高層建筑防火監(jiān)督中BIM技術(shù)的有效應(yīng)用探討

作者簡(jiǎn)介：張二月（1988-），男，漢族，河南鄲城人，本科，講師，研究方向：電子信息。

基金項(xiàng)目：本文系2023年度河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：24B560010）；河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院青年骨干教師資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2022-GGJS-D001）的成果。

摘要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑如雨后春筍般涌現(xiàn)。在此背景下，人們對(duì)于高層建筑消防安全問(wèn)題的關(guān)注度不斷提高。BIM作為一種集成設(shè)計(jì)與管理技術(shù)，在促進(jìn)高層建筑防火監(jiān)督工作開(kāi)展、提高高層建筑消防安全等級(jí)以及降低高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方面展現(xiàn)出了巨大作用?；诖?，本文就高層建筑防火監(jiān)督中BIM技術(shù)的有效應(yīng)用進(jìn)行了探討和分析，以期能夠給相關(guān)人士提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；防火監(jiān)督；BIM技術(shù)

消防問(wèn)題關(guān)系著人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全。在城鎮(zhèn)化發(fā)展背景下，我國(guó)高層建筑不斷增多，但是隨之而來(lái)的火災(zāi)隱患卻不容忽視。高層建筑火災(zāi)有著疏散難度大、救援難度高等問(wèn)題，一旦發(fā)生火災(zāi)往往會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。如何運(yùn)用有效的技術(shù)手段來(lái)開(kāi)展高層建筑防火監(jiān)督工作成為一個(gè)社會(huì)性的話(huà)題。近年來(lái)，BIM技術(shù)的出現(xiàn)也為高層建筑防火監(jiān)督工作的高質(zhì)量開(kāi)展提供了新的機(jī)遇。作為一種集成設(shè)計(jì)和管理工具，能夠?yàn)楦邔咏ㄖ阑鹦阅艿奶嵘峁┬碌乃悸泛头椒?。因此，在新時(shí)期積極探討高層建筑防火監(jiān)督中BIM技術(shù)的有效應(yīng)用策略勢(shì)在必行。

一、高層建筑火災(zāi)特征分析

對(duì)于高層建筑火災(zāi)來(lái)說(shuō)，作為一種特殊的火災(zāi)類(lèi)型，有著極大的挑戰(zhàn)性和鮮明的特點(diǎn)。不但威脅到人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全，更影響著整個(gè)社會(huì)的安全與穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)，高層建筑火災(zāi)主要有以下幾點(diǎn)特征。

（一）疏散難度大

高層建筑往往擁有較高的人口密度，這也使得其在發(fā)生火災(zāi)之后，很難快速疏散人群?？梢钥吹?，高層建筑一般在10層以上，安全出口的寬度以及數(shù)量等往往難以滿(mǎn)足短時(shí)間內(nèi)的大量人口疏散需求。尤其是在居住人口密集時(shí)段發(fā)生火災(zāi)后，疏散通道往往會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞的情況，給人員疏散工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，高層建筑中居住著一些行動(dòng)不便或者身體殘障的居民，他們的疏散將更加困難。

（二）救援難度大

高層建筑火災(zāi)救援工作也有著較高的難度。高層建筑樓層較高，一旦發(fā)生火災(zāi)，普通的消防車(chē)水帶長(zhǎng)度以及水泵壓力等往往沒(méi)有辦法直接滿(mǎn)足其消防滅火需求。與此同時(shí)，救援設(shè)備在使用時(shí)也存在一定的局限，受設(shè)備狀態(tài)、技術(shù)人員操作水平等因素的制約，部分高層建筑的特殊結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)火災(zāi)撲救行動(dòng)造成一定困難。

（三）受環(huán)境因素影響大

在高層建筑火災(zāi)中，環(huán)境因素影響深遠(yuǎn)。環(huán)境因素主要包括自然環(huán)境因素和社會(huì)環(huán)境因素。自然環(huán)境因素中的風(fēng)力和風(fēng)向直接影響火勢(shì)蔓延速度和走向，強(qiáng)風(fēng)還會(huì)迅速擴(kuò)大火情，極有可能引發(fā)跳躍式燃燒，造成難以控制的結(jié)果；社會(huì)環(huán)境因素如高層建筑周?chē)慕煌ê突A(chǔ)設(shè)施也會(huì)在一定程度上影響救援效率。具體來(lái)說(shuō)，如果救援時(shí)附近交通擁堵，會(huì)大大延誤救援時(shí)機(jī)，造成不可估量的后果。

（四）受蔓延速度影響大

高層建筑往往人口密度偏大，可燃物數(shù)量偏多，如家居裝飾、紙張布料等，火勢(shì)蔓延速度快，撲救難度也隨之提升。在高層建筑中具有電梯井、管道井等建筑結(jié)構(gòu)，火災(zāi)可能會(huì)隨著這些垂直通道迅速向上蔓延，形成立體火災(zāi)，增加救援難度。

