高科技与数字化在超高层建筑中的应用

高科技与数字化在超高层建筑中的应用

闫耀文 

  中国建筑第七工程局有限公司 河南郑州  450000

摘要：

超高层建筑具有体量大、结构复杂、工期紧、环境恶劣等特点，施工难度大，且由于超高层建筑的结构高度和造型特点，其施工周期较短。高科技与数字化技术在超高层建筑中的应用，为超高层建筑施工带来了高效、科学的管理方式。通过采用 BIM技术、激光扫描技术等新技术，大大缩短了超高层建筑的施工周期。

关键词：超高层建筑；BIM技术；激光扫描技术

引言

随着城市人口不断增长和土地资源日益紧缺，超高层建筑应运而生。超高层建筑是指高度超过100米的建筑物，其设计、施工和运营管理都面临着巨大的挑战。高科技与数字化技术的应用，为超高层建筑的建设和运营提供了新的发展机遇。

近几十年来，高科技与数字化技术在建筑行业得到了广泛应用，催生了智能建筑、绿色建筑、节能建筑等新的建筑理念。超高层建筑作为城市标志性建筑，其设计、施工和运营管理都面临着更高的要求。高科技与数字化的应用，可以有效地提高超高层建筑的安全性、经济性和可持续性。

一、工程概况

某项目建筑面积约为170万平方米，包括一栋总高度约为330米的超高层塔楼、一座总建筑面积约为95000平方米的五星级酒店和一个约8000平方米的商业裙房。工程建设内容包括：项目包含超高层塔楼、五星级酒店、商业裙房、地下车库及相关配套设施，超高层塔楼采用钢筋混凝土核心筒结构体系，主体结构高度为338米；五星级酒店采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，主体结构高度为338米；商业裙房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，主体结构高度为350米。超高层塔楼主体结构高度约338米，地上共有101层。

该工程施工工期为15个月，整体建筑工期紧张。工期紧主要是由于超高层建筑的施工具有以下几个特点：超高层建筑体量大，施工周期短；超高层建筑施工受自然条件和人为因素影响较大；超高层建筑的施工质量和安全要求较高。

二、施工难点分析

1.超高层建筑结构复杂，施工难度大。超高层建筑的施工工期较短，且结构复杂，对施工的要求高。超高层建筑的施工通常具有一定的难度，这就需要施工人员根据实际情况来确定具体的施工方案和管理策略。

2.超高层建筑多为高层建筑，对施工技术要求高。超高层建筑需要采用大量的新技术和新材料，对此，需要通过高科技和数字化技术来实现。超高层建筑具有体量大、结构复杂、工期紧等特点，这些特点使其施工难度较大，必须采用多种先进技术来保障施工质量。

3.超高层建筑一般位于城市中心地带，周围环境较为复杂。在进行超高层建筑的施工时，需要考虑周围环境的影响因素，通过运用高科技和数字化技术来提高施工效率和质量。

三、解决措施

为了解决超高层建筑施工中的难题，针对超高层建筑的特点，采用 BIM技术、激光扫描技术等新技术，实现了项目的信息化管理。具体措施如下：

1.运用 BIM技术，建立三维模型，在施工现场进行了施工模拟和4D模拟。通过对模拟数据的分析，解决了传统施工中存在的问题，实现了施工现场的可视化、信息化和智能化管理。

2.采用激光扫描技术对建筑外立面进行测量，获取三维点云数据。通过对点云数据的分析处理，建立超高层建筑三维模型。通过模型进行钢结构构件安装模拟和施工过程模拟，有效地解决了钢结构施工中存在的问题，优化了钢结构施工工艺。

3.运用 BIM技术和激光扫描技术，对超高层建筑进行综合管理。通过 BIM模型直观地展示建筑的施工过程和进度情况。同时利用激光扫描技术获取数据，快速获取建筑各部位的空间信息和结构信息。

四、BIM技术在工程中的应用

BIM技术作为一种新型的建筑信息模型，可以实现建筑行业中从设计、施工、运营到维护的全生命周期数字化管理。

其中， BIM技术是在虚拟环境下的三维仿真技术，可以帮助解决建筑工程中的设计与施工难题。它可以以三维的方式来反映实际建筑空间和实体，通过建立 BIM模型，可以实现建筑结构与功能、空间与造型等方面的设计。它可帮助施工企业进行三维设计，并利用其可视化、集成化、参数化和参数化等特点，对设计方案进行优化，从而达到降低工程造价、提高工程质量以及缩短施工周期的目的。

