裝配式幕墻工程BIM輔助設(shè)計(jì)

惠志化

摘? ? 要：經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加速了城市化的進(jìn)程，促進(jìn)建筑工程的需求量也逐年攀升。近些年來，建筑領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化，各類先進(jìn)的施工技術(shù)逐漸出現(xiàn)，為當(dāng)今建筑行業(yè)發(fā)展提供了巨大幫助。工程幕墻裝配式施工就是諸多新興技術(shù)當(dāng)中的一類，在實(shí)際使用過程中具有良好的效果，能夠有效改善工程質(zhì)量。本文就 裝配式幕墻工程BIM輔助設(shè)計(jì)展開探討。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);幕墻設(shè)計(jì);裝配式工程

1? 引言

幕墻是現(xiàn)代大型建筑常用的具有裝飾效果的一種外圍護(hù)構(gòu)造。幕墻的設(shè)計(jì)需要相對(duì)主體有一定變形能力，但不承重，通常使用掛裝方法安裝，在某些復(fù)雜體型中，上百塊幕墻各有各的樣式，面積形狀不同，每一塊都需要根據(jù)各自編號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，造成設(shè)計(jì)施工難度加大。而BIM技術(shù)就可以在施工前深化設(shè)計(jì)，在navisworks等可視化和仿真軟件上進(jìn)行碰撞檢查，提前預(yù)判施工中可能出現(xiàn)的誤差和矛盾，采取預(yù)制加工，節(jié)省人力物力。

2? 裝配式建筑概述

裝配式建筑是我國(guó)建筑工業(yè)化的重要體現(xiàn)，是未來主要的建筑形式，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)迅猛發(fā)展的產(chǎn)物。裝配式建筑施工質(zhì)量管理是一項(xiàng)系統(tǒng)性的復(fù)雜工作，現(xiàn)階段存在的裝配式施工質(zhì)量問題亟需相關(guān)單位關(guān)注和解決。在預(yù)制裝配式建筑中，方案設(shè)計(jì)是十分重要的內(nèi)容，其具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，若要更好地保證施工質(zhì)量，就必須提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性。且裝配式建筑是一種新型的建筑形式，為了推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展，必須制定完善的設(shè)計(jì)方案。裝配式建筑是建筑零部件在工廠生產(chǎn)完成，之后將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并以設(shè)計(jì)要求為依據(jù)將其組裝為一個(gè)整體的建筑形式。其在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的過程中具有較強(qiáng)的工業(yè)性，因此該建筑形式也被人們稱為工業(yè)化建筑。裝配式建筑施工方法較為簡(jiǎn)單，成本投入較低，具有較強(qiáng)的防震性能，同時(shí)空間靈活性較好，可有效降低建筑的自重，與傳統(tǒng)的建筑形式相比，裝配式建筑的施工速度更快，施工效率更高。

3? 裝配式幕墻在建筑施工中的優(yōu)勢(shì)特征

在開展建筑施工工作的過程當(dāng)中，一旦廣泛使用裝配式幕墻，那么就很有可能會(huì)有效縮短其工程時(shí)長(zhǎng)，甚至可能會(huì)達(dá)到一定的環(huán)保效果。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，之所以能夠達(dá)到遠(yuǎn)超一般技術(shù)的效果，其主要原因往往就在于它能夠非常有效地縮減施工步驟，免去了很多不必要的復(fù)雜程序，加快了施工的整體效率。除此之外，在施工過程中，該項(xiàng)技術(shù)的使用，還能夠非常有效地控制粉塵和噪音等各類污染，從而能夠真正達(dá)到節(jié)能減排的目的，為使用者提供更為優(yōu)質(zhì)的使用體驗(yàn)。借助整體設(shè)計(jì)的形式，來最終開展裝配式幕墻的相關(guān)制作工作，最終所能夠起到的效果往往是最佳的。由于在實(shí)際工作中，往往不需要經(jīng)歷較為復(fù)雜的施工步驟，因此在很大程度上降低了一些不必要的施工麻煩，并且還降低了很多工程通病地出現(xiàn)概率，大大提升了最終的施工質(zhì)量。

4? 裝配式幕墻工程BIM輔助設(shè)計(jì)

4.1? 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

從裝配式施工的角度出發(fā)，幕墻單元組件需要滿足結(jié)構(gòu)、防水保溫、外裝飾等功能在專業(yè)工廠設(shè)備中實(shí)現(xiàn)一體化，板塊一體化生產(chǎn)。通過分析工程施工特點(diǎn)，提出使用幕墻分類中工廠加工程度最高的單元板式設(shè)計(jì)。單元板式幕墻作為裝配式施工的其中一塊構(gòu)件，幕墻板塊出廠后即應(yīng)該滿足這個(gè)單元幕墻的全部功能及結(jié)構(gòu)要求，每一個(gè)單元板幕墻的主要工作量都安排在工廠生產(chǎn)階段，在工地現(xiàn)場(chǎng)只需依靠吊裝定位，相鄰的單元板幕墻通過對(duì)插完成接縫，大大縮短工期。對(duì)于建筑幕墻，完成如此大體量的模型設(shè)計(jì)需要標(biāo)準(zhǔn)化BIM構(gòu)件庫(kù)。每一塊單元板幕墻對(duì)應(yīng)有立柱、橫梁、表面面板材料以及其他五金配件等。立柱與橫梁都屬于鋁型材，在模型信息上主要體現(xiàn)型材長(zhǎng)度與數(shù)量，盡量還原出截面形狀（revit軟件中線段長(zhǎng)度不得小于0.8，導(dǎo)致截面形狀無法照搬CAD，需要稍作修改再導(dǎo)入）。表面面板材料有石材、鋁板、玻璃，模型信息除了要表現(xiàn)數(shù)量以及面積外，在建模時(shí)注意區(qū)分了各種表面面板材料的不同厚度，模型更加擬真，方便建筑師查看截面效果。對(duì)幕墻構(gòu)件進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，盡量減少建模數(shù)量，同時(shí)減少工廠開模數(shù)量。

