BIM技术在超高层建筑施工中的综合应用

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摘要：超高层建筑大多具有城市地标性特色，其设计风格独特，结构形式复杂，技术含量高，在建设过程中，会遇到更多复杂的技术难题，但受限于传统施工图二维的表达方式，无法直观的传递图纸细节与思路，所能承载的信息量也非常有限，对日常技术管理工作及沟通交流带来了巨大挑战。

关键词：BIM技术；超高层建筑施工；综合应用 引言

我国建筑行业发展迅速，超高层建筑施工工艺也愈发复杂，必须借助先进的BIM信息技术，因地制宜的开展应用，方可进一步确保建设过程平稳推进。BIM技术因其三维可视化的特点，具有更立体、直观的优势，同时也可为建筑模型赋予更多几何数据以外的属性与信息，可以利用模型更深入的指导施工，各部门可围绕BIM模型协同开展工作，有效减少信息不对称及部分重复性劳动；通过对BIM技术的合理应用，使得施工与交流的过程更加便捷，放眼整个建设周期，能显著降低总成本，为工程建设带来更多价值与效益。

1.BIM概述

BIM是一种应用于工程建设全生命周期的信息化数字技术，通过参数模型,整合各种关键数据信息，在项目策划、施工、运行和维护等各个阶段进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为各个参建方主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

近年来，随着BIM技术的普及与发展，其应用形式、功能开发、平台建设愈发丰富与成熟，可根据项目实际需求，进行更为专业化的研究与应用。

2.BIM技术在超高层建筑钢结构工程中的应用 2.1钢结构的三维建模

在三维建模方面，BIM技术可以打破原有的二维图纸设计，充分利用三维可视化功能指导施工现场，反映结构空间的几何关系和专业交叉施工，建立构件尺寸、位置关系，实现土建、机电专业关系，对模型进行有效分析。

2.2钢结构深化设计与4D施工模拟

在钢结构的深度设计中，传统的二维图纸无法提前解决问题，只能在现场出现问题时做出调整造成延误工期，增加经济成本，BIM可以及时有效地合并现有模型，及时发现建筑设计中的缺陷和漏洞，合理深化建筑设计，减少现场施工误差，有效缩短施工周期。在进度管理方面，BIM 4D模拟可以有效地解决传统进度计划逻辑不清、容易遗漏、计划调整工作量大、关键路线难以适应项目变化等缺点，将数据模型内置到Navisworks中，对关键施工技术进行工序模拟，可以有效地优化工序安排与工期部署，在工程施工中取得良好的效果；另外通过BIM动画的形式进行4D施工模拟，将项目直接摆在工作人员面前，对施工细节具体描述，有效提高项目施工质量与管理要点。

2.3钢结构现场安装阶段BIM技术的应用

钢结构由于其独特的材质特性，在复杂的超高层建筑中应用，对其安装精度要求更高，由于大型钢结构构件的搬运、吊装等问题较多，需要在工地上进行，在实际安装时，技术人员必须对接合点进行定位，这是一个十分关键的问题，必须综合考虑多种因素和情况，例如起重机的吨位，运输车辆的空间大小，部件的起重稳定性，以及现场的实际条件，过去，由于技术人员都是凭经验来进行，这

会给以后的安装带来一定的不确定性，但是通过 BIM技术，可以在工程建设和安装期间，利用 BIM技术将三维空间与时间的有机结合，保证了现场的施工技术人员能够在虚拟环境中完成对钢结构构件的安装，并对安装中存在的问题进行及时的检查，对模型的组装节点进行调整和相应的施工设计进行改进，以减少因返工引起的人力、材料等问题，进一步提升经济效益；另外，通过 BIM技术，可以对工程的实际情况进行统计和分析，从而为工程的现场安装提供参考与借鉴。

3.BIM技术应用于超高层机电安装时的控制要点分析 3.1BIM技术在施工协调中的应用

超高层建筑中，管道井、交叉接头、大型设备间、局部层数多的通道，往往难以用设计图纸精确地描述和解释，所以，在工程建设前期，施工单位要合理运用 BIM技术，对工程机械安装工程进行数字化仿真，制订出有针对性的施工方案，为以后的工程建设作好准备，按照施工技术方案，施工人员利用BIM进行4 D仿真，再以可视化的方式展示各个施工过程，以此为依据，引导各个专业和跨建筑的协作，在工程机械、电气施工过程中，施工单位利用移动终端设备，对错综复杂的施工节点的管线布局进行查询，并对管线的标高、直径、转弯位置、高程等进行测量，以便施工人员进行机电安装。

3.2可视化交底

为保证工程质量，技术交底是在工程实施之前的一个重要环节，但是传统的一些技术交底，大多偏形式主义，枯燥乏味，无法真正达到交底的目的与要求，而BIM技术凭借其可视化的优势，呈现更为专业的技术交底，可以对整个工程的全过程进行仿真模拟，能够更清楚的引导施工人员进行施工、材料、工具、设备的准备，使施工人员能够更好的了解各项步骤、注意事项和技术重难点。

