智能建筑BIM技术在高层住宅施工中的应用

顾子臣 封小艳

1.北京城建八建设发展有限责任公司 北京 100012

2.北京住总集团有限责任公司轨道交通市政总承包部 北京 100027

在科技飞速发展的今天，许多新颖的技术和概念被运用到了建筑领域，使得建筑工程的质量得到了极大的提升，与此同时，也使得建筑在朝着智能化方向发展。智能建筑是当今世界先进技术和先进理念相融合而产生的一种新的建筑模式，智能建筑的出现和运用，既能更好地适应人类日益增长的需求，又能改善人民群众的居住环境，BIM技术在高层住宅建设中的应用是一种行之有效的构建智能建筑的方法。

1 BIM技术的原理与优势

1.1 BIM技术的原理

BIM技术是对高层住宅建筑的物理与功能特征进行数字化的表现，它从高层建筑的诞生之日起，就在为其提供可靠的信息共享与知识资源。BIM技术的应用理念是通过构建覆盖整个高层住宅建筑施工全过程的数据信息库，从而使不同专业和不同阶段之间的信息能够整合与共享[1]。BIM理念是指将数字化技术直接应用于高层住宅建筑中，从而解决高层住宅建筑工程不同阶段中出现的软件描述问题，为后期的协同工作打下坚实的基础。

1.2 BIM技术的优势

BIM的设计实质上是一种精细化的工程设计，其目标是在工程建设之前解决不同专业协作过程中出现的难点和工序问题。良好的BIM设计应该能够为业主和施工单位提供清晰的可视化模型，并提供全面、准确的信息，在模型设计中解决图纸的问题，以保证模型与实际施工的效果是一致的，从而提高高层住宅建筑施工的质量和效率。在利用BIM技术时，应该首先解决人员的配置问题，在人员配置方面存在着很多实际的问题，比如，一些具有丰富经验的工程师在计算机运用方面不熟练，而一些年轻的工程师计算机操作熟练，但是缺少专业的建筑工作经验[2]。在模型建造之前，需要对设备的规格和尺寸进行明确，而大多数的设备都是由业主自己决定的。由于BIM软件的模板和当地的族库等方面存在不足，使得建模过程中出现了很多问题。在进行施工时，也有可能会出现结构和安装上的偏差，这时必须对模型进行及时的调整和修正。

2 BIM技术的特点

这种技术的特点就是利用三维建模技术，对高层住宅施工中的各个环节进行全面有效的控制。在此基础上，可以收集有关的技术参数，并且根据工程的具体情况对其进行有效的管理。在利用这种模型的基础上，以最大限度地发挥信息数据的作用，使得工程施工的各个环节都能达到最优。这种技术也具备一定的仿真性，在建模的时候，可以收集到一些真实的数据，然后用抽象的方法将其转换成图像，再进一步构建相应的仿真模型。优化技术则是说通过建立模型，对施工的不同环节进行优化。它最大的特点就是利用虚拟技术搭建一些平台，来构建一个虚拟的环境。通过构建相应的系统，对各个工序的工作进行统一、协调处理，使各个环节的工作都能得到有效的控制[3]。

3 在高层住宅施工中应用智能建筑BIM技术的必要性

近些年来，我国的高层建筑工程发生了翻天覆地的变化，主要表现在其规模越来越大，结构越来越复杂，专业划分越来越精细，智能建筑的应用也越来越多，同时，各种专业设备的安装以及管线的铺设工作也变得越来越复杂。传统的二维图纸设计方法已经不能满足高层住宅建筑施工的需求，二维图纸设计方法在高层住宅建筑施工中表现出了一定的劣势。尤其是在建筑工程中，不同的专业管线和设备之间可能会出现相互交叉的现象，在构件和设备之间又很容易会发生碰撞问题，这就造成了高层住宅施工的困难。而且，在进行高层住宅施工时，由于不同部门以及单位在施工过程中难以进行及时的协调和紧密的配合，造成了大量的返工问题，不仅会影响到工程的进度和工程的造价，最终还可能会影响到工程的质量。采用常规的管理技术手段，无法及时处理大量的数据信息，导致错误频发，协同工作效率低的问题。BIM技术是智能建筑建设的核心技术，它具有数据结构性、可视性、协同性等多种特点，在建筑行业中得到了很好的应用。而且BIM技术随着计算机和网络信息技术的发展也在不断的完善和发展，在当前阶段，BIM技术已被广泛地应用于各类工程项目的规划、设计、施工以及运行的全过程。BIM技术在高层住宅建筑工程中的运用，是发展智能建筑的一种行之有效的方法[4]。