4.2? 碰撞檢查

將幕墻、鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)接系統(tǒng)、土建BIM模型進(jìn)行融合，分析幕墻表皮、鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)接系統(tǒng)與土建結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系，看是否存在碰撞、安裝預(yù)留空間不足等構(gòu)造問題。通過碰撞分析的結(jié)果及時(shí)調(diào)整不合理的鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)接件位置及長(zhǎng)度，避免后期板塊安裝不到位而導(dǎo)致的返工，從而減少材料浪費(fèi)以及縮短施工周期。工程碰撞檢查的另一個(gè)具體應(yīng)用為板塊自身構(gòu)件間的碰撞檢查，將板塊各個(gè)構(gòu)件放樣后進(jìn)行組裝，對(duì)組裝后的板塊進(jìn)行碰撞檢查，根據(jù)碰撞分析的結(jié)果及時(shí)調(diào)整板塊的節(jié)點(diǎn)及構(gòu)件的加工方式，為合理優(yōu)化幕墻系統(tǒng)提供了有力的空間依據(jù)。

4.3? 協(xié)同設(shè)計(jì)

單從幕墻專業(yè)的角度來說，幕墻專業(yè)本身具有工業(yè)化基因，許多大型幕墻公司與型材、玻璃、單元板制造等廠家在業(yè)務(wù)上有緊密聯(lián)系。隨著建筑師對(duì)幕墻體型設(shè)計(jì)要求越來越高，幕墻設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，單元板式幕墻在應(yīng)用上越來越多，而單元板式幕墻主要工作量在生產(chǎn)廠家而非現(xiàn)場(chǎng)工地，幕墻設(shè)計(jì)專業(yè)與生產(chǎn)廠家溝通的重要性不言而喻。目前幾款主流建筑業(yè)BIM軟件設(shè)計(jì)思路均源自制造業(yè)，對(duì)于復(fù)雜的幕墻構(gòu)造，使用BIM技術(shù)極強(qiáng)的可視化幾何造型能力和參數(shù)化設(shè)計(jì)更容易使廠家理解設(shè)計(jì)，方便廠家就單元板構(gòu)造生產(chǎn)可行性提出意見。從項(xiàng)目整體來說，BIM模型中每一個(gè)圖元只需輸入一次，各專業(yè)即可共享該圖元信息，不僅從二維線條轉(zhuǎn)向整體三維布局，而且從單純幾何形體轉(zhuǎn)為全信息模型集成。結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)的BIM模型可作為幕墻專業(yè)干涉分析的參考，幕墻專業(yè)BIM模型又可以提供給建筑師及業(yè)主瀏覽整體觀感，從各專業(yè)離散完成任務(wù)轉(zhuǎn)為協(xié)同基于同一模型的全過程整體設(shè)計(jì)。

4.4? 埋件及轉(zhuǎn)接系統(tǒng)定位

將優(yōu)化后的BIM模型（土建樓板邊界偏差修正后）進(jìn)行整理，通過幕墻分格控制線與主體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系確定幕墻埋件定位點(diǎn)坐標(biāo)及轉(zhuǎn)接系統(tǒng)掛軸定位點(diǎn)坐標(biāo)。待埋件與轉(zhuǎn)接件掛軸安裝完畢后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)復(fù)測(cè)數(shù)值的大小，判斷板塊自身是否能適應(yīng)掛軸的偏差值，并根據(jù)最終判斷的結(jié)果來決定是否需要重新調(diào)整掛軸的位置。

5? 結(jié)語

當(dāng)下，隨著BIM技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多大型項(xiàng)目要求使用BIM技術(shù)，國(guó)家各相關(guān)部門也對(duì)BIM技術(shù)大開綠燈，陸續(xù)出臺(tái)支持BIM技術(shù)政策。需要注意的是，對(duì)于企業(yè)來說BIM應(yīng)用不是生產(chǎn)流程而是輔助流程。在基于圖紙的生產(chǎn)流程中，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維都只以圖紙為基準(zhǔn)，法律交付物完成任務(wù)。通過BIM技術(shù)在幕墻中的應(yīng)用，利用三維模型針對(duì)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)進(jìn)行可視化分析，并利用BIM模型將三維空間造型用二維平面圖紙表達(dá)出來。同時(shí)通過Vlisp應(yīng)用程序提取模型信息來指導(dǎo)板塊加工及現(xiàn)場(chǎng)施工。

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