BIM技術在建筑幕墻設計中的應用研究

董平榮

摘 要：當前隨著我國經濟水平的發展，人們對于建筑物的要求不再只停留在建筑體的實用性以及安全性上，還越來越注重建筑體外觀的美觀程度，因此在許多設計師選擇在建筑體外圍修建建筑幕墻來提升建筑物的觀賞性。而由于建筑幕墻通常不只是一個結構修建成，而是有多個結構組合而成，因此這便增加了建筑幕墻的設計難度。在建筑幕墻設計工作時，應用BIM技術可以輔助設計師來完成一些較為困難的設計工作。下面，本文就BIM技術在建筑幕墻設計中的應用進行研究。

關鍵詞：BIM技術;建筑幕墻;設計工作;應用研究

隨著BIM技術的不斷成熟，BIM技術被不斷應用于建筑行業，而在較為復雜的建筑幕墻設計工作中，BIM技術可以通過自身的功能來幫助設計師完成設計工作。并且當設計師完成設計后，BIM技術還可以通過自身功能來完善設計內容，從而使建筑幕墻的設計更加科學合理。

一、建筑幕墻的概述

在探討BIM技術在建筑幕墻設計中的應用前，首先對建筑幕墻的內容進行概述。建筑幕墻是在人們的審美眼光不斷提升下所產生的一種新型建筑體，建筑幕墻又被稱為懸掛墻，建筑幕墻通常作為建筑物外墻被修建在建筑物外圍，雖然建筑幕墻可以被看作建筑體的一部分，但是建筑幕墻結構并不與建筑物之間有直接聯系，并且建筑幕墻并不承受來自建筑物的重量。然而也不乏一些以建筑幕墻為主體結構的建筑物，如澳大利亞的悉尼歌劇院、法國埃菲爾鐵塔以及中國國家體育館鳥巢等。

建筑幕墻的結構主要分為兩大部分，即面板和固定面板的支撐結構。為了達到所需要的光學效果，面板的材料通常使用玻璃、鋁板、陶瓷板等反光材料，再利用一些設計手段，建筑幕墻可以呈現出明暗相間的立體視覺效果。建筑幕墻的支撐結構則通常使用質量較輕但是承重能力較強的鋼架結構。而隨著建筑幕墻的使用越來越頻繁，建筑幕墻的種類也在不斷增多，有平面建筑幕墻、曲面建筑幕墻、錐面建筑幕墻以及由多個面組成的異形建筑幕墻[1]。

二、建筑幕墻的設計要求

在對BIM技術在建筑幕墻設計中的應用探討前，首先對建筑幕墻的設計要求進行概述，從而更好地發揮BIM技術在建筑幕墻設計工作中的價值。

（一）國家對于建筑幕墻設計要求

隨著建筑幕墻的使用越來越頻繁，一些設計以及施工質量不達標的建筑幕墻也出現在了城市中對人們的生命造成極大威脅，因此國家出臺了關于建筑幕墻的設計要求，在設計師進行設計工作時，必須要遵守以下幾點基本規定：a.在建筑幕墻施工前，施工方必須接到詳細的設計圖紙才可以進行施工，而設計圖紙必須要有相關單位的審核，在施工時，施工方要嚴格按照設計內容進行施工;b.建筑幕墻的設計必須要符合城市規劃，建筑幕墻的材料要綠色環保，并且建筑幕墻的設計不能造成光污染;c.建筑幕墻的設計必須達到一定的抗震等級，并且要有防雷、防腐蝕措施d.建筑幕墻的設計必須要保證建筑體的安全性，并且建筑幕墻的承重能力必須在荷載之內[2]。

（二）建筑幕墻設計的技術要求

建筑幕墻的設計不僅要符合國家有關基本規定，同時還要符合以下技術要求：a.建筑幕墻的表面要與其承重結構的尺寸相對應，從而保證建筑幕墻承重結構的承重能力。其次，建筑幕墻的立柱標高要與樓面標高一致;b.由于建筑幕墻結構并不在建筑體結構內，因此建筑幕墻要具備抗風能力。除此之外，由于建筑體所用材料多為金屬材料，所要建筑幕墻還要具備防腐蝕能力以及耐撞擊能力;c.在進行設計時，建筑幕墻的橫梁、立柱、掛板所受的重量都必須在這些結構的承重范圍內。