4 BIM技术在高层住宅建筑工程施工中的应用优势

4.1 为施工提供便利

无论在什么样的高层住宅建筑施工中，设计工作和施工工作都是不可或缺的一环，而对高层住宅建筑进行施工时，都要根据相应的施工图纸和方案进行施工，施工方案是施工的重要依据。如果充分利用BIM技术，就可以为建筑工程的施工提供科学合理的依据，只有在前期施工阶段，做好充分的准备工作，才可以减少后期施工返工的问题，不仅能够保证建筑工程的施工进度，提高建筑工程施工的效率，还可以减少施工人员在施工过程中所面临的压力，能够在更加科学的施工方案的指导下进行建筑工程的施工工作，最终提高高层住宅建筑的施工质量水平。

4.2 三维化和一体化功能的实现

BIM技术中所包含的信息是非常全面的，所以，在进行高层住宅建筑的施工时，相关施工人员必须要按照施工方案的相关要求去开展施工工作，虽然现在有大量的软件可以计算出相应的物理参数，但是由于受到二维空间的限制，图纸只能作为参考被导入到许多设计软件中，只能看某一个角度或某一个区域的施工效果，却无法将整个工程的实际效果尽收眼底。无论是相关施工人员还是业主，都必须等待建筑工程项目结束之后，才能清楚工程项目的实际效果[5]。而BIM技术本质上是一种三维技术，它能有效地解决以上问题，通过利用智能建筑BIM技术，可以了解全方位的、立体的虚拟光环境。这样一来，无论是施工人员还是业主，都能从各个角度观察到施工的效果，如果对施工方案存在不满，也能及时进行相应的调整，大大减少了返工所需的费用。

4.3 协调方便

在过去的实际工程施工中，由于存在着一些问题，或是由于不同的利益相关方的需求，施工人员往往会做出相应的调整，从而实现双赢。但是有时可能会由于沟通的不到位，造成了两者之间矛盾问题的出现，从而使工程的整体质量达不到预期的效果。BIM技术则可以很好地解决这一问题，一方面，BIM技术可以将设计人员的意图通过数据以三维立体的方式展现给施工人员，促进两者之间的协调。另一方面，BIM数据库中的大量信息数据，可以使得施工人员能够更好地开展施工工作。

5 智能建筑BIM技术在高层住宅建筑施工中的应用策略

5.1 在安全管理中的应用

智能建筑BIM技术在高层住宅建筑安全管理中的运用，使其能够对施工的全过程进行全面的安全检测，并能及时发现安全隐患并及时地解决，确保高层住宅建筑工程建设的正常进行。利用BIM平台，可以对施工过程的各个环节进行仿真和综合分析，利用智能建筑BIM技术的可视化和参数化特征，建立高层住宅建筑项目的安全检测模型。在这种情况下，施工单位在施工前就可以对施工方案中可能存在的安全隐患进行预测，并及时采取相应的措施对施工方案进行优化和升级，将安全事故发生的概率降到最低。同时，还可以利用BIM技术的试点外挂功能，对一些可能存在的安全隐患进行特殊标记，对问题的特点和类型进行详细的标注说明，为后期的安全管理工作打下坚实的基础[6]。

5.2 进行设计方案的优化完善

利用智能建筑BIM技术，可以将高层住宅建筑工程各个方面的数据都录入到信息平台当中，建立建筑三维设计模型，对后期的建筑工程建设具有很好的指导意义。除此之外，通过运用BIM技术，还可以清晰地认识到各个施工环节之间可能存在的冲突和矛盾，使其在较短的时间内能够得到最优化的解决，从而进一步提高高层住宅建筑工程施工设计方案的科学合理性。

5.3 在平面布置中的应用

在进行高层住宅建筑施工时，许多施工单位都采用隔板将施工现场与外界隔断，以减少外部环境对施工现场的影响，在这种情况下，人们无法对施工现场的情况进行实时了解。另外，在施工场地还可能会堆有大量的材料和设备，一些施工材料在使用完毕之后没有进行及时的处理，就造成了这些材料随意堆放在施工现场的问题，对于整个建筑工程的施工工期也有一定的影响。基于此，相关施工单位必须要注重平面布置工作，并要积极运用智能建筑BIM技术来提高其平面布置的效果。要将施工中全部的信息转化为数字信息，并将其传输至相应的管理数据库中，以此为依据，合理地建立工地模型。通过这种模型，施工人员可以完成各种施工作业，也可以进行操作程序的直接传递，通过这种方式简化施工流程，保证后期施工工作的顺利进行。另外，施工单位的相关管理人员也可以主动运用BIM技术的三维可视化功能，全面地考虑施工现场的各项需求，然后对施工的进程进行合理的判断，从而保证施工的质量和效率，使施工符合预期的要求[7]。

