高层建筑施工难?看BIM如何出招!

2021年03月25日,西藏发布《西藏自治区推进BIM应用工作的指导意见》,文中写到:“到2025年末,形成较为成熟的BIM应用配套政策和市场环境,以国有资金投资为主的大型建筑、装配式建筑、申报二星级及以上绿色建筑标识项目为主,全面推广全生命期BIM应用”。

(将BIM技术应用与广州东塔项目中,实际工期比原计划提前60天完成,主塔楼标准层施工平均4.5天一层,可见BIM技术的应用)

从政策中可以看到国家对BIM技术在大型建筑上的重视,所以今天我们让我们来分析一下BIM技术在高层建筑结构施工中的应用。随着我国建筑行业的快速发展以及施工技术的不断提高,人们的日常生活中出现了越来越多的高层建筑。

高层建筑施工难?看BIM如何出招!-BIMBANK

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。

既然提到高层建筑,我们就从高层建筑结构施工的特点以及BIM 技术在高层建筑结构施工中的应用两方面展开叙述。

01

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》(JGJ 3-2010)中,对高层建筑进行了如下定义:10 层及 10 层以富作为战略措施的重心,实施签订治理区运行管理承诺书或责任状,统一部署并将水土保持治理成果后期运行管理工作变成政府责任,由政府牵头监管,因政府行为自身具有领导性、带头性,所以,在政府采用各种措施时,人民群众也会自觉跟随,共同做好水土保持工作。

✍ 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。

✍ 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。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。

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✍ 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。

✍ 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。

02

BIM 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。

✍  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。

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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。

✍ 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。

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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。

✍ 4D 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。

03

结语

✍ 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。综上,BIM 技术的应用优化了高层建筑结构施的全过程,保障了高层建筑结构施工技术的规范性,同时,促进了我国建筑行业整体有序健康地发展。

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