二、高層建筑消防的安全隱患

高層建筑功能需求多樣，建筑結(jié)構(gòu)特殊，往往隱含著諸多消防安全隱患，就以下兩個(gè)主要方面進(jìn)行闡述。

（一）設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)帶來(lái)的消防隱患

第一，疏散通道設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足消防需求。高層建筑在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到疏散通道的數(shù)量和寬度，存在疏散通道數(shù)量稀少、通道狹窄等問(wèn)題，在緊急情況下疏散不及時(shí)可能會(huì)造成人員傷亡。第二，消防配置不過(guò)關(guān)。要求高層建筑內(nèi)的消防設(shè)備（如滅火器、煙火探測(cè)器等）配置得當(dāng)，數(shù)量充足，反之則無(wú)法在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)及時(shí)撲滅，從而造成嚴(yán)重后果。第三，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷。建筑結(jié)構(gòu)要足夠穩(wěn)固才能防止火災(zāi)蔓延，保障人員安全，不合理設(shè)計(jì)會(huì)為火災(zāi)時(shí)結(jié)構(gòu)受損埋下隱患，從而影響建筑整體的穩(wěn)定性。

（二）裝修材料不合理加劇火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

在裝修材料的選擇上，高度易燃屬性的材料（如木材、布料等）在火災(zāi)中會(huì)迅速燃燒，并加速火勢(shì)蔓延。部分建筑材料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體和濃煙，對(duì)人員身體造成傷害，甚至造成窒息的危險(xiǎn)，降低可見(jiàn)度，大大增加了疏散和救援難度。此外，裝修過(guò)程中也存在著一定的安全隱患，一些建筑工人在裝修過(guò)程中忽視了安全問(wèn)題，在裝修過(guò)程中時(shí)常發(fā)生亂接電源、明火作業(yè)等現(xiàn)象，埋下巨大火災(zāi)隱患，嚴(yán)重影響人們的身體健康和安全。

三、BIM技術(shù)以及其在高層建筑防火監(jiān)督中的重要作用分析

（一）BIM技術(shù)概述

BIM也被稱(chēng)為建筑信息模型，不是簡(jiǎn)單的三維模型，而是一個(gè)蘊(yùn)含大量建筑信息、集成多種專(zhuān)業(yè)于一體的數(shù)字化工具。很多建筑設(shè)計(jì)師、施工人員以及工程師等都能夠通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行共同協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)建筑的信息化管理。這種技術(shù)的核心在于信息的高度集成和有效共享，能夠?qū)⒁粋€(gè)復(fù)雜建筑的材料信息、成本信息、幾何信息等集中到一個(gè)模型之中，使各方參與者都能夠直觀(guān)、準(zhǔn)確了解建筑的實(shí)際情況。

這種技術(shù)具有以下明顯的特點(diǎn)：其一，它是一種高度信息集成技術(shù)。BIM技術(shù)能夠?qū)⒛骋粋€(gè)建筑的所有信息集中到模型之中；其二，它具備可視化特點(diǎn)。通過(guò)BIM技術(shù)，可以根據(jù)各種信息，生成一個(gè)具體的三維建筑模型，在一定程度上能夠幫助建筑師、工程師以及施工人員直觀(guān)了解建筑的具體形態(tài)以及構(gòu)造特點(diǎn)，方便他們工作的順利開(kāi)展；其三，它具備強(qiáng)大的協(xié)同性。BIM技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N信息集中在一個(gè)模型之中，并且為各個(gè)專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)提供一個(gè)協(xié)同的工作平臺(tái)，使不同團(tuán)隊(duì)中的工作人員能夠在同一個(gè)模型中進(jìn)行工作，從而提升工作效率；其四，它還具備模擬性特點(diǎn)。BIM技術(shù)能夠?qū)Ω鞣N建筑進(jìn)行有效模擬，如進(jìn)行能耗模擬、日照模擬等，通過(guò)這種方式，幫助建筑設(shè)計(jì)師、施工人員提供最優(yōu)的設(shè)計(jì)和施工方案，提升建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量，為廣大用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

（二）BIM技術(shù)在高層建筑防火監(jiān)督中的運(yùn)用意義

1.優(yōu)化防火設(shè)計(jì)方案

利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)者能夠在設(shè)計(jì)初期就對(duì)建筑的防火性能進(jìn)行模擬，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷優(yōu)化和升級(jí)，從而提升高層建筑的整體防火性能。通過(guò)模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)的煙霧擴(kuò)散情況、溫度分布情況等，設(shè)計(jì)者能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中潛藏的安全隱患，并對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整，以此提升高層建筑的安全性。此外，還可以利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，幫助設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出最科學(xué)的疏散通道，確保一旦發(fā)生火災(zāi)，建筑中的人員能夠迅速進(jìn)行疏散，避免發(fā)生安全事故。

