BIM技術在建筑幕墻上的應用探討

閆濤

摘要：BIM建筑信息模型技術是以三維數字技術為基礎，集成建筑工程項目設計、建造、管理、運營等各種相關信息的工程數據模型，也是對工程項目相關信息的詳細表達。文章就此對幕墻BIM技術的作用、幕墻的建模過程以及具體的工程實例進行了分析，希望對建筑幕墻施工管理提供一定的借鑒。

關鍵詞：BIM技術；建筑；幕墻；應用

前言

BIM技術實際上是一種建筑信息模型技術，其典型的操作特點就是協同化、參數化和可視化，同時該技術也是信息化技術在工程管理中得到應用的典型體現。對于建筑幕墻工程來說，其施工工序的繁多使得工程管理難度增加。因此，在其工程管理過程中，合理運用先進的計算機智能技術，能夠顯著提升管理效率，因此，將其運用到建筑幕墻工程管理中顯然是十分必要的。

一、幕墻BIM技術的作用

第一，利用模型的成本控制功能對設計和施工進行評估；第二，使業主、設計方和施工方獲得較低的成本和風險；第三，可視化設計和有效的監測有助于降低運營成本；第四，可在施工之前解決各種碰撞沖突；第五，因為可視化使各方容易理解好的設計建議；第六，創建一個四維時間表，優化施工順序，提高管理項目水平；第七，使用3D和4D模型，明確各方的工作界面，消除歧義。

二、幕墻的建模

BIM技術要想真正落到實處，首要任務之一就是做好建模工作。如果事先已經構建好了相應的模型，則可以直接在工程管理中應用BIM技術。若建模尚未完成或者還存在諸多細節問題，則應該優先完成建模工作。首先施工技術人員要根據建筑設計人員出具的鋼結構設計施工圖，運用建模繪圖軟件Auto CAD、M-steel進行三維節點放樣，從而將節點的空間幾何尺寸和關系進行有效獲取。接著運用大型通用有限軟件ANSYS14.0、ETABS、SAP2000等專業數值分析軟件來模擬分析施工，并和設計結果進行比對，將鋼結構節點在具體施工過程中的各種內力變化狀況進行獲取，從而對各個節點在施工中的敏感度有所了解。最后運用深化軟件TEKLA20.0進行深化出圖，并直接運用到加工生產中。此外還綜合運用相應的輔助軟件來指導施工現場和技術交底等活動。

（一）材料族的建模

若建模操作采取的是嵌套族方式，則需要優先結合幕墻工程所需要的材料開展建模工作。通常可以運用Revit系列軟件來進行常規族的創建，若需要針對鉚釘或者釘子等各個元件進行建模，則可以在線或者面的基礎上來創建常規族。利用Revit程序來處理事先結合幕墻施工需求所需要運用到的材料模因，運用程序中本身設置的拉伸、融合以及旋轉等來實現建模工作。然后將模控件、材質和尺寸等數據進行設置，最終實現對材料族的建模工作。

（二）嵌套族的生成

嵌套族顧名思義就是在一個族中鑲嵌另外一個族，進而促使各族均能夠實現相互鑲嵌。如果幕墻結構屬于構件式幕墻，當完成部分組合構件的設置后，就可以開展幕墻的建模工作。如幕墻的結構較為復雜，則需對比幕墻規格，若一致則也可以生成嵌套族，最后再將構件導入即可實現建模工作。

（三）幕墻的建模

材料建模完畢后，就可以開展幕墻的建模工作了。設計人員應先統一處理項目模板，然后待新項目創建完畢后，及時導入立面圖、幕墻剖面圖和CAD版軸網。然后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。

三、具體應用案例分析

（一）“上海中心”工程

如圖1所示為中國第一高樓“上海中心”工程，該工程有雙層呼吸式幕墻結構，每一層的100多塊的玻璃幕墻各有各的樣式，大小規格均不相同，且每一個板塊都有自己的編號，安裝的精度要求非常之高。要知道，安裝這樣的板塊是最叫人頭疼的，如果運用傳統的施工方法，就算是現場配備再多的人，也無法保證安裝的精度，勢必會造成人、材、物的浪費。但其采用了世界上最為領先的BIM技術，在施工階段對原有設計進行深化，同時提前對施工進行三維成像模擬，預判施工中可能出現的碰撞和矛盾，采取預制加工的方式，每一板塊配以唯一編號分別對應自己的安裝位置，使得實際的安裝中，每一層樓只要15人左右就可以順利進行施工，成本降低，效率斐然。

在該項目中，還有一點充分的體現了BIM的價值。眾所周知，項目的施工過程中，設計變更是常常發生的，這直接影響工程造價，也會導致工期的不可控性和成本的增加。但因使用的BIM模型共享，整體的變更都可以有效控制，這種動態的管理，規避了很多相互信息溝通不及時造成的風險損失，它通過設計模型文件數據的關聯和遠程更新，使得建筑信息模型隨著設計的變更而更新，消除了壁壘。經后期測算，該項目的設計變更因BIM的使用減少了變更內容10%左右的成本損失。

（二）建筑工程鳳凰國際傳媒中心

鳳凰中心是國內建筑最早應用BIM——建筑信息模型技術的項目之一，項目管理團隊建立了高精度的全信息模型，并實現了信息的集成管理與模擬測算，進行型體、生態、遮陽、熱力學等方面的評估。首次實現了國內建筑利用數字化技術對工程項目的全面深入控制，為工程從設計到施工一系列流程建立了準則。首創了以“建筑系統劃分”為依據的“三維協同”的工作模式，并且利用參數化技術大大降低了工程成本，提高了工作效率。如圖2所示為“鳳凰中心”工程外罩幕墻框架圖。

四、BIM技術應用措施分析

我國的BIM應用目前正處于發展階段，而幕墻行業的BIM應用剛處于發展的初級階段，因此要想改變BIM在我國建筑幕墻行業的現狀，提高行業整體的技術水平和管理水平，因此應該采取如下必要的手段：

第一，政府的行業主管部門、協會的大力推進和支持；

第二，要培養專業的幕墻BIM的復合型人才；

第三，幕墻施工企業要認識到BIM可以帶來的潛在利益，不能被眼前的損失迷惑，正確看待BIM與幕墻企業的關系；

第四，專業軟件開發企業，要結合我國的實際情況，開發專業的幕墻BIM的軟件和系統，整合幕墻BIM從設計到施工的全過程，完善這些系統與國內外主流BIM軟件的接口；

第五，行業主管部門和協會積極制定我國的幕墻BIM標準，從而指導行業的發展。

結束語

綜上所述，將BIM技術運用到工程幕墻施工過程中，不僅能夠提高施工效率、質量、精度，還能夠促進幕墻工程的可持續發展，進而為我國建筑行業的發展添磚添瓦。

參考文獻：

[1]林遠.BIM技術在幕墻結構施工過程管理中的應用簡述[J].門窗，2017（12）：3-4.