淺談BIM技術在異形建筑幕墻中的應用

李才睿

摘 要：隨著建筑行業的發展及社會審美觀念的轉變，越來越多的標志性異形建筑走進人們的視線。異形建筑幕墻的概念是相對于普通的平面建筑幕墻而言的。異形建筑幕墻首先應該是建筑幕墻，有著幕墻的全部功能；其次是面板與結構根據建筑造型的要求產生了各種異形的變化，達到某種建筑藝術效果的幕墻。BIM的出現改變了現有建筑生命周期的傳統工作方式，也改變了中國建筑業現狀的發展趨勢。BIM作為一種先進的工具和工作方式，非常符合目前我國建筑業信息技術的發展趨勢。

關鍵詞：BIM；異形；建筑；幕墻

1 前言

當前我國的建筑行業得到了十分迅速的發展，同時建筑的建設水平也有了非常顯著的提升，建筑的形式也比以前更加的復雜，對技術的要求越來越嚴格，在當今的建筑施工過程中，建筑幕墻得到了十分廣泛的應用，而異形建筑的幕墻施工存在著一定的難度。傳統的二維軟件已經無法滿足異形建筑幕墻的設計、制作、安裝等要求，必須通過建三維模型去實現。因此，BIM技術走進了異形建筑幕墻的視野。

2 異形建筑幕墻的特點及發展現狀

世界上著名的建筑采用了異形建筑幕墻，如杜拜帆船酒店、瑪麗蓮-夢露大廈、布魯塞爾原子球博物館等等，造型獨特，氣勢宏偉。近年來，異形建筑幕墻技術在我國得到了飛速的發展，許多世界級難度的工程在中國人的努力建設下脫穎而出，上海世博會的藤條西班牙館、“科學航母”的廣東科學中心、“水晶石”的深圳大運會館等都是中國異形建筑幕墻的經典之作，彰顯了現代建筑幕墻技術的發展方向。異形建筑幕墻的空間結構技術雖然從國外開發傳到我國，但目前我國的技術水平與國際水平還有一定的差距。產、學、研的合作開發形式將提升建筑幕墻行業的技術水平，近年來幕墻企業、高校、科研的研究報告表明創新技術將是推動建筑幕墻發展的第一生產力。由于我國已設計建造了多個異形幕墻工程，經過了大量的抗震實驗和物理性能實驗，對異形幕墻空間技術的規律進行了探討和研究，構造了未來建筑幕墻的核心競爭力產品，使我國的異形建筑幕墻技術水平正在向強國邁進[1]。

3 BIM 技術在異形建筑幕墻中的應用

3.1 BIM技術的概述

BIM起源于20世紀70年代，其代表一種共享的知識資源，是設施物理和功能特性的數字表達，也是一個分享有關這個設施的信息。BIM 作為復雜建筑的解決方案已成一種趨勢，計算機的建筑應用技術從二維技術變革到三維信息技術，局部變更到全局跟進都在計算機虛擬技術中直觀地體現，并將空間技術和時間結合起來，通過模型提前預知概念設計及施工建造中的誤區，保證建筑工程順利如期地竣工，而結構工程學科發展的主要趨勢是結構技術人員必須沿著結構的“生命周期”針對可靠性和耐久性進行全面地分析。同時，BIM 的參數模型不只是局限于建筑構件的物理屬性，也包含整個項目生命周期所有的動態信息。BIM 的運用無疑是建筑界的工業改革。目前，建筑幕墻工程信息將對整個建筑工程周期乃至整個建筑物生命周期都會產生重要的影響。對這些信息利用并且處理得好，就能夠節省工程的開支，縮短工期，也可惠及工程后期的運營維護。鑒于此，BIM技術應在建筑幕墻行業大力推廣。而 BIM—建筑信息模型，從二維圖紙到三維設計的革命，是一次真正的信息革命[2]。

