BIM技術(shù)在幕墻施工中的應用

劉敏杰 朱旭升

摘 要：幕墻設計是現(xiàn)代建筑重要組成部分，在復雜幕墻工程設計中需要借助BIM工具實現(xiàn)，利用BIM技術(shù)的可視化、協(xié)同化以及虛擬化等優(yōu)勢技術(shù)完成復雜幕墻設計。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活，建筑行業(yè)需要在固有的土地上建設更多的建筑空間供人們使用，于是高層建筑由此誕生。為確保高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、延長其使用壽命、節(jié)約建設成本，現(xiàn)高層建筑多以框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)為主，高層建筑中除居住建筑外的公共建筑多使用幕墻作為其外部圍護結(jié)構(gòu)。BIM技術(shù)對于幕墻建造過程的輔助作用顯著，近年來引起了國內(nèi)外專家學者的廣泛關注。

關鍵詞：BIM技術(shù);幕墻設計;應用

引言

幕墻是現(xiàn)代建筑空間及表皮特征的重要表現(xiàn)方式，隨著高層建筑的普及，幕墻工程越來越復雜。傳統(tǒng)的幕墻工程設計模式難以滿足現(xiàn)代工程設計的要求，實踐證明利用BIM技術(shù)能夠有效促進幕墻工程設計質(zhì)量。通過工程實踐，總結(jié)復雜幕墻施工問題的BIM技術(shù)解決方案，可以為類似工程提供借鑒。

1 BIM 技術(shù)的概念及特征

BIM最早是由Autodesk公司提出的，其主要是指在建筑工程及設施全生命周期內(nèi)，對其物理和功能特性進行數(shù)字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結(jié)果的總稱。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，BIM具有以下特征：一是可視化。BIM技術(shù)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實現(xiàn)對項目工程信息的可視化操作，例如在施工階段可以通過BIM技術(shù)創(chuàng)建設備模型，通過虛擬施工環(huán)境完成并且組織施工，以此檢驗施工方案的可行性;二是參數(shù)化。通過參數(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，通過對BIM模型中的參數(shù)設計調(diào)整等實現(xiàn)對項目工程的自動化控制;三是協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性包括設計協(xié)調(diào)、整體進度協(xié)調(diào)以及成本預算協(xié)調(diào)等等。BIM模型可以完成對整個工程的協(xié)調(diào)設計。

2 BIM 技術(shù)在復雜幕墻工程設計中應用的優(yōu)勢

（1）能夠很好地將設計理念體現(xiàn)到模型中，及時檢驗設計理念的完善程度。而BIM模型則可以很好地將設計師的理念轉(zhuǎn)化到模型中，通過BIM 模型檢驗設計師的設計方案是否具有可行性。例如通過BIM模型可以及時發(fā)現(xiàn)幕墻工程設計方案所存在的問題，并且結(jié)合后續(xù)的施工等及時進行設計方案的調(diào)整，以此提升設計方案的可行性。（2）通過BIM模型可以將幕墻設計與后續(xù)的安裝、施工等環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)幕墻工程的整體質(zhì)量。幕墻工程設計是一項復雜的工作，尤其是在現(xiàn)代建筑格局下，一體化施工特征更為明顯，通過BIM模型可以將設計、安裝、施工以及后期維護等融為一體，這樣有助于提升工程的整體質(zhì)量。例如在傳統(tǒng)的幕墻安裝的過程中可能會發(fā)生因安裝環(huán)境的因素而出現(xiàn)安裝工程變更現(xiàn)象，但是利用BIM模型則可以將安裝環(huán)境融入模型，這樣在設計階段就考慮了相關因素，有效地避免了后期出現(xiàn)施工變更問題。（3）BIM技術(shù)能夠提升幕墻的環(huán)保性，達到綠色施工的要求。利用BIM技術(shù)可以準確地計算出工程相關的數(shù)據(jù)，有效地對幕墻的保溫效果、室內(nèi)外環(huán)境等進行虛擬環(huán)境構(gòu)建，以此達到節(jié)能的效果。例如在進行玻璃幕墻設計時，可以通過BIM模型將當?shù)氐墓庹諘r間、周圍建筑、建筑層高等數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸入到BIM模型中，這樣能夠準確地計算出幕墻的環(huán)保參數(shù)，從而達到節(jié)約資源的目的。例如在北京文化中心建筑幕墻設計中，設計人員通過利用DigtalProject發(fā)現(xiàn)幕墻表層存在大量的鋁板，造成建筑成本增加，經(jīng)過與幕墻設計人員溝通，利用BIM模型采取參數(shù)化、語言編程對幕墻基礎建模進行分析，實現(xiàn)了項目的設計要求。