3.3BIM技术在二次结构预留预埋中的应用

基于传统二维施工图，难以对机电设备的布置进行分析与研究，无法在机电设备安装前精确地判断墙体孔洞预留，也难以预知安装时可能出现的问题，从而导致预留孔洞不能满足机电安装的需要，针对这一问题，建立并整合全专业BIM模型,合理排布各专业管线，通过碰撞检查、净空分析、预留洞口、设备定位等方面应用，精确定位预留套管、孔洞位置，从而进行机电安装，既能确保套管的正确摆放，又能有效地提高机电安装的施工效率和质量，有效避免传统人工二次开凿洞口造成返工浪费。

3.4管线设计和机电设备安装应用

在机电设备安装过程中，常常会碰到管线冲突问题，利用 BIM技术，可以对全专业模型进行碰撞分析，技术人员根据碰撞分析报告所呈现出的问题，逐项去进行调整与解决，从前期进行更为合理、更能指导现场施工的深化设计，使得施工工艺及工作流程更加优化，并出具相应的深化施工图，指导现场实施。

针对大型设备安装，还可通过BIM技术进行设备吊装及运输方案模拟，提前策划好运输路线，同时，也可借助机电专业的BIM模型进行设备运行工况的计算模拟分析（如：风量、流量计算），辅助进行设备选型，对耗能较大的节点进行优化，确保设备能处于最佳的功耗状态。另外，通过模型，使建筑工人能够更好地理解施工各项细节与要求，从而降低安装误差，提高工作效率。

4.BIM技术在主体结构施工中的应用 4.1图纸会审与校核

建立三维模型的过程，同时也是将CAD二维图形进行再检验的过程，建模是一种高精确度的工作，需要考虑到许多细节，相当于在计算机上提前对构件进行了一次“模拟建造”，因此，可及时发现图纸中的疏漏或错误，以及一些施工不便乃至无法施工的问题，提前与建设单位、设计单位进行沟通，检验和弥补设计中的缺陷，尽最大程度降低设计对施工造成的不利影响，节省时间和人力成本，在建模过程中，也使得技术人员得以更快速掌握设计图纸，并对图纸有了更深层次的认识与理解。

4.2碰撞问题及复杂节点等施工模拟

在超高层结构中，涉及到土建、钢结构、机电安装等多个领域，在工程建设中，各专业之间存在着一定的矛盾，在进行深化设计时，采用BIM模型将各专业进行集成，在三维模型中直接观测到冲突的情况，比如，在超高层建筑中，型钢骨与钢筋经常会发生矛盾：1.钢板墙与隐柱箍筋的碰撞；2.钢梁牛腿与暗柱箍筋

及主筋冲突；3钢连梁与暗柱箍和箍筋发生矛盾；4.埋件与暗柱箍筋及剪力墙水平筋冲突，对于上述情况，为了保证钢筋连接，必须在钢接头、连接板或穿孔部位进行焊接，在进行深化设计时，钢结构单位提出方案，施工技术人员必须手工量测加固方案的大小，以便确定接头或开孔的位置，这样可能会产生误差，利用3D模型，将钢筋图形直接输入到3D模型中，以便检测钢筋与钢骨的撞击情况，以便更快、更精确地找出需要进行深度连接的地方，从而大大提高技术人员的精确度和工作效率，同时，在处理土建与机电管线的矛盾时，模型也能精确地判断出所需开凿的洞口位置及大小，避免在二次构造及管线安装时反复开洞，造成物料与人力的浪费，现场技术人员也可以通过模型与CAD图纸的深度设计，制定施工方案，或者进行三维动态技术交底，完成复杂的节点说明与交底，另外，在超高层施工工程中，塔式起重机的运输存在很多问题，如垂直运输距离大、塔式起重机分布密集、起重频率高等，应用 BIM技术对塔式起重机进行三维建模，对塔式起重机的臂展进行分析，并进行每日模拟起重次数，合理安排各专业使用塔式起重机次数以及时间，提升起重机的工作效率，减少作业时间，节省费用。

4.3三维算量应用

在超高层、超大型建筑工程中，为了适应机电安装的要求，土建专业存在大量开孔作业，在钢板墙、钢柱、钢梁上都要焊上大量的接头、连接板和孔，这无疑会加大工程的工作量，通过BIM建模，可以在属性栏中显示出不同的属性，如材料、体积等，可以根据用户的需求，对组件进行各种参数的列举，此列表可与其它软件相连接，使技术人员能够迅速而精确的计算出实际的数量，并方便地进行结算。

结束语

在 BIM技术方面， BIM技术是以互联网为基础，其功能十分强大，传统的建筑，采用的是图纸，随着时代的发展，科技的进步，尤其在超高层建筑工程中，常规的设计方案已不能很好地适应工程建设的要求，因此，BIM技术的合理运用和优化，可以有效地解决目前超高层建筑工程中出现的问题，优化其施工工艺，提高施工质量，加快建设进度，推动建筑业健康发展。

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