王玉敬 山东省建筑设计研究院有限公司

王 玉 山东省建筑设计研究院有限公司

近年来，随着土地资源紧张问题日益严重，高层建筑、超高层建筑数量越来越多，已经成为建筑工程的主要发展方向。超高层建筑比普通建筑的高度高、楼层数多，设计与施工的难度也更大。因此，超高层建筑建设过程中应积极应用BIM 技术，实现设计施工一体化，以提升超高层建筑工程的施工效率与质量。

1 BIM 技术简述

BIM 技术是以建筑工程的各项真实信息数据为基础制作工程3D 模型，对建筑工程进行仿真模拟的技术。它是建筑领域与现代先进技术有机结合的产物，在建筑领域有着较高的应用价值，为推动建筑工程建设质量的提高做出了重要贡献。BIM 技术诞生后，迅速在建筑领域得到应用，并不断推广，原因在于其有着诸多优势。

首先，BIM 技术是一种集成化技术，对各种高新科学技术进行了有机结合，且融合了各种技术的优势、避免了不同技术的缺点。例如，BIM 系统中运用了虚拟仿真技术，可仿真构建出虚拟的建筑模型；运用了计算机模拟技术，可在计算机上将建筑模拟展示出来；运用了三维可视化技术，可将二维的建筑设计图纸进行三维化[1]。

其次，BIM 技术具有可视化的优势特征，在建筑工程设计中应用BIM 技术的时候，需要对建筑工程的相关信息进行全面收集，并以此为根据建立工程3D 模型，将建筑空间结构关系显示出来，从而实现“可视化”。

再次，BIM 技术具有协调性的优势特征，在建筑工程设计中应用BIM 技术的时候，可以实现对设计方案的合理优化，及时发现各种问题，并通过协调多方来制定有效解决方案，保障设计的科学性、合理性以及可行性。

最后，BIM 技术具有模拟性的优势特征，在建筑工程设计中应用BIM 技术的时候，一般需要使用计算机模拟设计方案，检测设计方案中可能存在的问题。这种方式摆脱了时间与空间的限制，使设计人员可以随时随地观看模拟结果，同时也可以对模拟结果进行调整，有利于规避各种问题。

总之，BIM 技术的优势非常多，因此在超高层建筑的建设过程中有必要应用BIM 技术来辅助工程设计、施工与管理，进而推动超高层建筑建设质量的提高。

2 BIM 技术在超高层建筑工程中的应用策略

2.1 开展可视化设计

以往的超高层建筑建设中，设计与施工之间存在壁垒。同时在设计阶段，立面、平面、门窗表以及剖面图等也通常作为独立的个体进行设计。由于信息沟通不畅，因此图纸设计过程中经常出现错误，影响设计质量与后续施工效率。而设计施工一体化中对BIM技术进行有效应用，可以为业主、工程师、设计师等相关人员提供一个共享平台，在这个高度模拟、可视化的平台上，各方人员可以更加直观、方便地了解设计方案，发现问题时可以及时解决，从而为后续提高施工效率与质量奠定基础[2]。

2.2 开展参数化设计

超高层建筑项目建设过程中，可以将参数化设计方法有机应用在设计环节的各个阶段，在此基础上制作逻辑模型，实现对复杂几何模型的有效定义与操作，以便实现多专业的协同发展。超高层建筑项目设计中，在定义结构复杂体系、高性能造型时，必须应用参数化设计。这样就能以几何的角度对建筑平面、三维空间进行定义与呈现。

2.3 开展协同设计

超高层建筑项目建设过程中，设计阶段通常会涉及许多具体专业的设计，且不同专业设计之间存在相互影响、相互制约的关系。在此背景下，有必要寻找一种可供多专业进行协同设计的方法，以促进不同专业设计之间的有效协作，避免产生冲突和矛盾。实践表明，超高层建筑工程建设过程中对BIM 技术进行有效应用，正是现阶段最有效的多专业协同设计手段。

实践中只需在BIM 系统中构建出超高层建筑项目的仿真3D 模型，便可以轻松实现多专业协同设计，期间无论何种专业的任一项设计发生了改变，与之相关联的部分都会随之进行自动调整，并及时通知相关设计人员。而设计人员也可及时根据3D 模型来展开设计分析，从而提升整体设计的协调性[3]。同时，如果设计、施工中出现变更，只需借助BIM系统调整对应的参数，与其相关的参数便可以自动改变，从而缩短参数调整时间、节约变更费用。

