BIM技術(shù)在幕墻工程項(xiàng)目中的適用性分析

韓 冰 于克蛟

(黑龍江省建筑設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

信息技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使BIM技術(shù)能夠在工程建設(shè)領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。由于幕墻工程結(jié)構(gòu)造型多變、系統(tǒng)種類多樣、施工節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、與其他多個(gè)專業(yè)深度交叉，這給幕墻工程帶來了很大挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)擁有信息整合、可視化設(shè)計(jì)和工程協(xié)調(diào)等強(qiáng)大功能，可為幕墻工程項(xiàng)目提供巨大幫助，推動幕墻行業(yè)向技術(shù)更高、產(chǎn)品更優(yōu)、品質(zhì)更好的方向發(fā)展。

1 國內(nèi)幕墻行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)幕墻行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)

1)幕墻企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在國內(nèi)幕墻行業(yè)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家政策的不斷出臺，業(yè)主方關(guān)注的方向發(fā)生了改變，不再只是對價(jià)格嚴(yán)格把控，而是更加強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、外觀的美感和產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)，對幕墻施工單位的要求更加全面，在施工技術(shù)、企業(yè)業(yè)績、資金運(yùn)轉(zhuǎn)、人才隊(duì)伍和管理能力等方面都會進(jìn)行評估。幕墻施工單位要想更具有行業(yè)競爭力，這就必然要進(jìn)行企業(yè)革新，向著資源集成化、經(jīng)營規(guī)模化、生產(chǎn)精益化的方向發(fā)展。

2)幕墻行業(yè)富有生機(jī)和活力。隨著國家對發(fā)展區(qū)域的規(guī)劃，使得幕墻市場不再拘泥于北京、上海、廣州、深圳、武漢等一線城市，幕墻裝飾產(chǎn)品也成為了二三線城市的新寵，市場區(qū)域在不斷地?cái)U(kuò)大，市場需求也在極速增長。在城市化進(jìn)程不斷加快的趨勢下，建筑幕墻的市場需求空前巨大，幕墻裝飾不再只是以辦公建筑為載體，同時(shí)，在商業(yè)、旅游和交通運(yùn)輸類等建筑中有著巨大發(fā)展空間。幕墻行業(yè)巨大的發(fā)展前景，使得幕墻企業(yè)在迅速地?cái)U(kuò)大，也有眾多資本把目光投入到這一行業(yè)當(dāng)中。

3)快速的技術(shù)革新和產(chǎn)品淘汰。在科技快速發(fā)展的時(shí)代背景下，我國幕墻行業(yè)在材料、技術(shù)、工藝等方面不斷地進(jìn)行更新?lián)Q代，引領(lǐng)著國際發(fā)展趨勢，向著高效節(jié)能、綠色環(huán)保、高技術(shù)化的方向發(fā)展。幕墻企業(yè)對幕墻裝飾產(chǎn)品研發(fā)的力度和投入都非常大，不斷推出雙層呼吸式幕墻、光伏幕墻、綠色生態(tài)幕墻等高新產(chǎn)品，打開了中高端市場。

1.2 國內(nèi)幕墻工程技術(shù)及管理現(xiàn)狀

1)設(shè)計(jì)階段。由于幕墻設(shè)計(jì)專業(yè)是近些年新興專業(yè)，很多設(shè)計(jì)院一般沒有相關(guān)設(shè)計(jì)專業(yè)，進(jìn)而缺乏在設(shè)計(jì)管理方面的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對于大型幕墻工程，一般會聘請幕墻專業(yè)顧問公司來進(jìn)行相關(guān)工作，如節(jié)點(diǎn)、構(gòu)造、工藝等方面進(jìn)行監(jiān)督審查，而設(shè)計(jì)院主要負(fù)責(zé)飾面材質(zhì)、顏色、分格等幕墻外裝飾效果方面進(jìn)行控制把關(guān)。在這種多方參與的設(shè)計(jì)體系下，有效溝通不順利，加大了在時(shí)間、人力和物力上的投入，技術(shù)問題發(fā)生的概率也會增加。同時(shí)，要想達(dá)到成本控制最優(yōu)，無疑設(shè)計(jì)階段是最好的選擇，在設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格管控，也是對工程質(zhì)量的最佳保證。因此，各方的信息溝通和有效交流成為了項(xiàng)目成敗的重要因素之一。

