BI M技術在某工程幕墻施工階段的應用研究

寇永聰，劉曉芳，吳海輝，李享

（1.四川盛邦建設股份有限公司，成都610000；2.成都航空職業技術學院，成都610100）

1 工程概況

本項目為集辦公和大型商業MALL 為一體的主樓的塔樓及裙樓外幕墻，塔樓為辦公用房，裙樓為百貨商場、星級酒店、超市、餐飲、娛樂等商業用房，滿足區域居住者的生活需求，建筑面積5.5×104m2。

本項目形式復雜，幕墻種類多，裙樓主要為石材幕墻，塔樓主要為玻璃幕墻，也包含了部分鋁單板幕墻，幕墻施工方式為框架式幕墻施工。

2 幕墻施工的特點及難點

2.1 幕墻施工的特點

2.1.1 差異化

幕墻工程具有產品龐大、不可移動的特點，是建筑整體外觀的展示，根據建筑風格的不同，幾乎每棟建筑的幕墻都不同，從而造就了幕墻工程沒有重復性，不能夠批量生產及加工。

2.1.2 依附建筑主體

幕墻施工是按照設計圖紙，對石材、鋁單板、玻璃、龍骨等材料進行有序的排布，如何科學而有序地將各種幕墻材料固定到建筑結構上，使其既牢固又美觀，是幕墻施工面臨的一個普遍問題。

2.1.3 組合性

幕墻工程根據設計師的設計效果，由很多種材料組成，如石材、鋁單板、玻璃等，這些材料性質不一，連接性及伸縮性都有很大不同，在節點處還涉及材料的交接，如果交接不好，往往會在交接處產生裂縫。因此，對節點的考慮也是幕墻施工的一大重點。

2.2 幕墻施工的難點

2.2.1 選材下料精度

幕墻體量龐大，形式復雜，為了達到業主及設計師想要的藝術效果，幕墻工程往往會應用多種不同形式及材質的材料，很多還為異形構件，存在很多復雜的構造，且對于這些構配件來說，安裝精度要求高，在施工過程中如果不能精確地下料，加工出來的材料也很可能達不到施工的精度要求。

2.2.2 材料種類繁多，統計困難

幕墻工程涉及的構件種類非常多，有嵌板、龍骨及連接件，節點形式復雜。如橫向龍骨與豎向龍骨的交接處，龍骨與幕墻材料的連接處，這些位置的構件種類繁多，而且幕墻形式及規范要求有多種連接形式，這樣就給工程材料的統計帶來了困難。

2.2.3 不同幕墻要采用不同軟件建立BIM 模型

BIM 最大的特點在于其可視化，通過可視化的手段可以更直觀展現工程重難點，從而優化施工方案。

幕墻節點復雜，要求精度較高，針對幕墻項目的BIM 建模，目前工程上有Revit、Rhino、Catia 3 款主流軟件，可建立不同精度和效果的BIM 模型，本項目采用Revit 軟件進行建模[1]。

3 幕墻施工階段BI M的應用

對于幕墻工程，往往要消耗大量的施工材料，只有采取科學的工藝及工法，才能更加有效地保證施工進度及施工質量。因此，本項目在施工階段，根據圖紙進行整個幕墻的BIM 建模，一是為了發現設計不合理或者設計錯誤的地方。二是對施工方案做技術支撐，了解到重難點位置，對施工方案進行優化和完善，科學組織施工，為工程項目的使用和運行打下良好的基礎[2]。

首先在外幕墻工程施工前采用Revit 軟件創建整個大樓的模型（見圖1、圖2），建模精度LOD300，并輸入物理和功能信息，作為工程信息管理的基礎。

圖1 裙樓BI M模型示意圖

圖2 塔樓BI M模型示意圖

3.1 幕墻加工下料階段BI M的應用

在幕墻施工下料中BIM 的應用主要目標是：保證構建加工及單元板塊的組裝精度。隨著大量不同形式、不同規格、不同功能的復雜幕墻的出現，復雜幕墻構件的加工與安裝一直是困擾幕墻加工制造和現場施工的難點。幕墻施工階段中BIM 的應用主要體現在以下3 個方面。

3.1.1 構件加工

本工程所包含的石材、鋁單板、玻璃幕墻嵌板接近40000塊，大量位置的幕墻規格不一致，這就給構件的生成和加工帶來了極大的難度。其中，包含很多異形幕墻構件（見圖3）。通過BIM 技術，在建好的模型上可以直接提取嵌板的加工尺寸，較好地保證了幕墻設計對建筑設計的延續，成功地解決了加工數據龐大和錯誤風險高的問題，保證了構件的加工精度。

圖3 幕墻復雜部位示意圖

3.1.2 構件定位

為了便于材料的運輸、安裝及堆放，在模型中對幕墻構件進行編號，并對構件進行定位，以便安裝時精準定位，減少可能的浪費。幕墻編號通過標記體現在明細表中（見表1）。對于這些編號，在加工時就將其編號制作于材料構件上，每塊材料有對應的編號后，就可以知道應當安裝在哪個位置，并且也便于材料管理。施工過程中，利用BIM 技術在模型中選擇某個構件，屬性中也可以顯示標記值，結合明細表了解幕墻嵌板相應的尺寸信息。

表1 幕墻構件標號明細表

3.1.3 構件精度

建筑幕墻屬于建筑主體項目的附屬工程，在工程建設過程中，幕墻施工往往是在最后的階段進行，工期較為緊張，因此，大量的準備工作要提前進行，要將施工中所需的材料提前準備好，從而滿足工期的需要。但幕墻構件種類多，節點復雜，如果要在BIM 模型中將所有構件都建出來，那么，耗費的時間和成本將是巨大的，而對于施工真正的需求來講，一些零部件是沒必要建出來的，所以，建模的工作內容、范圍及精度在工程開工之前應當確立下來，找到一種技能滿足進度要求，又能滿足施工精度要求的平衡點。

經實踐對比以及對工廠加工及現場施工調研，確定本工程幕墻BIM 建模的精度為LOD300，即準確表達出幕墻嵌板及龍骨的尺寸信息，基于這2 種主要構件的BIM 信息已能滿足改幕墻工程的正常施工下料。

3.2 施工安裝階段BI M的應用

3.2.1 場地規劃

幕墻工程一般是在土建工程完成后才開始施工，留給幕墻施工的作業面已經很小，施工受限比較大。因此，本工程利用BIM 技術對施工場地布置進行模擬。基本流程為：采用BIM技術預測幕墻工程的施工條件和安裝要求→模擬相應數據→安排施工進度→合理安排場地使用規劃，包括工程所需物料的進場時間、堆放時間、取料路線，以保證各階段施工進度有效、有序進行，同時也保證施工質量的精度準確。

3.2.2 施工模擬

框架式幕墻的安裝流程是放樣定位→安裝支座→安裝立柱→安裝橫梁→安裝玻璃→打膠→清理。本工程利用BIM 對施工方案進行模擬，從而優化施工順序，調整施工組織。通過模擬找到施工組織不合理的地方，進行調整，然后在施工過程中，根據一些變化因素不斷調整施工組織，以期滿足施工進度安排，即保證了工程施工質量和外觀效果，又保證了工期，同時可實現施工成本降低的目的，極大地提高了工程效益。

4 結語

由于建筑的復雜性，以及隨之而來的大量承載信息，傳統的二維軟件已經無法滿足建筑幕墻的設計、制作、安裝等要求，必須通過建立三維模型去實現。本文總結了BIM 技術在幕墻工程中的應用實例，可為BIM技術在建筑幕墻領域的推廣和應用提供借鑒。