2.4 开展建筑性能分析

超高层建筑工程建设过程中，可以应用BIM 技术开展建筑性能分析。通过高度模拟的BIM 系统，结合材料数据、价格信息、3D 模型数据以及其他各种数据，设计人员可在不同视角对超高层建筑项目进行评估。例如可以开展室内自然通风、室内自然采光以及室外风环境等模拟，综合性评估超高层建筑的性能。

2.5 开展深化设计

超高层建筑工程建设过程中，可以应用BIM 技术开展深化设计，获得更加准确的数据之后，多方之间再借助可视化平台进行沟通，针对细节部分进行研究。例如某超高层建筑项目为装配式混凝土建筑，其预制构件包括楼板、墙板、空调板、楼梯板、阳台板、框架梁及柱等，通过构建出相应的3D 模型，辅助开展深化设计。

在深化设计中，需要充分考虑装配率问题、构件制作问题、安装工艺问题、空间结构及布局问题等，同时根据建筑的实际使用功能、主体结构形式等选择便于重复生产、适合装配化施工、模数协调的构件，还要做好构件拆分工作。而在构件拆分方面，BIM 系统中的Structural Precast for Revit 插件具有重要的应用价值，基于该插件可对构件进行合理分类与高效整理。

此外，深化设计中借助BIM 系统还可以建立一个完善的构件库，以便于从构件库中选择合适的预制构件[4]。

2.6 预制构件施工管控

超高层建筑工程建设过程中应用BIM技术时，可以在预制构件的设计、生产、运输、采购、现场装配等全过程中，灵活应用身份识别技术和无线移动终端技术等，以实现预制构件设计、生产、装配的效率与质量，减少差错事件的发生。同时，在工厂内生产预制构件的时候，可以有效应用BIM 模型，对全部预制构件进行高效管理，避免一些环节发生错误，确保预制构件的精准度，减少不必要的资源浪费。

2.7 可视化施工演示

超高层建筑工程建设过程中，可以应用BIM 技术模拟施工过程。在实践中，先构建出超高层建筑项目的3D 模型，然后基于3D 模型来模拟施工全过程，从而在施工前，提早发现设计方案中存在的问题，并进行有效的设计优化[5]。借助BIM 技术对施工过程进行模拟演示可以使施工人员提前了解整个施工过程，有利于实现施工效率与质量的提高。

2.8 关键施工工序管控

各关键工序施工开始前，可以基于BIM 系统，在严格遵照国家相关施工规范的前提下，结合每道工序的具体设计要求开展相关施工技术交底，并确保各方都充分参与技术交底讨论。各分项工程施工作业期间，可以实时依照工程3D 模型来加强工艺技术管控，以使施工指挥更加精准。此外，施工过程中将一些实时产生的施工信息数据及时录入到BIM系统中，以便各方随时了解实际施工情况，实现对施工作业过程的动态监管。

2.9 施工条件控制

超高层建筑项目施工中，需要对各项施工条件要素进行充分考虑和有效控制。例如，需考虑施工场地条件，包括施工场地中的临时道路规划、施工设施和材料的摆放等；需考虑施工材料条件，对本地材料及外地调用材料的应用做好综合性考量，根据材料优劣与性价比来合理定夺采购方向；需考虑施工水电条件等。在此期间，可应用BIM 系统来辅助进行施工条件控制，以确保施工的顺利开展、有序完成。除此之外，借助BIM 技术的可视化功能，能够实现对各类施工条件问题的综合分析。

2.10 施工进度跟踪

任何建筑工程项目在施工过程中都应既追求施工质量，又追求施工效率，争取尽早完工，因此做好施工进度控制的意义重大。超高层建筑工程建设过程中，在采购进度控制方面，可以应用BIM 系统来实现综合性管理，从而充分考虑运输、催交等相关影响因素；在设计进度控制中，可以在BIM 系统上建立一个具有针对性的图纸文件目录，利用BIM 技术来合理确定权重，并结合人工估算来开展相应工作；在施工进度控制中，可以借助BIM 技术的可视化功能实现对施工进度情况的实时监控。除此之外，借助BIM 技术可以动态化跟踪施工进度，对实际施工进度、施工计划进行比较，汇总每日、每周、每月的实际施工情况，并根据施工现场的实际情况进行合理调整，优化施工方案，从而有效确保施工质量与施工安全，为后期运作提供可靠的数据信息。