3.2 BIM技術對復雜幕墻的預制裝配應用

幕墻的施工技術多采用工廠的預制加工，施工現場的單元式或構件式的拼裝過程。拼裝的過程中難度高。目前，BIM模擬并指導施工的技術多應用在機電專業，正是因為機電專業同樣是安裝工程居多。利用BIM模擬施工可以有效地發現施工過程中的矛盾沖突，提前進行施工方案的優化，把問題消除于無形之中。BIM 介入預制異形幕墻，能夠保證項目全生命周期的順利完成。BIM通過參數化建模極大地提高工作效率，又能精細到曲面幕墻表皮的劃分，還可以減少預制幕墻的出錯率。用BIM 做預制，使所有的構件都能夠做到能量化、能準確預估，那么將會給我們帶來無法估計的效益，也能保證最基本的施工安全問題[3]。

3.3 BIM技術對異形幕墻的優化設計

通過BIM技術進行幕墻設計，BIM模型中集成了數據信息，在施工模擬階段通過Navisworks軟件把信息模型同施工進度信息進行關聯，就形成了3D模型+時間維度形成4D施工進度模擬，通過施工進度的模擬可以直觀地看到施工進度，調整施工進度中不合理的地方。另外，可以通過施工進度進行精細化的施工步驟安排，合理安排施工組織方案。很多異形建筑都要尋找規律，找到一個可以定義的體量，用一段弧線生成好的邊界，再由邊界生成面，通過基于BIM 平臺的參數化設計能夠精準的劃分曲面幕墻表皮，計算出最合理的方案。然而，對于異形建筑項目的難點，例如采光頂部分，BIM 能對整個采光頂進行參數化設計。由于圓中庭和橢圓中庭的尺度差異較大，被鋼結構分隔成的玻璃大小各異，在后期施工時將耗費巨大的成本。使用 BIM技術可以使采光頂曲面每塊玻璃盡量標準化，異型玻璃數量減少，可以大大節約成本，達到優化設計的目的[4]。

3.4 BIM技術對異形幕墻施工中的應用

異形幕墻施工中應用BIM技術，不僅能夠發現因為設計失誤造成的誤差，也能夠發現施工工作面空間不夠，施工過程中因為施工順序不同而造成的施工過程中的施工碰撞，從而避免了施工過程中的返工、工期延誤等問題。避免了在進行現場安裝時，板塊安裝尺寸誤差的不嚴格控制以及龍骨框架不精確的調整，減少了累積誤差較大現象的發生。此外，利用BIM技術合理制定維護計劃，從而提高運營與維護階段管理的效率并且降低維護成本。

3.5 施工界面的有序分割

幕墻工程與主體結構工程及機電工程密不可分，如何劃分幕墻工程與其他專業施工的界面，提前排除碰撞沖突，避免產生工序混亂等問題一直存在。BIM技術的四維模擬工序將幕墻工程與整個施工進度按照實際施工情況規劃區分，形成系統的工序及施工分區。幕墻工程應該何時介入、何時開始加工制作、如何協助其他專業完成與幕墻單元的封口，BIM軟件都可以提供詳細的信息數據，作為各項工作的協調溝通工具[5]。

4 結語

應用BIM技術，推進信息化管理，是幕墻企業主動適應市場變化、促進企業發展的必然趨勢。BIM以其參數化、可視化、協同效率高以及對項目全生命周期的影響得到了建筑行業市場的極力認可，在美國、英國等發達國家的發展和應用已經達到了一定的水平。但是，在我國建筑幕墻的應用還處于起步階段。雖然由于客觀條件的限制，BIM技術在未來異性建筑幕墻深化設計、解決現場施工碰撞方案、施工協調、施工預算和節能日照計算等方面的出色表現會逐漸展示出它的潛質，在信息化程度越來越高的異形建筑幕墻行業，BIM 的發展和應用的前景不可限量。

參考文獻：

[1] 馬貴紅.異形建筑單曲變截面鋁板幕墻施工技術[J].施工技術，2016（3）：115～118+122.

[2] 彭俊，張春勃.異形建筑幕墻施工質量控制的幾個問題[J].門窗，2015（12）：18～19.

[3] 王建國.異形建筑幕墻施工質量控制措施研究[J].建筑，2014（12）：92～93.

[4] 麥飛龍.異形建筑幕墻工程的分析模型與應用研究[D].上海交通大學，2013.

[5] 馬錦明，王旭峰，張芹，徐偉.異形建筑幕墻施工質量控制的幾個問題[J].建筑技術，2005（9）：698～700.