三、BIM技術在建筑幕墻設計中的應用

（一）可視化設計

BIM技術最大的功能便是可以通過三維數字化模型實現設計內容可視化，這一功能使得設計師可以不再局限于二維平面進行復雜的設計，并且在設計過程中，可視化功能可以幫助設計師之間更好的溝通。而利用可視化功能還可以實現建筑幕墻局部設計和整體布局的切換，從而減少在建筑幕墻局部設計中的誤差，避免建筑幕墻局部設計無法與建筑幕墻整體相結合。

（二）3D模擬碰撞檢測

在進行建筑幕墻設計時，由于建筑幕墻的組成結構較多，并且多為錯綜復雜的排列方式，因此設計師需要根據設計圖紙進行模擬碰撞檢測，解決構建碰撞問題。而BIM技術可以通過可視化功能進行3D模擬碰撞檢測，在檢測時完全按照設計圖紙中的內容進行還原，再通過三維立體模型呈現出來，設計師對檢測結果進行修正，防止在施工中一些軟碰硬、硬碰硬的結構出現。

（三）BIM技術在材料選擇上的應用

建筑幕墻的施工材料也決定了建筑幕墻的質量，因此設計師要根據設計內容選擇最合適的施工材料，而在進行該工作時，設計師要計算出各個部位的承重數據，再選擇在此承重范圍內的施工材料。而在這一工作中，如果使用BIM技術，BIM技術可以直接根據設計內容自行計算出各個部位以及節點的承重數據，再從BIM技術的數據庫中找出最合適的材料供設計師進行選擇，這便極大節省了設計師的時間。

（四）5D工程造價檢測

5D工程造價檢測功能是在3D模擬碰撞檢測基礎上，對建筑幕墻的工程造價進行統計、預算。設計師在進行設計工作時，已經將設計內容儲存到了BIM技術數據庫中，因此在設計完成后，BIM技術可以直接從數據庫中收集資料，并對建筑幕墻各部分結構所需用到的造價進行統計，最后給出預算結果。這在傳統的工程造價檢測工作中是無法實現的，只能通過人工收集數據并計算后才能完成，而人工得出的工程造價通常與實際造價有較大的偏差，因此失去了工程造價預算工作的意義[3]。

（五）6D綜合性能提升

BIM技術的6D信息模型主要是對綜合性能進行分析，其主要的分析與提升內容有：建筑幕墻的抗風性能;建筑幕墻的抗震性能;建筑幕墻的空氣流通性能;建筑幕墻水密性能等，在這一過程中6D信息模型對建筑幕墻各個性能分析后，對于存在的設計缺陷進行優化，并且使建筑幕墻的設計效益最大化。

（六）數據信息共享

BIM技術還可以實現數據信息共享，在設計師將設計內容檢測模擬完，再將設計內容儲存到BIM技術的數據庫中，設計師、施工方可以基于BIM技術搭建數據信息共享平臺，從而直接完成雙方甚至是多方間的溝通，以確保在設計或者施工中減少雙方之間的誤差，從而保證建筑幕墻質量。

四、結語

隨著建筑幕墻的使用越來越廣泛，建筑幕墻的設計要求也越來越多，這便增加了建筑幕墻的設計難度，然而應用BIM技術的功能進行設計，不僅可以在極大程度上解決一系列難題，還會對設計內容進行優化調整，從而確保建筑幕墻的質量及美觀效果。

參考文獻：

[1]蔣輝.BIM技術在建筑裝飾行業中的應用障礙及案例分析[D].蘇州科技大學，2017.

[2]陳曉晴.BIM技術在鋼結構設計中的應用及子結構分析方法研究[D].天津大學，2016.

[3]洪華玉.基于BIM的HP公司幕墻設計管理改進研究[D].北京工業大學，2016.