2)加工階段。幕墻工程在有關(guān)圖紙和相關(guān)設(shè)計(jì)資料對幕墻的重要構(gòu)造，都會進(jìn)行文字說明和圖紙表達(dá)，由于構(gòu)件一般是工廠預(yù)制，在制作過程中，設(shè)計(jì)階段沒有充分考慮加工工藝的差異，導(dǎo)致有關(guān)描述不符實(shí)際情況，這會給以后的現(xiàn)場安裝的環(huán)節(jié)制造技術(shù)問題。幕墻工程中構(gòu)造節(jié)點(diǎn)是非常重要的環(huán)節(jié)，然而這種節(jié)點(diǎn)在幕墻工程中眾多，又因施工圖紙對安裝節(jié)點(diǎn)不能逐一進(jìn)行詳細(xì)表達(dá)，會出現(xiàn)子項(xiàng)目工程的錯項(xiàng)、漏項(xiàng)，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。目前，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和加工過程中存在以下突出問題：a.各階段銜接不好；b.所屬專業(yè)范疇不同；c.加工詳圖管理的問題。

3)施工階段。幕墻施工企業(yè)在項(xiàng)目的技術(shù)管理方面，對于一些在施工過程中常見的技術(shù)問題都能夠有針對性的去解決，也會制定相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、措施及管理制度，做到快速解決相關(guān)問題。但是幕墻工程是一個(gè)綜合性技術(shù)項(xiàng)目，涵蓋了設(shè)計(jì)、加工、施工等技術(shù)流程，并非常注重各個(gè)專業(yè)配合、流程銜接、質(zhì)量控制等因素，這也是幕墻工程在建筑技術(shù)領(lǐng)域的重要特征。然而，幕墻施工企業(yè)很難實(shí)現(xiàn)有效地把控，由于部門職能不同、信息反饋滯后，使其整個(gè)過程無序分散，導(dǎo)致問題惡化或拖延，從而嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 可視化，協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM工具是一種三維可視化的設(shè)計(jì)工具，利用BIM技術(shù)可以更便捷地協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)過程中更有立體感和畫面感，可以有效避免設(shè)計(jì)過程中的錯誤。因?yàn)樵谀粔こ淌┕み^程中，對幕墻安裝工藝的準(zhǔn)確性有更高要求，如果施工圖紙出現(xiàn)了碰撞沖突的問題，會浪費(fèi)幕墻材料，從而提高了成本，同時(shí)也會導(dǎo)致施工工藝質(zhì)量不過關(guān)。因此，利用BIM三維可視化的優(yōu)勢可以幫助設(shè)計(jì)人員減少此類設(shè)計(jì)沖突。同時(shí)，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠在BIM技術(shù)的協(xié)助下高度參與到幕墻工程項(xiàng)目中，并且使幕墻結(jié)構(gòu)通過BIM工具三維模型的動態(tài)展示，讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)有更加明確的設(shè)計(jì)任務(wù)分工，更有針對性地對所承擔(dān)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更加合理和經(jīng)濟(jì)，最后再利用BIM技術(shù)進(jìn)行資源整合，這樣開展設(shè)計(jì)任務(wù)更加具有計(jì)劃性，同時(shí)使幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作效率得到了極大地提高。

2.2 項(xiàng)目管理信息化

由于建筑幕墻結(jié)構(gòu)造型多變、系統(tǒng)種類多樣、施工節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、與其他多個(gè)專業(yè)深度交叉，所以對傳統(tǒng)工程管理方式充滿了挑戰(zhàn)，而BIM技術(shù)給幕墻工程管理帶來了便利性。幕墻工程項(xiàng)目管理是一項(xiàng)綜合性的項(xiàng)目管理，BIM技術(shù)能很好地對各環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化、精細(xì)化的管理，提高管理效率和降低管理風(fēng)險(xiǎn)。

幕墻工程項(xiàng)目是需要多方參與并有效溝通和協(xié)調(diào)管理才能完成的工程項(xiàng)目，又由于各方責(zé)任不同，可能導(dǎo)致實(shí)時(shí)信息傳遞不準(zhǔn)，實(shí)際情況反饋不及時(shí)，從而耽誤工程進(jìn)度和影響工程施工工藝質(zhì)量。然而，基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理平臺可以有效地減少矛盾沖突，使項(xiàng)目方案得到優(yōu)化，另一方面，利用BIM信息整合能力通過對施工的模擬和可視化可以在各個(gè)工種人員面前清晰展示，并指導(dǎo)施工，在加快施工進(jìn)度的同時(shí)也保證了施工質(zhì)量。

