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BIM技术在高层建筑结构施工中的应用分析张敏

发表时间：2021/4/30 来源：《基层建设》2021年第1期作者：张敏

[导读] 摘要：在高层建筑结构施工中应用BIM技术，实现了虚拟施工和信息化施工管理，在进度、成本、质量、安全管理上实现了最优化。

        山东华科规划建筑设计有限公司山东省聊城市 202000
        摘要：在高层建筑结构施工中应用BIM技术，实现了虚拟施工和信息化施工管理，在进度、成本、质量、安全管理上实现了最优化。并且，对工程技术人员而言，BIM技术的应用实现了对施工过程的全面管控，保证了施工质量和施工进度，使施工项目在动态中安全、有序地进行。同时，BIM技术在高层建筑结构施工中的应用改善了传统高层建筑结构施工中的各种不良现象，将BIM技术引入施工中，弥补了传统技术的不足，不仅使资源利用更加高效，而且施工数据信息的精准度更高。
        关键词：BIM技术；高层建筑结构施工；应用
        1BIM技术概述
        BIM是新型的科技产物，能够全面展示建筑工程设计中的各个细节。BIM技术能够针对建筑工程信息，设计要求，性能指标等要求将建筑施工中的决策、设计、施工及管理信息全部集合起来，构建一个可用于建筑信息管理的三维模型。参与项目建设的各方，包括承包单位，设计人员，管理部门等都可以通过此模型全面的了解建筑工程从设计到施工的全过程，以便进行施工时的员工绩效管理和信息共享，方便了各环节施工人员的沟通交流。在建筑工程管理中使用BIM技术，可以显着改善建筑施工质量和效率，还可以减少建筑工程生命周期中的错误和风险，并节省建设成本，提高建筑企业的经济效益。
        2BIM技术的特点
        2.1可视性
        传统的建筑工程结构单一，项目规划、施工、管理的模式较为简单，大多数的工程规划都是采用图纸的方式，但图纸与实际建设情况差别较大，抽象性高，导致建设的许多环节都是依靠设计人员的凭空想象。这不仅使得项目建设失去专业性，也使得项目建设效率降低，项目质量得不到保障。随着社会的进步，如今的建筑工程结构日趋复杂化，项目的规划、施工、管理的模式也逐渐多样化，图纸的规划方式早已不能满足现代工程项目建设的需求。因此，为提高项目规划的直观性，相关技术研究人员以三维立体技术为基础，专门为建筑工程管理设计研发了BIM技术。BIM技术能够将各种数据信息作为数据模型，进而利用三维立体技术将虚拟的数据构建成立体模型，极大地提高了建筑工程的直观性，提高了建筑工程管理的效率。
        2.2协调性
        建筑工程项目是一项涉及方面较多、复杂程度较高的工作。无论是前期的工程规划阶段，还是后期的施工管理阶段，都需要参与工程建设的各个部门相互协调和配合。当实际的建设过程中出现某种问题时，需要各部门的相关人员参与到管理会议中，探讨出现问题的原因以及解决方案。然而，当遇到一些特殊的问题时，传统的沟通方式无法给出科学合理的解决方案。BIM技术则可以对各项数据进行分析、研究，将统筹协调各部分的关系，还可以对外部形态做好安排，同时使工程的内部结构做到安排合理，省去了解决问题所需的时间，极大地提高了工程项目运行的效率。
        2.3模拟性
        BIM技术的模拟性不仅体现在其能将大量数据建构成虚拟的立体模型，更体现在其能将实际中无法实现的部分操作进行模拟，为建筑工程管理工作带来了极大的便利。并且，BIM技术还能够对工程项目进行工程造价控制，不仅能够为项目建设节约成本，而且能够为建筑企业带来可观的经济收益。
        3高层建筑结构施工的特点
        在我国现行规范《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中，对高层建筑进行了如下定义：10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。高层建筑由于其楼层多、高度大，施工技术和组织管理复杂，除具有一般多层建筑施工的特点外，还具有以下施工特点。
        3.1工程量大、工序多、配合复杂
        高层建筑施工工程量大、工序多，同时，土方、钢筋、模板、混凝土等10余个专业工种交叉作业，组织配合十分复杂。因此，对技术的要求也更加严格。
        3.2施工周期长、工期紧
        高层建筑单栋周期一般要经历2～4年，平均2年左右，结构周期一般为3～10天一层，工期长而紧。

