幕墻設(shè)計(jì)工程中的BIM技術(shù)分析

摘要：BIM技術(shù)早幾年前已進(jìn)入我國(guó)建筑行業(yè)，被設(shè)計(jì)單位廣泛應(yīng)用。隨著BIM技術(shù)的不斷推廣，各類施工單位及科研院校也開始重視并應(yīng)用。目前我國(guó)一些大型復(fù)雜的幕墻工程均使用BIM技術(shù)進(jìn)行建模，取得很好的效果。本文主要對(duì)幕墻設(shè)計(jì)工程中的BIM技術(shù)進(jìn)行分析，供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：BIM；幕墻設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言

BIM技術(shù)的本質(zhì)其實(shí)是首先是建模，其次便是圍繞著此模型進(jìn)行一系列的工作應(yīng)用。從理論上來(lái)講，開發(fā)商在提出項(xiàng)目方案開始便可以運(yùn)用BIM軟件進(jìn)行建模獲得預(yù)算數(shù)據(jù)等信息，這些信息可以支持其決策。然后提供規(guī)劃設(shè)計(jì)文件供政府部門審批，將修改意見在BIM模型中體現(xiàn)。模型流轉(zhuǎn)到建筑師和設(shè)計(jì)分包時(shí)，他們進(jìn)行擴(kuò)初設(shè)計(jì)，配合招投標(biāo)等，圖紙和模型在這一階段是關(guān)聯(lián)的，模型的幾何信息在不斷的調(diào)整，并定義出初步的物理信息和功能信息，以作為下一階段總承包單位和施工單位的實(shí)施指導(dǎo)資料。總承包單位會(huì)對(duì)BIM在施工階段進(jìn)行調(diào)整，添加和修正各種信息，并將施工信息返回模型中，以管理和控制專業(yè)分包以及材料商的運(yùn)轉(zhuǎn)。監(jiān)理單位在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中從模型中獲取幾何信息、功能信息，可視化比對(duì)設(shè)計(jì)與施工成果的差距，而后提出意見。最后，工程項(xiàng)目竣工時(shí)將形成兩個(gè)完全相同的建筑，一個(gè)在現(xiàn)實(shí)世界，另一個(gè)存在于電腦中，兩者通過(guò)管理系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，物業(yè)可以基于電腦中的建筑對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的建筑進(jìn)行控制。

BIM是技術(shù)，也是方法，項(xiàng)目可以在此平臺(tái)上進(jìn)行收集并管理，整個(gè)業(yè)務(wù)流程均可以協(xié)同管理，在不同的階段提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及信息，達(dá)到共享與交流信息等目的，提高了項(xiàng)目的進(jìn)度及質(zhì)量。

一、BIM在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)BIM的主要狀況是：a）大部分業(yè)內(nèi)人士聽說(shuō)過(guò)BIM；b）設(shè)計(jì)院大都已經(jīng)開始應(yīng)用BIM開展工作；C）大學(xué)院校開設(shè)了BIM課程，逐漸輸出BIM人才；d）國(guó)家已經(jīng)明確了BIM發(fā)展規(guī)劃并著手制定相關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)；e）越來(lái)越多的業(yè)主開始重視并在自己的工程項(xiàng)目中實(shí)踐BIM；F）一些大型施工單位正積極運(yùn)用BIM為自己創(chuàng)造價(jià)值；g）越來(lái)越多的BIM咨詢顧問(wèn)公司正在出現(xiàn)；h）復(fù)雜形態(tài)項(xiàng)目、大型項(xiàng)目強(qiáng)制要求使用BIM。比如上海中心大廈、凌空Soho等。

二、BIM的應(yīng)用軟件

BIM概念涉及的領(lǐng)域比較廣，包含建筑物從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)管理整個(gè)生命周期，因此每個(gè)領(lǐng)域都有與之相關(guān)的BIM軟件。比如BIM建模可選擇許多軟件廠商的軟件，一般來(lái)說(shuō)根據(jù)相關(guān)專業(yè)人士總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，可以按照如下原則選擇軟件，但也不是絕對(duì)的：

（1）民用建筑用Autodesk Revit；

（2）工廠設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施用Bentley；

（3）單專業(yè)建筑事務(wù)所選擇ArchiCAD，Revit，Bentley都有可能成功；

（4）項(xiàng)目完全異形、預(yù)算比較充裕的可以選擇DigitalProject或CATIAo

三、BIM在幕墻中的應(yīng)用

BIM在幕墻中的使用，最早只是用于一些外形復(fù)雜的項(xiàng)目，雙曲彎扭的截面用CAD制圖無(wú)法繪制（如圖1所示）。BIM軟件有強(qiáng)大的三維功能，可以根據(jù)參數(shù)建模，然后在模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照實(shí)際幕墻的板塊進(jìn)行分格，最后再?gòu)娜S模型中拆分出每一個(gè)板塊，直接生成加工圖，以指導(dǎo)加工，保證幕墻安裝完成面，能流暢的表達(dá)出設(shè)計(jì)師想要的效果。

圖1 雙曲彎扭的截面

目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的幕墻設(shè)計(jì)主要依賴于CAD軟件進(jìn)行二維的圖紙繪制。根據(jù)設(shè)計(jì)院給定的平立面及結(jié)構(gòu)圖紙，進(jìn)行幕墻系統(tǒng)的深化設(shè)計(jì)，不同位置繪制幕墻的分格，在幕墻分格的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化為幕墻的節(jié)點(diǎn)圖，以分格和節(jié)點(diǎn)圖為依據(jù)繪制不同材料的加工圖，進(jìn)行下料加工，進(jìn)而上墻安裝。