3 工程案例

上海中心大廈位于上海浦東陸家嘴金融中心區(qū)域(見圖1)，總高度632 m，地下5層、地上121層，造型美觀，具備“內(nèi)圓外三角形”的“自下而上收縮”的綠色設(shè)計(jì)理念。外墻采用以雙層單元式玻璃幕墻為主，使其具有動態(tài)美感，同時(shí)，還兼顧了其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。

由于上海中心大廈幕墻工程體量龐大，主樓的玻璃幕墻達(dá)到14萬m2，支撐體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜(見圖2)，外幕墻共19 317個(gè) 單元板塊是無一相同的異型單元板，幕墻工程共分為9區(qū)，以主體結(jié)構(gòu)的8道桁架層為分界，每個(gè)區(qū)域的幕墻自成獨(dú)立體系。 整個(gè)玻璃幕墻體系要綜合考量抗臺風(fēng)、抗地震、高低溫差變形、幕墻玻璃板塊加載自重等各種環(huán)境因素影響下，幕墻變形及結(jié)構(gòu)安全實(shí)施的控制。因此對其結(jié)構(gòu)的安全性、變形控制、施工安裝精度的要求極具挑戰(zhàn)性。實(shí)踐證明BIM技術(shù)的應(yīng)用為該項(xiàng)目上述難題的系統(tǒng)性解決提供保證，其作用表現(xiàn)在：

1)設(shè)計(jì)階段BIM方案模型的創(chuàng)建解決了復(fù)雜設(shè)計(jì)在各個(gè)專業(yè)間的有效銜接的問題。借助BIM模型蘊(yùn)含豐富的建筑物結(jié)構(gòu)信息的特點(diǎn)和功能，利用BIM模型的設(shè)計(jì)能力與可視性，在設(shè)計(jì)交底和圖紙會審工作中，提供了最便利、最直觀的專業(yè)間的溝通手段，有效的解決了建筑方案、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與幕墻設(shè)計(jì)等各個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)方案的銜接問題，BIM模型在指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

2)基于BIM技術(shù)的幕墻深化設(shè)計(jì)高質(zhì)、高效。在設(shè)計(jì)階段采用了BIM建模技術(shù)對設(shè)計(jì)方案模型進(jìn)行了信息完善，更加符合現(xiàn)場實(shí)際情況。在深化設(shè)計(jì)的過程中，利用BIM模型通過定制的族模塊，建立可指導(dǎo)加工圖設(shè)計(jì)的三維立體，能夠精準(zhǔn)指導(dǎo)幕墻單元模塊工廠化預(yù)制加工，避免出現(xiàn)現(xiàn)場安裝誤差，使得工作效率和安裝準(zhǔn)確性都有了大幅提升。

3)用BIM技術(shù)指導(dǎo)幕墻施工降低成本、節(jié)省工期。利用BIM技術(shù)為施工單位的施工決策提供技術(shù)支持，三維施工的模擬減少了施工過程的錯、漏、碰、缺的問題，大幅提高安裝的成功率，避免了重復(fù)施工對工期、人力、材料的浪費(fèi)，同時(shí)也為方案優(yōu)化、施工組織方案提供了科學(xué)依據(jù)，BIM平臺提供的數(shù)據(jù)可讓項(xiàng)目管理更加安全有序，并可實(shí)現(xiàn)幕墻工程全生命周期的工程管理。

4 結(jié)論與展望

幕墻工程中引入BIM技術(shù)是當(dāng)代建筑技術(shù)發(fā)展的里程碑式技術(shù)應(yīng)用，通過BIM三維協(xié)作平臺和可視化的信息傳遞，可以為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工一體化提供良好的技術(shù)平臺及解決方案，提高現(xiàn)有的技術(shù)及管理的水平，提升幕墻工程施工質(zhì)量，增加業(yè)主對工程產(chǎn)品的滿意度，同時(shí)，建設(shè)參與的各方也會有更大的回報(bào)。在競爭激烈的幕墻行業(yè)，要想增強(qiáng)企業(yè)競爭力、長遠(yuǎn)發(fā)展和提升管理能力，應(yīng)用BIM技術(shù)和革新管理模式已是必然趨勢。