BIM技術在建筑幕墻工程中的應用探究

【摘 要】伴隨著我國經濟發展水平的不斷提升，建筑幕墻工程的設計方式和相關的設計理念也得到了不斷的創新，相應的施工技術水平也獲得了長足的發展，建筑幕墻工程逐漸從簡約化和整齊化向著多元化和復雜化的方向發展。而當前的二維圖在建筑幕墻工程中的許多方面已逐漸不能滿足需要，比如幕墻的方案設計等。而這方面的不足則可通過BIM技術來完成。基于此，本文簡要說明了BIM 三維建模軟件在幕墻中的建模，并以蘇州現代傳媒廣場工程這一典型工程案例來說明BIM技術在建筑幕墻工程的設計、加工和施工全過程的應用實施。

【關鍵詞】BIM技術；建筑幕墻；應用

【Abstract】Along with the continuous improvement of China's economic development level， the design method and related design concepts of the building curtain wall project have also been continuously innovated， and the corresponding construction technology level has also been greatly developed. The building curtain wall project has gradually been simplified and tidy. Towards the direction of diversification and complexity. However， the current two-dimensional maps have gradually failed to meet the needs of many aspects of the building curtain wall project， such as the design of the curtain wall. This deficiency can be achieved through BIM technology. Based on this， this paper briefly describes the modeling of BIM 3D modeling software in the curtain wall， and illustrates the application of BIM technology in the whole process of design， processing and construction of building curtain wall engineering with the typical engineering case of Suzhou Modern Media Plaza Project. .

【Key words】BIM technology；Building curtain wall；Application

建筑信息化模型人們稱之為BIM，由于其具有可視化、協調效率高、參數化以及具有全生命周期等諸多特性而得到了建筑行業的鐘愛，此類技術在美國和英國等發達國家已獲得了較多的發展和應用，而其在中國的建筑幕墻工程中的應用則才剛剛開始應用。但是由于BIM技術具有繁多的優異性能而吸引了越來越多建筑工程項目應用該技術。目前，BIM技術在施工模擬、深化設計、預制加工等方面都有觸及，可看出是提高施工設計效率的決定性手段，比如利用BIM技術將其應用到上海中心大廈的幕墻設計施工時，盡管還并不是主角的地位，但是在很多方面則已經顯現出了該技術的潛質，因此，將BIM技術應用到建筑幕墻工程中就顯得相當的有必要。本文以蘇州現代傳媒廣場工程這一工程案例來說明BIM技術是如何應用的。

1.建筑幕墻的建模

若要將BIM 技術確實進行落實，那么第一要務則是要把建模工作準備好。假如之前就已構建好相關的模型，那么在具體的工程案例中就可以直接應用BIM技術。假如并未做好建模或還有許多細節工作未作，那么首要的工作就是先完成建模。在上述的工程案例中，也都將BIM技術進行了較為合理的使用。基本流程則是先根據設計研究部門給出的鋼結構來設計施工圖，接著借助建模繪圖軟件對三維節點進行放樣，進而取得節點的空間幾何尺寸和關系。由于建模軟件眾多，可根據工程項目的特點和軟件的適用性等因素來選擇建模軟件。然后通過有限元軟件來分析模擬施工過程，同時結合設計結果進行對比，以取得鋼結構節點在進行幕墻施工時各種內力變化情況，讓工程人員預先清楚知道每個節點在施工中的敏感度。最好則借助深化軟件來進行深化出圖操作，同時將圖紙實施到加工生產當中去。因此同時，還可適用相關的輔助軟件來對現場進行施工指導和技術交底工作。

1.1 材料族的建模。

假設建模使用的是嵌套族的形式，那么就要對建模幕墻工程擬要的材料優先實施建模工作。一般使用應用較為廣泛的Revit 系列軟件來對常規族進行創建，假如有必要對釘子或柳丁等各種元件開展建模，那么可在線或面的基礎上構建常規族。通過Revit 程序可處理事先結合幕墻施工需求所需要運用到的材料模因，借助程序中自身的功能來完成建模的操作，接著設置相關的模控件、材質和尺寸方面的數據。

1.2 嵌套族的生成。

所謂的嵌套族就是在一個族中鑲嵌另外一個族，目的是可以使得各族間都可以實現互相之間的鑲嵌。比如幕墻是構件式的結構幕墻，那么在設置一部分組合構件結束后，則可對幕墻實施建模方面的工作。倘若建筑工程的幕墻是復雜的幕墻結構，那么要比對其規格，一致則可生成嵌套族，最好再把構件導入就可以完成材料的建模工作。

1.3 幕墻的建模。

在材料建模工作都完成后，則可開始幕墻的建模工作。首先設計人員要統一的處理項目的模板，接著等新項目構建結束后，即可導入立面圖、幕墻剖面圖和 CAD 版軸網。接著在項目中將材料模型導入，最后定位處理立面圖和幕墻剖面圖。

1.4 深化設計思路。

由于在對圖紙進行進一步的分析研究后，還存在有許多不明確之處，若要直接完成鋼結構構件的加工制作則是較為困難的。因此，就得需要對圖紙進行深化設計。實際上就是要建立鋼結構的BIM平臺，那么在施工前，就應整理出設計圖紙里所存在的問題，然后借助數字化平臺把鋼結構中的每一根桿件的加工環節可視化的表達處理，比如材料、螺絲、節點等等。深化設計圖紙完成后，則可將鋼結構預拼裝空間利用計算機模擬出來，最終得出鋼結構加工圖，用于指導玻璃幕墻后續的施工活動。