通過(guò)在不同工程項(xiàng)目中的一系列BIM實(shí)踐，我們總結(jié)了BIM在幕墻工程中的核心價(jià)值包括：

（1）曲面優(yōu)化：設(shè)計(jì)師對(duì)建筑外形的設(shè)計(jì)理念是理論性的，比如很多工程的曲面是無(wú)規(guī)則的，或者說(shuō)參數(shù)化的。用普通的軟件難以繪制出建筑的外形，更不要說(shuō)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。幕墻BIM軟件具有強(qiáng)大的三維功能，可以按照建筑師的設(shè)計(jì)理念模擬出設(shè)計(jì)師想要的外形。把理論性的概念變成實(shí)體模型（如圖2所示）。

圖2 BIM軟件三維模型

（2）方案推敲：有了模型.再在模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化。即把外立面按幕墻的面材材質(zhì)不同進(jìn)行分格。幕墻BIM協(xié)助設(shè)計(jì)師進(jìn)行參數(shù)化幕墻分格，根據(jù)設(shè)計(jì)師的需求通過(guò)參數(shù)化控制幕墻分格，快速準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念。幫助設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)理念與制造成本之間尋找平衡點(diǎn)。在不影響設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)理念的前提下，對(duì)曲面玻璃平面化，自由曲面板材可展化，降低生產(chǎn)安裝難度，減少建造成本。

（3）幕墻系統(tǒng)基礎(chǔ)建模：根據(jù)設(shè)計(jì)師的圖紙和幕墻顧問(wèn)公司的大樣節(jié)點(diǎn)圖，快速搭建模型，直觀展示建筑的真實(shí)表現(xiàn)，完成幕墻系統(tǒng)的基礎(chǔ)建模。也可通過(guò)與其他專業(yè)模型整合檢查幕墻的設(shè)計(jì)缺陷和建筑、機(jī)電、結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。基于BIM創(chuàng)建的三維模型，對(duì)外幕墻、外幕墻支撐鋼結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)專業(yè)進(jìn)行碰撞檢查，快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，協(xié)調(diào)解決。

（4）幕墻深度建模：通過(guò)幕墻公司的節(jié)點(diǎn)圖以及前期制作好的模型進(jìn)行深化建模，模型參數(shù)化可以提取出加工、定位所需的數(shù)據(jù)，根據(jù)幕墻公司的需求制作加工圖，定位圖。幕墻公司按照BIM建模的數(shù)據(jù)圖紙進(jìn)行生產(chǎn)和安裝，保證了設(shè)計(jì)師對(duì)建筑外形要求的延續(xù)性，在施工階段避免了對(duì)建筑形體的更改。

（5）構(gòu)件加工圖，定位圖與數(shù)據(jù)：

模型可直接導(dǎo)出材料加工圖紙，直接與加工廠接口，進(jìn)行下料加工。基于BIM模型，可快速分析現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，自動(dòng)對(duì)不同偏差情況分類判別（正常偏差征超差項(xiàng)超差），效率大大提高；

可運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，快速修正設(shè)計(jì)模型，提取加工圖，抽取細(xì)目定額理論數(shù)據(jù)。即使在超過(guò)設(shè)計(jì)運(yùn)行的偏差情況下，也通過(guò)快速設(shè)計(jì)變更響應(yīng)一>設(shè)計(jì)加工運(yùn)輸綠色通道等措施，在最短時(shí)間內(nèi)可將新構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。響應(yīng)速度大幅提升；

進(jìn)行BIM模型預(yù)拼裝。對(duì)于偏差較大的情況，采用先進(jìn)的測(cè)量手段和設(shè)備，自動(dòng)生產(chǎn)實(shí)際單元板塊，置人理論模型中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼裝模擬。

（6）簡(jiǎn)易幕墻安裝動(dòng)畫，指導(dǎo)安裝：可視化模型也是指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的重要參考數(shù)據(jù)，可以通過(guò)模型進(jìn)行施工順序的指導(dǎo)。基于BIM創(chuàng)建現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)具模型，包括鋼平臺(tái)、雙層吊籃、施工吊機(jī)等等，進(jìn)行運(yùn)行分析模擬。

（7）幕墻系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理：BIM模型在幕墻使用過(guò)程中的應(yīng)用。在模型中快速找到破損位置的單元板塊編號(hào)，進(jìn)而找出其對(duì)應(yīng)的玻璃規(guī)格以及鏈接的構(gòu)件加工圖。同時(shí)，分析該板塊兩側(cè)的單元尺度，從而制定合理的更換方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM是可以貫穿于幕墻的設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工及后期的運(yùn)營(yíng)整個(gè)過(guò)程之中的技術(shù)。未來(lái)的幕墻設(shè)計(jì)中BIM將取代CAD等二維軟件，成為不可或缺的設(shè)計(jì)技術(shù)。

作者簡(jiǎn)介：

李超，1987年11月，男，本科，湖南省岳陽(yáng)市，從事幕墻設(shè)計(jì)類工作，研究方向：幕墻設(shè)計(jì)及施工。