2.提高施工質(zhì)量和施工效率

通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)，施工人員能夠?qū)ㄖ?xiàng)目的整體施工進(jìn)行精細(xì)化管理，極大提升施工速度和質(zhì)量。施工人員可以將圖紙和施工進(jìn)度導(dǎo)入到BIM模型之中，對(duì)施工情況進(jìn)行模擬，從而能夠科學(xué)推斷出施工時(shí)間，從而幫助施工人員對(duì)整個(gè)建筑項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)有效的管理，確保項(xiàng)目按時(shí)完成。與此同時(shí)，BIM技術(shù)有助于幫助施工人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而避免出現(xiàn)返工的情況，提高施工的整體質(zhì)量。在防火監(jiān)督領(lǐng)域，利用BIM技術(shù)有助于幫助監(jiān)督人員更加充分了解施工進(jìn)度和情況，進(jìn)而保障施工工作的安全性。

3.提升運(yùn)營(yíng)管理效率

當(dāng)建筑投入使用后，BIM技術(shù)也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。利用BIM模型，運(yùn)營(yíng)管理人員能夠更加全面、直觀(guān)了解建筑結(jié)構(gòu)，并有效解決其存在的安全問(wèn)題。在火災(zāi)發(fā)生后，利用BIM技術(shù)有助于迅速判斷火災(zāi)位置，并制定更加科學(xué)合理的救援策略。除此之外，利用BIM技術(shù)有助于更好進(jìn)行防火檢查和維護(hù)，提高工作的整體效率。

四、BIM技術(shù)在高層建筑防火監(jiān)督中的應(yīng)用策略

（一）設(shè)備調(diào)整：實(shí)時(shí)更新布局

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，BIM（建筑信息模型）技術(shù)成為建筑領(lǐng)域的重要工具。BIM技術(shù)在消防設(shè)施布局領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用到其中，有助于將復(fù)雜的工作以更加直觀(guān)、高效的形式呈現(xiàn)。首先，利用BIM的三維建模功能加強(qiáng)消防設(shè)施的局部平面建設(shè)。團(tuán)隊(duì)成員可以在BIM平臺(tái)上查看相關(guān)信息，再進(jìn)行后期編輯，從而完成更新和協(xié)同工作。這種高效的工作模式有助于保障消防設(shè)施布局工作的準(zhǔn)確性，提高工作效率。其次，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠模擬消防通道與逃生路徑，尋求最佳的逃生途徑，在遇到險(xiǎn)情的第一時(shí)間，使人員迅速、安全撤離。再次，BIM技術(shù)在計(jì)算管道流量、計(jì)算管網(wǎng)壓力方面具有重要的作用。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)和管道系統(tǒng)的幾何信息，利用流體動(dòng)力學(xué)公式，計(jì)算出管道流量，從而制定應(yīng)急方案。BIM技術(shù)通過(guò)模擬管道網(wǎng)絡(luò)，并綜合考察管道的長(zhǎng)度、速度和流量等信息，根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息計(jì)算出管網(wǎng)壓力，為管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參數(shù)。最后，在消防供電設(shè)備容量計(jì)算中，引入BIM技術(shù)有助于提高計(jì)算的精準(zhǔn)度，利用復(fù)雜的計(jì)算公式，精準(zhǔn)評(píng)估消防供電設(shè)施的基本功率和參數(shù)指標(biāo)，從而保障供電設(shè)施應(yīng)用能夠更加安全可靠。這樣有助于保障建筑物在火災(zāi)情況下的電力供應(yīng)穩(wěn)定性，同樣也有助于提高對(duì)消防供電設(shè)施評(píng)估的準(zhǔn)確性。

（二）技術(shù)交底：實(shí)現(xiàn)高效審批

在建筑審批和監(jiān)管工作中，消防設(shè)施的技術(shù)交底工作較為繁瑣，會(huì)耗費(fèi)更多時(shí)間。在以往的工作中，經(jīng)過(guò)審批后的圖紙信息會(huì)交給消防監(jiān)督工作者，他們投入大量的時(shí)間檢查消防設(shè)施。然而，在建筑物數(shù)量不斷增加、設(shè)計(jì)難度不斷加大的背景下，傳統(tǒng)審核方式的效率不高，監(jiān)管人員的工作量較大。為此，需要在建筑項(xiàng)目工作中引入建筑信息模型（BIM），有效解決此類(lèi)問(wèn)題。首先，利用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑模型呈現(xiàn)出建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)信息以模型的方式展現(xiàn)出來(lái)，以便于消防監(jiān)督人員直觀(guān)了解建筑物信息，并有效做好設(shè)施布局，幫助相關(guān)人員制訂防火預(yù)警機(jī)制。其次，監(jiān)管人員還能利用BIM技術(shù)準(zhǔn)確評(píng)估建筑物的安全結(jié)構(gòu)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的安全隱患。再次，BIM技術(shù)應(yīng)在審批階段發(fā)揮重要作用，并為建筑管理提供更多的幫助和支持。BIM技術(shù)能消除審批中紙質(zhì)文件的繁瑣步驟，進(jìn)而提高審批成效。最后，建筑建設(shè)完成后，BIM模型詳細(xì)記錄了建筑的數(shù)據(jù)信息，有助于后期運(yùn)行、維護(hù)工作的開(kāi)展。