2. BIM技術在蘇州現代傳媒廣場中的應用實例

蘇州現代傳媒廣場項目主要是由2座L型的塔樓構成，其中214.8米高辦公樓為43層，164.9高酒店樓為38層，兩樓之間則是通過倒立的馬鞍外形的透風防雨幕墻進行連接，見圖1所示。可以說這外形柔美，如同飛舞的絲綢的防雨幕墻設計理念將整個建筑群體很好的體現在游客面前。而如何將這一實例建筑與藝術進行很好的結合起來則是，那么在結構安全、變形的把控以及實施的準確性等方面則是相當困難的，可以說從項目立項之處就是工程建設者需要考慮的問題，而借助傳統的方式來解決所存在的問題其風險則是不可控的，應在可控風險的范圍內進行必要的創新。BIM技術的使用則為蘇州現代傳媒廣場這一項目提供了處理問題的思路。基于此，本文從設計、加工和施工階段說明了該項目在BIM方面的應用。

2.1 設計階段應用。

任何幕墻工程成功安裝均以正確的設計為前提，蘇州現代傳媒廣場的幕墻數以萬計，每個單元還涵括有各種的構件，同時各構件均包括有幾個重要的加工尺寸，總的來說其加工件的加工尺寸就多達幾十萬，而如此多海量的加工數據，那么其設計量、提取的數據以及整理時間均要花費較多的人力資源，以此同時，過多的重復而單調的海量工作會使得設計者較為容易出現錯誤的情況發生，而此類情況的出現在這么重大的工程中則是無法容忍的。上述的此類問題在借助BIM技術后則可被一一解決，使得工程最終的幕墻效果與業主和設計者剛最初所想的是一樣的。其實現的方式則是選取幕墻設計軟件，借助建筑設計所定下來的成形原則和公式，設計出初步的外皮幕墻模型，在此基礎上接著深化出滿足項目需要的幕墻系統構造，接著通過結構計算來進行確認，同時定義出影響外部尺寸的主要材料，并對構件實施深化操作，從而獲得滿足加工精度需要的模型，成功減少了大量的工程設計人員，同時也降低了風險率。然而由于模型中并未存在有物理和功能方面的信息，盡管精度較高，但還未有靈魂信息，需引入校核檢測手段從而能夠保證該項目的準確性。因此，幕墻工程中使用了Revit軟件構建了整個建筑物的模型，同時賦予物理和功能方面的信息，并構建族文件，并把族文件置入模型中，軟件則會依據單元植入位置，并自行給出單元板塊的變化數值，進而自行調控單元板塊的大小，從而使得構建數以萬計的單元的工作變得相對較為簡單，同時這些單元的族文件也會伴隨著項目的進度在不斷調整完善中。

2.2 加工階段應用。

BIM實踐的關鍵目的是確保構件和單元板塊的組合精確度，在此階段，主要達成兩個方面的關鍵點，其一則是要把BIM技術與數控技術相結合，其二則是完成單元板塊加工組裝的信息化預拼裝。而復雜多變的構件的制備則是困擾幕墻加工企業當前的難題，畢竟在幕墻的加工制造是這一環節中的最薄弱項，且幕墻材料品質雜多，各類材料的加工特性又不盡相同，因此，基本上難以把該行業的加工品質做到同步提高。然而定制化、復雜化和異型化的建筑物的不斷涌現，也使得復雜幕墻構件這一復雜難題擺在幕墻加工企業面前。以蘇州現代傳媒廣場馬鞍外形防雨幕墻為例，其擁有4000來塊尺寸各異的玻璃翼，如此多的數據僅僅依靠平面圖來顯示出來然后在借助人工解讀轉變成加工裝置的程序，不但效率低、失誤率也大。而通過各種分析和嘗試，最后也解決了把BIM模型完美導入到數控裝置的驅動中從而實現復雜構件加工的目標，極大的提升了效率，也確保了每一個關鍵構件的制備精度。

2.3 施工階段應用。

由于項目的施工現場是由各個專業分包協同一起工作的，其施工過程則隨著工程的進行而不斷發生變化。而借助BIM技術，可將安裝日期植入到其中，通過軟件開始模擬試樣，可很清楚的知道不同日期內的任一區域可能出現的交叉施工的情況，進而評判施工方案的可行性。借助構建單元板塊吊裝裝置的模型，并輸入到構建的模型中去，模擬其工作路徑，從而可以清楚地得出吊裝裝置的合理工作范圍和工作效率大小。由于防雨幕墻是無鋼筋混凝土而僅縱橫交錯的鋼管支撐的龐大空間上，如何高精度地安裝蘇州現代傳媒廣場馬鞍外形防雨幕墻的單元板塊，則是一個棘手的問題。而為了實現這一個問題，項目組通過專門定制了一個安裝系統，這一安裝系統的設計和高效的安裝工作均采用了BIM技術。總而言之，幕墻的成功安裝，BIM技術扮演了相當重要的角色。

3. 結語

盡管本項目的完成并投入使用，然而建筑幕墻工程的發展會向高度信息化、高度透明化的方向發展，未來幕墻設計、加工、施工等階段的發展會更上一個臺階。同時，伴隨幕墻工程行業的越來越趨于完善，以及越來越多美學建筑的增加，應用BIM技術解決工程實踐的案例也就越來越多，本文希望相關的從業者發揮更大的努力，將BIM技術在建筑幕墻工程中發揮其更大的空間。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2018）06-08-870

[作者簡介] 徐瑤（1969.8-），男，學歷：本科，職稱：工程師，工作職單位：上海恒利益建裝潢工程有限公司。