3 幕墻三維設計分析

在傳統(tǒng)的工程方案設計中，建筑主體結(jié)構(gòu)圖紙繪制完成后，才可進入機電、給排水、幕墻裝飾等專業(yè)的設計，設計周期較長，過程中需面對面進行溝通的內(nèi)容較多、專業(yè)涉及范圍廣、易存在溝通不及時表達不準確等問題。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的設計工作運行速度深度均已無法滿足項目需求，在工程項目設計階段推廣使用BIM技術(shù)，刻不容緩。利用BIM模型， 將設計階段中的各專業(yè)設計信息和關鍵節(jié)點信息進行匯總，最大限度的將設計信息傳遞至施工階段，以三維信息模型的方式移交至施工階段，由施工單位結(jié)合現(xiàn)場實際情況，收集現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)，在設計模型的基礎上開展施工階段的深化設計工作。隨著現(xiàn)場土建結(jié)構(gòu)的進度，在設計的基礎上， 結(jié)合現(xiàn)場實測實量數(shù)據(jù)，在正式施工之前，在BIM模型上開展幕墻深化設計工作。隨著現(xiàn)場土建結(jié)構(gòu)的進度，在設計的基礎上，結(jié)合現(xiàn)場實測實量數(shù)據(jù)，在正式施工之前，在BIM模型上開展幕墻深化設計工作，在BIM模型中進行施工演示、預施工及施工模擬。前期與土建結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)調(diào)，進行前期埋板預埋工作。

4 BIM 技術(shù)在復雜幕墻工程設計中的應用方案

4.1 幕墻構(gòu)件智能拆分與加工

BIM技術(shù)使用可視化方式進行施工交底更易于把設計信息傳遞給合作方。按照傳統(tǒng)的下料方式，項目部提供測量尺寸、給廠家畫加工圖，然后項目部進行確認，廠家進一步深化成切割排版圖，再上CNC機器生產(chǎn)。新型構(gòu)件加工，通過精細化模型與工廠建立物聯(lián)網(wǎng)連接，即通過統(tǒng)一的建模軟件或者進行二次轉(zhuǎn)換的方式，使幕墻的建模的復雜構(gòu)件和主要構(gòu)配件， 直接通過模型導料，與工廠數(shù)控機床同頻聯(lián)網(wǎng)，由數(shù)控機床大規(guī)模的進行生產(chǎn)，減少人為的加工偏差，極大的提高加工效率和降低成本。對幕墻施工BIM模型的建模軟件所生成的構(gòu)配件、單元體圖元進行軟件二次開發(fā)， 使得施工模型及數(shù)據(jù)能被加工深化所用的數(shù)字樣機建模、分析軟件所識別，并可進行編輯、修改深化、分析等，從而在信息傳遞方面徹底打通加工制造—安裝施工這一幕墻生產(chǎn)的關鍵技術(shù)鏈條，即給材料供應商訂貨單、給加工廠的排版圖、給現(xiàn)場班組的安裝圖均出于參數(shù)化BIM深化中心，實現(xiàn)一次建模，多方統(tǒng)一應用。

4.2 BIM技術(shù)在復雜幕墻工程設計中應用的保障對策

基于BIM技術(shù)在復雜幕墻工程設計中的應用，為了保證應用效果， 需要做好以下工作：一是要加強BIM技術(shù)人才培養(yǎng)，尤其是培養(yǎng)復合型專業(yè)人才。將BIM技術(shù)融入到幕墻工程設計中離不開優(yōu)秀的人才，因此在幕墻設計人才培養(yǎng)方面要加大BIM技術(shù)的融入，以此增強幕墻設計人員操作BIM技術(shù)的能力。幕墻設計公司要定期組織設計人員學習BIM技術(shù)的相關知識，通過校企合作的方式引進高素質(zhì)的幕墻設計人才。二是不斷完善幕墻BIM工具軟件。雖然BIM軟件在復雜幕墻設計中發(fā)揮巨大的作用，但是根據(jù)調(diào)查目前BIM模型所提供的功能還難以全面滿足復雜的幕墻設計要求， 例如在幕墻收口部位其設計比較繁瑣，目前我國的BIM模型還不能為其提供精準的設計輔助，所以我國要加大完善幕墻BIM工具軟件的設計研發(fā)力度。三是要加強宣傳，提高BIM技術(shù)在幕墻工程設計中的應用。雖然我國一直強調(diào)應用BIM技術(shù)，但是畢竟其屬于新興事物，相關方面的人才數(shù)量不足，導致BIM技術(shù)在幕墻設計中的應用比例還不高，所以我國要加強宣傳，提高幕墻設計單位應用BIM技術(shù)的積極性。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)、施工階段、建筑施工相關專業(yè)的應用都仍處于入門狀態(tài)，仍存在諸多技術(shù)難點待實踐解決，每一個與建筑相關的從業(yè)者，都有責任和義務去解決應用過程中的難點、挖掘BIM技術(shù)的價值，推動建筑行業(yè)走向CAD之后的又一次大變革。

參考文獻：

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