場的影響，在這種情況下，人們無法對施工現(xiàn)場的情況進行實時了解。另外，在施工場地還可能會堆有大量的材料和設備，一些施工材料在使用完畢之后沒有進行及時的處理，就造成了這些材料隨意堆放在施工現(xiàn)場的問題，對于整個建筑工程的施工工期也有一定的影響。基于此，相關施工單位必須要注重平面布置工作，并要積極運用智能建筑BIM技術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，并將其傳輸至相應的管理數(shù)據(jù)庫中，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)，也可以進行操作程序的直接傳遞，通過這種方式簡化施工流程，保證后期施工工作的順利進行。另外，施工單位的相關管理人員也可以主動運用BIM技術的三維可視化功能，全面地考慮施工現(xiàn)場的各項需求，然后對施工的進程進行合理的判斷，從而保證施工的質(zhì)量和效率，使施工符合預期的要求[7]。

5.4 強化碰撞檢測水平

BIM技術的應用給建筑行業(yè)提供了很大的方便，其中最重要的檢查便是碰撞檢查，在對高層建筑、異形建筑和大型建筑進行施工的過程中可能會存在碰撞的問題，由于各種專業(yè)設備以及管道都具有各自的特殊技術要求和空間分布要求，在施工中就必須要對施工的工序和空間位置的分布進行明確的要求[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技術在空間、時間以及技術等方面進行綜合全面的考慮，以減少工程建設中出現(xiàn)的問題。通過利用智能建筑BIM技術，可以實現(xiàn)對高層住宅建筑項目的三維立體建模，能夠及時發(fā)現(xiàn)其在設計和后期使用中可能會出現(xiàn)的問題，并對其進行合理的優(yōu)化和改進，避免碰撞現(xiàn)象的發(fā)生，以達到工程預期的效果。

5.5 在技術交底中的應用

為了確保工程能夠順利進行，必須要切實做好技術交底工作，為高層住宅施工的順利進行打下堅實的基礎。在過去進行技術交底工作時，大多是采用書面文件或其他形式進行技術交底工作。但由于受到平面施工圖紙?zhí)匦缘南拗?，一些施工技術人員甚至對圖紙的設計意圖不能完全理解，這不但會對后期的工程質(zhì)量和效率造成很大的影響，甚至會導致在施工的過程中出現(xiàn)安全隱患。而在利用智能建筑BIM技術進行技術交底時，就可以有效避免這一問題，它可以通過運用三維建筑模式進行技術交底工作。從而使施工技術人員對各個工序的技術要點和操作要求有一個清晰的認識，也能更好地幫助施工人員理解設計的意圖，能夠彌補傳統(tǒng)的技術交底工作中的不足。另外，在智能建筑BIM技術的基礎上，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，使得相關施工人員能夠更清楚地了解，并能有效地減少錯誤出現(xiàn)的可能性，從而提高高層住宅建筑工程技術交底的質(zhì)量[9]。

5.6 在施工材料中的應用

利用智能建筑BIM技術對施工材料進行管理時，相關技術人員可以將高層住宅建筑施工的有關信息數(shù)據(jù)錄入到BIM數(shù)據(jù)庫中，在這個數(shù)字化模型的基礎上，合理地選擇恰當?shù)氖┕げ牧?。通過這個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管理人員的工作任務，減輕他們的工作負擔，還可以最大限度地避免在施工材料選擇方面出現(xiàn)錯誤。對于一些無法計算的材料數(shù)量，就可以充分利用智能建筑BIM技術進行模擬，以此來獲得相關的數(shù)據(jù)信息。除此之外，相關技術人員還要將所需要材料的類型、數(shù)量和儲存方式等相關信息錄入到數(shù)據(jù)庫當中。同時，還可以通過運用BIM技術對全部的施工材料進行統(tǒng)一調(diào)配，有效減少施工材料浪費問題，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 在成本管控中的應用

在進行高層住宅建筑施工時，充分利用智能建筑BIM技術還可以對工程施工中的人員、材料設備以及工程的造價進行統(tǒng)一的管理，有利于提高工程成本管理的水平。通過利用BIM技術提供的數(shù)據(jù)信息，可以為工程的施工方案和計劃的制定提供一定的幫助。對于高層住宅建筑施工中普遍存在的問題，可以通過BIM技術進行數(shù)據(jù)的匯總并且及時進行反饋，根據(jù)反饋的結(jié)果進行相應的設計調(diào)整。這樣一來，就可以對高層住宅建筑施工的資源和成本數(shù)據(jù)信息進行有效的管理，減少資源浪費以及工期拖延等問題的出現(xiàn)。通過利用BIM技術，可以對進度計劃進行有效的管理，可以使BIM模型構(gòu)件與進度計劃相一致，有利于對進度款的支付工作進行有效的管理，將責任落實到相關負責人身上，使相關負責人有效的落實進度款的支付工作。同時，通過利用BIM技術，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用，避免出現(xiàn)變更與索賠問題?？傊?，BIM技術在高層住宅建筑施工成本管理中起著舉足輕重的作用，有利于促進施工企業(yè)綜合效益的提高。

5.8 在運維管理中的應用

在工程完工后，利用BIM技術構(gòu)建模型，通過預制件中的芯片，可以實時了解預制件的幾何信息，及時對項目的質(zhì)量信息進行溯源[10]。BIM模型中含有構(gòu)件的配筋信息，為高層住宅運維管理提供了極大的便利。在該模型的基礎上，通過利用傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術，可以對高層住宅建筑的實時運行狀況進行了解，對其進行數(shù)據(jù)分析并及時進行調(diào)整?？偠灾?，BIM給運維管理工作提供了方便，同時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)比較復雜，專業(yè)跨度比較大，導致在施工中的難度比較大，在高層住宅建筑的施工中，一定要合理地運用BIM技術，通過利用BIM技術可以對高層住宅建筑進行實時的模擬，可以對相關施工人員的操作行為進行規(guī)范，對項目的進度進行合理的規(guī)劃，同時也能提高高層住宅建筑施工的安全性。在BIM模型的基礎上，可以及時進行調(diào)整、模擬和優(yōu)化，繪制有關建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和裝飾綜合圖的圖紙，能夠為高層住宅建筑施工提供依據(jù)，同時也有利于后期運維工作的開展。