2.11 碰撞检查

BIM 系统具备碰撞检查功能，因此超高层建筑工程建设过程中可以应用BIM技术开展碰撞检查。在实践中，只需先构建出超高层建筑项目的3D 模型，再启动BIM 系统中自带的碰撞检查功能，即可有效完成碰撞检查工作。碰撞检查完毕后，BIM 系统还会给出异常问题报告，从而为设计优化提供科学的依据与指导。

2.12 竣工检查验收

超高层建筑项目竣工后的检查验收阶段，可以依靠BIM 系统来实现各方对项目检查验收的充分参与，从而大大提升项目检查验收工作的效率，保障项目检查验收的准确性。在具体实践过程中，首先需要输入超高层建筑项目3D 模型与相关信息数据，确定好现场检查验收部分，并在BIM 系统上选取模型构建，之后再结合现场实际信息数据来分析超高层建筑项目的施工质量是否符合国家相关质量标准，同时自动生成相应的质量检查验收报告。

2.13 开展管理工作

基于先进的BIM 技术可以使各方面管理工作变得更加方便、快捷与高效。首先，为保证施工技术选择的合理性及应用的正确性与规范性，可借助BIM 系统打破施工企业间的信息孤岛，实现政府、监管单位与施工企业间的管理数据对接和资源整合，自动获取并实时监督施工过程中的各项技术指标数据及变化。其次，施工环境对于超高层建筑项目的施工质量、施工安全、绿色施工等均具有不容忽视的影响。BIM系统拥有数据挖掘、数据统计、数据分析以及云计算等功能，结合传感器设备可实现对施工现场粉尘、噪声等进行综合评估和风险预警，以方便进行施工环境管理，规避环境损害。最后，将BIM 系统与施工设备上的智能控制装置连接起来，可实时监控设备运行状态，及时发现设备故障并发出报警讯号。还可借助BIM 系统处理施工设备的运行异常问题，自动根据反馈对设备关键部位的运行信息进行识别分析，并结合物联网技术自动消除隐患，保障施工安全。

3 设计施工一体化的优势

3.1 有利于提高管理效率

超高层建筑工程设计、施工相互独立的情况下，管理上也互不相关，无法保障管理的统一性，容易出现管理不到位的现象，影响超高层建筑项目的建设质量。依托BIM 技术实现设计施工一体化，能够打破设计与施工之间的壁垒，各个阶段可以实现紧密衔接，因此可以将管理贯穿在超高层建筑项目的建设全过程中，有利于提高管理效率与质量。

3.2 有利于实现建设目标

超高层建筑项目设计、施工相互独立的情况下，设计人员与施工人员之间缺乏沟通，信息沟通不畅，便可能出现理解、认知误差，降低设计的可行性，提高变更风险，影响施工进度，甚至导致施工无法顺利开展，不仅会延误施工进度、增加施工成本，还会导致超高层建筑项目的建设目标无法实现。依托BIM 技术实现设计施工一体化，使得设计与施工之间实现了紧密联系。设计阶段，施工人员可以参与设计工作，了解设计方案；施工阶段，设计人员可以到施工现场进行指导，保障施工能够顺利开展。此外，设计与施工之间的紧密联系便于及时发现问题、解决问题，从而有利于更好、更快地实现超高层建筑项目的建设目标。

3.3 有利于提高经济效益

超高层建筑工程建设过程中，依托BIM 技术实现设计施工一体化，有利于促进经济效益的提高。

首先，设计施工一体化使得设计与施工之间的联系更加紧密，有利于提高设计、施工环节人力、财力、物力的利用率，避免不必要的资源浪费，降低超高层建筑项目的建设成本，提高经济效益；其次，设计施工一体化模式下，可实现全过程、全方位、高效的管理，有利于提高施工管理水平，保障施工的顺利进行，提高施工效率、加快施工进度，实现尽快完工，达到降本增效的目的；最后，设计施工一体化模式下，设计、施工各部分密切衔接，可减少质量问题的出现，保障超高层建筑项目的建设质量，提高超高层建筑项目的经济效益。

4 结语

在采取设计施工一体化模式的超高层建筑工程中，可应用BIM 技术开展可视化设计、参数化设计、协同设计、建筑性能分析、深化设计等工作，有利于提高管理效率、实现建设目标、提高经济效益。接下来，应进一步加深对BIM技术的研究，探索BIM 技术在建筑工程中的创新应用思路，解决BIM 技术在实际应用过程中遇到的问题，以充分发挥先进技术的优势，推动建筑行业的健康发展。