（三）軟件結(jié)合：FDS精準(zhǔn)模擬

FDS火災(zāi)模擬軟件主要涵蓋兩部分功能：FDS及SMOKEVIEW。FDS是一項(xiàng)核心技術(shù)，它是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)計(jì)算和定位工具。SMOKEVIEW是FDS計(jì)算結(jié)果的后續(xù)處理程序，它不僅能夠分析出著火點(diǎn)位置，還能分析出火勢(shì)詳情?，F(xiàn)階段，F(xiàn)DS軟件在高層建筑火災(zāi)場(chǎng)景模擬的應(yīng)用不斷增多，利用這一軟件提供的數(shù)據(jù)模型能夠?yàn)榛馂?zāi)救援工作提供便利。防火監(jiān)督人員借助虛擬現(xiàn)實(shí)軟件構(gòu)建3D場(chǎng)景，并建立相應(yīng)的模型，規(guī)劃人員逃生路徑，并且結(jié)合人員流動(dòng)量制定方案，準(zhǔn)確規(guī)劃疏散時(shí)間，保障整個(gè)疏散過(guò)程的可行性，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加翔實(shí)可靠。

（四）預(yù)案制定：系統(tǒng)疏散規(guī)劃

在制定緊急疏散預(yù)案期間，防火監(jiān)督人員應(yīng)利用現(xiàn)代化的工具和技術(shù)做好內(nèi)部疏散規(guī)劃。防火監(jiān)督人員應(yīng)運(yùn)用PATHFINDER軟件，將建筑內(nèi)部的各類(lèi)數(shù)據(jù)導(dǎo)入平臺(tái)，并生成多種疏散路徑，為疏散路徑方案提供多種選擇。該系統(tǒng)有助于構(gòu)建合理、高效的疏散計(jì)劃。利用BIM技術(shù)展示人員疏散的過(guò)程是一項(xiàng)創(chuàng)新舉措，它能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)人員疏散的時(shí)間，并且在一定時(shí)間內(nèi)完成疏散演練，從而為救援提供保障支持。PATHFINDER軟件的應(yīng)用使消防救援人員充分了解建筑物的內(nèi)部信息，并為疏散和救援做好妥善準(zhǔn)備。這類(lèi)工具的使用有助于更好應(yīng)對(duì)問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況后第一時(shí)間作好準(zhǔn)備。因此，在應(yīng)急疏散預(yù)案的制定過(guò)程中，技術(shù)手段的運(yùn)用是不可或缺的。從防火監(jiān)督工作到消防救援工作，運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)手段能預(yù)測(cè)其潛在風(fēng)險(xiǎn)，保障建筑物安全。與此同時(shí)，這些工具的使用能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供便利，使他們能夠更加精準(zhǔn)、有效應(yīng)對(duì)各類(lèi)火災(zāi)現(xiàn)象，解決實(shí)際問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑防火監(jiān)督作為保障城市安全的重要工作，將BIM技術(shù)引入到其中，有助于提高工作效率，提升工作的精準(zhǔn)性。這就需要通過(guò)加強(qiáng)設(shè)施布局建設(shè)，提高審批效率，精準(zhǔn)進(jìn)行項(xiàng)目模擬，并進(jìn)行系統(tǒng)的疏散和規(guī)劃，預(yù)防和應(yīng)對(duì)高層建筑火災(zāi)，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。未來(lái)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑防火監(jiān)督領(lǐng)域的研究會(huì)不斷深入，有助于提高城市的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧曉莉.高層建筑消防隱患與防火監(jiān)督的分析[J].消防界（電子版），2022（003）：008.

[2]徐盛夏.BIM技術(shù)在高層建筑防火監(jiān)督中的應(yīng)用研究[J].消防界（電子版），2023，9（12）：51-53.

[3]王國(guó)祥.BIM技術(shù)在高層建筑防火監(jiān)督中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（22）：99-101.

[4]冷冬.高層建筑消防隱患與防火監(jiān)督對(duì)策[J].今日消防，2022，7（01）：97-99.