五、激光扫描技术在超高层建筑中的应用

激光扫描技术是一种将三维激光扫描技术与计算机技术、无线通讯技术、光学成像技术和模式识别技术等多种高新技术结合起来的高新技术，具有非接触、快速、高精度等优点。激光扫描技术在建筑施工中的应用，能有效地将数据信息整合，减少数据信息的重复采集，并保证数据信息的准确性。在超高层建筑施工过程中，可以通过激光扫描技术对施工现场进行全方位测量，并将测量结果进行数字化处理。激光扫描技术在超高层建筑中的具体应用包括：

1.混凝土厚度测量

混凝土厚度是超高层建筑施工中的一个重要质量控制指标。传统的人工测量方法效率低、精度不高，容易出现误差。激光扫描技术可以快速、准确地测量混凝土厚度，并生成三维模型，直观地展示混凝土厚度的分布情况。

2.钢筋位置检测

钢筋是超高层建筑结构中的主要受力构件，其位置和数量直接影响建筑物的安全性和耐久性。激光扫描技术可以穿透混凝土，检测钢筋的位置和数量，并生成三维模型，帮助施工人员准确掌握钢筋的分布情况。

3.安全监测

超高层建筑施工现场人员众多，机械设备复杂，安全隐患较多。激光扫描技术可以对施工现场进行实时监测，及时发现安全隐患，并发出预警信号，帮助施工人员及时采取措施，消除安全隐患。

4.进度监控

超高层建筑施工工期长、任务重，进度控制非常重要。激光扫描技术可以对施工现场进行定期扫描，并生成三维模型，通过对比不同时间点的三维模型，可以直观地看到施工进度，并及时发现施工中的问题，以便及时调整施工方案。

5.竣工验收

超高层建筑竣工后，需要进行验收，以确保建筑物的质量和安全。激光扫描技术可以对竣工后的建筑物进行全方位扫描，并生成三维模型，帮助验收人员快速、准确地掌握建筑物的实际情况，并发现是否存在质量问题。

六、施工监测与自动化控制技术

施工监测与自动化控制技术是保障超高层建筑结构安全性和稳定性的重要手段。在超高层建筑施工过程中，通过安装施工监测仪器，可以随时了解结构的沉降情况、变形情况和受力情况等。同时，还可以通过安装自动化控制系统，及时、准确地采集数据信息，为施工决策提供可靠的依据。

施工监测仪器主要包括测量仪器和传感仪器。测量仪器主要用于测量建筑结构的变形、倾斜、沉降等参数，常用的测量仪器包括水准仪、经纬仪和激光扫描仪。传感仪器主要用于采集建筑结构受力情况等数据，常用的传感仪器包括应变计、加速度计和位移计。

自动化控制系统是指利用计算机对整个工程进行管理和控制的系统。在超高层建筑施工中，自动化控制系统主要包括数据采集系统、数据处理系统和控制系统。数据采集系统负责采集施工监测仪器的数据，数据处理系统负责对采集到的数据进行处理和分析，控制系统负责根据数据分析结果，对施工过程进行控制和调整。

采集软件是自动化控制系统的重要组成部分，负责采集施工监测仪器的数据。采集软件需要能够与各种类型的施工监测仪器兼容，并能够将采集到的数据存储在数据库中。采集软件还可以提供数据可视化功能，方便施工人员查看和分析数据。

施工监测与自动化控制技术在超高层建筑施工中的应用，可以提高施工效率、保证施工质量、确保施工安全，并减少施工成本。随着科技的发展，施工监测与自动化控制技术将更加先进和完善，在超高层建筑施工中的应用也将更加广泛。

七、结语

在超高层建筑中应用高科技与数字化技术，有助于提高超高层建筑的施工质量，降低工程成本。BIM技术在超高层建筑施工中的应用，能有效地进行施工方案策划、模拟施工过程、协调各部门工作等。激光扫描技术在超高层建筑中的应用，有助于对混凝土的质量进行控制，提高超高层建筑的施工质量。随着大数据时代的到来，高科技与数字化技术的应用将不断深入。

参考文献

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