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为保证施工质量，需要合理安排工序，并需要制定一定的安全防范措施保证施工的安全。若需冬、雨期施工，还需制定特殊的施工技术措施。
        3.3层数多、高度大，安全防护要求严格
        高层建筑层数多，高度大，高处作业多，施工单位需做好各种高空安全防护措施，保证施工操作和地面行人安全，因此，投入的安全措施费用也更高。
        3.4质量要求高
        为保证高层建筑结构的耐久性，对高层建筑施工质量的要求很高，需满足防水、抗震要求且拥有足够的稳定性。因此，土建、水、电、暖通、燃气、消防的材质和施工质量要求都相应提高。
        4BIM技术在高层建筑结构施工中的应用
        BIM技术的发展和使用，为建筑行业提供了有效的帮助。目前，我国对BIM技术的相关政策也在不断地出台更新，BIM技术在建筑行业的应用涉及设计、施工、预算、管理等多个方面，本文主要就BIM技术在高层建筑结构施工方面的应用进行阐述，具体内容如下。
        4.1三维碰撞检查（冲突检测分析）
        高层建筑建设中管线布置复杂，设计人员在设计阶段进行电力电路、通信线路等大量管线的布设过程中，由于2D图纸往往不能全面反映个体、各专业、各系统之间的碰撞可能，经常会存在一些构件碰撞问题。因此，可以利用BIM技术进行碰撞检查，优化工程设计方案，减少乃至消除因设计原因造成的返工问题。利用BIM技术的碰撞检查功能进行冲突检测分析后，施工人员可得到优化后的3D结构方案，并根据3D结构方案进行施工模拟，可有效地提高施工质量。
        4.2模拟施工
        由于高层建筑结构施工工程量大、工序多，故在实际施工中会出现各种各样的突发状况。BIM技术提供的虚拟施工平台可以在计算机上模拟整个建筑施工过程，减少施工中突发状况的发生。虚拟施工模型可以通过输入该工程实际数据信息资料进行整个施工过程的模拟以及施工方案的优化等。模拟施工可以及时发现设计错误，对设计图纸中存在的错误及时更正。并且，施工过程中存在着各种各样的风险，模拟施工可以对这些风险进行对比分析，确定采用不同施工方案的可行性，并且确定各方案的模拟施工周期。同时，在模拟施工的过程中，可以发现建筑施工过程中可能存在的质量和安全问题，减少施工过程中的突发状况，更好地促进施工的顺利开展。因此，BIM技术的虚拟施工应用使专业人员对施工现场和施工进度有了更全面的把控，更有利于施工质量和施工进度的保障。
        4.34D施工模拟
        随着建筑工程规模的扩大，施工项目管理变得越来越复杂。而建筑工程施工本身就一直处于一个动态变化的过程，任一环节出现问题，都只能重来，这样不仅会浪费材料和人力资源，还会对施工质量和安全产生很大的影响。高层建筑的施工项目管理就尤其复杂，而BIM技术提供的4D施工模拟技术将3D立体化模型与施工进度相链接，建立4D施工信息模型，即根据施工组织设计来进行模拟，通过模拟来确定最佳施工方案，实现工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理，使各个环节的施工进度安全、有效地得到保障，使施工项目管理由复杂变得简单、有序。
        结束语
        BIM技术作为一种现代化信息技术，发挥其自身优势，为建筑工程项目各阶段的有效开展提供了信息依据，实现了施工质量和施工效率的双重提升。高层建筑由于其层数高、工程量大等特点，施工难度较大。因此，在实际工程中，为保证高层建筑施工的有序进行，可以引进BIM技术，利用BIM技术可视化、模拟性、协调性等特点，为高层建筑结构施工提供一定的技术支持。
        参考文献：
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        [3]戴永健.BIM在建筑工程管理中的应用[J].住宅与房地产，2019（36）：113.
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