5.4 强化碰撞检测水平

BIM技术的应用给建筑行业提供了很大的方便，其中最重要的检查便是碰撞检查，在对高层建筑、异形建筑和大型建筑进行施工的过程中可能会存在碰撞的问题，由于各种专业设备以及管道都具有各自的特殊技术要求和空间分布要求，在施工中就必须要对施工的工序和空间位置的分布进行明确的要求[8]。然而，在过去三视图的模式中，很难找到工程中存在的问题，这就需要充分利用BIM技术在空间、时间以及技术等方面进行综合全面的考虑，以减少工程建设中出现的问题。通过利用智能建筑BIM技术，可以实现对高层住宅建筑项目的三维立体建模，能够及时发现其在设计和后期使用中可能会出现的问题，并对其进行合理的优化和改进，避免碰撞现象的发生，以达到工程预期的效果。

5.5 在技术交底中的应用

为了确保工程能够顺利进行，必须要切实做好技术交底工作，为高层住宅施工的顺利进行打下坚实的基础。在过去进行技术交底工作时，大多是采用书面文件或其他形式进行技术交底工作。但由于受到平面施工图纸特性的限制，一些施工技术人员甚至对图纸的设计意图不能完全理解，这不但会对后期的工程质量和效率造成很大的影响，甚至会导致在施工的过程中出现安全隐患。而在利用智能建筑BIM技术进行技术交底时，就可以有效避免这一问题，它可以通过运用三维建筑模式进行技术交底工作。从而使施工技术人员对各个工序的技术要点和操作要求有一个清晰的认识，也能更好地帮助施工人员理解设计的意图，能够弥补传统的技术交底工作中的不足。另外，在智能建筑BIM技术的基础上，它可以将所有的施工信息数据以立体的形式录入到三维模型中，使得相关施工人员能够更清楚地了解，并能有效地减少错误出现的可能性，从而提高高层住宅建筑工程技术交底的质量[9]。

5.6 在施工材料中的应用

利用智能建筑BIM技术对施工材料进行管理时，相关技术人员可以将高层住宅建筑施工的有关信息数据录入到BIM数据库中，在这个数字化模型的基础上，合理地选择恰当的施工材料。通过这个三维模型可以直观化地展示出高层住宅建筑施工所需要的材料，可以大大地减少相关管理人员的工作任务，减轻他们的工作负担，还可以最大限度地避免在施工材料选择方面出现错误。对于一些无法计算的材料数量，就可以充分利用智能建筑BIM技术进行模拟，以此来获得相关的数据信息。除此之外，相关技术人员还要将所需要材料的类型、数量和储存方式等相关信息录入到数据库当中。同时，还可以通过运用BIM技术对全部的施工材料进行统一调配，有效减少施工材料浪费问题，使得高层住宅建筑施工的质量和效益都能有所提升。

5.7 在成本管控中的应用

在进行高层住宅建筑施工时，充分利用智能建筑BIM技术还可以对工程施工中的人员、材料设备以及工程的造价进行统一的管理，有利于提高工程成本管理的水平。通过利用BIM技术提供的数据信息，可以为工程的施工方案和计划的制定提供一定的帮助。对于高层住宅建筑施工中普遍存在的问题，可以通过BIM技术进行数据的汇总并且及时进行反馈，根据反馈的结果进行相应的设计调整。这样一来，就可以对高层住宅建筑施工的资源和成本数据信息进行有效的管理，减少资源浪费以及工期拖延等问题的出现。通过利用BIM技术，可以对进度计划进行有效的管理，可以使BIM模型构件与进度计划相一致，有利于对进度款的支付工作进行有效的管理，将责任落实到相关负责人身上，使相关负责人有效的落实进度款的支付工作。同时，通过利用BIM技术，可以提前制定有效的施工方案，能够最大限度地控制施工方案变更的次数，有利于减少返工造成的费用，避免出现变更与索赔问题。总之，BIM技术在高层住宅建筑施工成本管理中起着举足轻重的作用，有利于促进施工企业综合效益的提高。

5.8 在运维管理中的应用

在工程完工后，利用BIM技术构建模型，通过预制件中的芯片，可以实时了解预制件的几何信息，及时对项目的质量信息进行溯源[10]。BIM模型中含有构件的配筋信息，为高层住宅运维管理提供了极大的便利。在该模型的基础上，通过利用传感器等物联网技术，可以对高层住宅建筑的实时运行状况进行了解，对其进行数据分析并及时进行调整。总而言之，BIM给运维管理工作提供了方便，同时也为高层住宅建筑的智能化管理提供了可能性。

6 结语

总结全文，高层住宅建筑的结构比较复杂，专业跨度比较大，导致在施工中的难度比较大，在高层住宅建筑的施工中，一定要合理地运用BIM技术，通过利用BIM技术可以对高层住宅建筑进行实时的模拟，可以对相关施工人员的操作行为进行规范，对项目的进度进行合理的规划，同时也能提高高层住宅建筑施工的安全性。在BIM模型的基础上，可以及时进行调整、模拟和优化，绘制有关建筑结构、钢结构和装饰综合图的图纸，能够为高层住宅建筑施工提供依据，同时也有利于后期运维工作的开展。