BIM技術在南京某大樓幕墻中的應用

何龍江 張忠仁 楊強

摘 要：由于國內對幕墻的應用還不夠成熟，對幕墻缺少系統性的認知與掌握，導致了幕墻工程從設計到施工再到管理運營的混亂。比如設計意圖不清晰、施工方無法準確理解設計方的意圖，導致施工時造成幕墻材料的浪費，以及幕墻完工所呈現的效果與設計意圖不一致等等一系列問題。本文通過BIM在幕墻工程中對節點控制的應用來提高幕墻工程的品質，不僅能為幕墻工程的施工過程降低成本，還能有效縮短工程周期，更能為幕墻工程的后期運營維護帶來質的提升，為今后的幕墻工程的建設提供參考意見與建議。

關鍵詞：BIM; 幕墻工程; 節點; 模擬施工

中圖分類號：TU17;TU974? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1006-3315（2020）10-193-002

1.引言

建筑幕墻是建立在墻體外圍防止墻體損壞的外部結構，幕墻的材料一般由玻璃、石材等材料制作而成。由于幕墻本身材料與鋼筋混凝土的差異性，除了幕墻自身的質量安全要求高外，施工質量的好壞也直接影響了建筑物整體的美觀。其中的最重要的原因就是由于二維圖紙的表達局限性，使得施工方對幕墻的細節要求把握不定，思路不夠清晰[1]。因此，幕墻施工工藝的高難度對施工方而言一直是個不小的挑戰。本文通過BIM技術的可視性，參數化建模以及施工模擬性在幕墻工程中的應用來解決傳統幕墻工程建設過程中設計到施工再到管理的混亂，以此來為今后的幕墻工程的建設提供參考價值意義。

2.BIM技術在幕墻工程中的應用

BIM技術在幕墻工程中的應用不局限于單個階段，從幕墻的設計到施工再到后期的運營維護各個階段都離不開BIM的應用（圖1）。

2.1BIM在幕墻設計階段的應用

BIM在幕墻設計階段的應用十分顯著，由于BIM本身自帶的可視化功能，可以讓BIM所做的一切模型實現二維從三維的跨越，這就大大增強了幕墻工程在BIM作用下的直觀性[2]。此外，更重要的是，BIM不僅能最直觀的展現幕墻的三維效果，還能輸出各類報表，使得項目的設計、施工、運營維護過程中的溝通決策都可以在可視環境下進行。進一步的，BIM可以通過數字信息仿真模擬來賦予幕墻大量可用的真實信息，除了直觀的三維信息，還可以賦予幕墻的材料信息，如材料的種類、強度、導熱性、造價等等。由于BIM的三維性能特點，使得BIM可以按照參數建模，之后在此模型基礎上按照幕墻的實際板塊進行分格，最后從模型中摳出每一個板塊，直接生成加工圖，以此來對施工進行指導[5]。

2.2BIM在幕墻工程招投標中的應用

設計方可以利用BIM建模的方式完美地展現幕墻工程完工后所能達到的效果來在招投標中增強競爭力。例如對在設計階段進行環境模擬，在招投標階段中進行5D模擬，控制成本。

2.3BIM在施工管理中的應用

由于BIM的可視化技術，可以將一個幕墻項目所包含的完整信息都充分地展現出來，如材料結構、尺寸、成本、工期、運營等[3]。通過BIM提供的這些信息指導幕墻施工，可以使得施工過程減少不必要的返工，既保證了工期的順利進行，又可以節約經濟與時間成本。此外，BIM還為各單位提供了一個協作共享平臺，例如施工方可以進行幕墻施工模擬，進度控制等等[4]。在后期運營階段甚至可以為之后可能進行的維修、改建等提供數據參考。

3.實例分析

3.1項目介紹

該大樓位于南京某大學內，地上8層，地下1層，采用點支式玻璃幕墻。幕墻整體呈曲面，高約40米，曲面寬度以高差10米的趨勢呈階梯式從下往上減少，幕墻總面積約為800平方米。

3.2土建模型的建立

首先用REVIT軟件根據圖紙要求建立大樓土建模型，完成大樓的初步模型（圖2）。

傳統幕墻在設計時，往往板塊的分格優化精度欠缺，并且設計方、加工方與施工方沒有辦法進行太多的關聯[7]。因此經常出現板塊的加工質量問題以及安裝缺乏精度等。運用BIM技術建立的模型，可以清晰地呈現出幕墻的分格以及工程量。

3.3節點族的建立

土建模型完成后，對幕墻各節點的族進行創建。建立幕墻節點時，將幕墻材料要求進行相應的標注，由此通過查看族保證材料在進入場地時不會出現錯漏等現象[6]。以下通過大樓幕墻的一個玻璃幕墻單元和石材節點的建立，展現其節點族。

在玻璃節點模型建立完成后（圖4），將玻璃幕墻中運用到的材料的要求進行標注，例如立柱以及鋁合金橫梁氟碳噴涂面積、層數等信息（如圖3所示）。保證之后在施工時不會暴露出材料表面噴涂層屬性以及厚度不符合規范等問題[8]。

以下建立的是其中一個石材節點模型（圖5）。

節點模型的建立，使得幕墻完工后的效果清晰的展現在工作人員面前，對之后的施工階段具有重要指導意義。通過節點模型的建立，使得材料的管理更加可控。此外，還可以展示施工工序，極大地避免了在安裝時各構件的連接錯誤，如龍骨體系中轉接件與橫梁立柱連接錯誤問題。節點模型完成后，將BIM與加工工序結合，進一步單獨對節點各點的材料加工分析，減少加工時的人為誤差。

3.4幕墻模型的建立

節點模型完成后，將各節點相互組合形成幕墻大樣，然后再將組合好的幕墻大樣進一步與土建模型相結合，形成完整的大樓幕墻模型（圖6），以此來對之后的施工、管理、運維帶來實際指導意義。

3.5施工模擬

在大樓幕墻模型完成后，導出視圖文件，進行施工模擬。對幕墻工程的各個工況進行編號處理，在施工過程中井然有序地進行施工，避免工序錯亂引起的幕墻玻璃、石材等材料的浪費損壞，提高幕墻施工品質（圖7）。

本文通過運用BIM技術來對幕墻設計過程中的關鍵點，如玻璃節點模型＼石材節點模型進行應用，使得幕墻工程的可施工性、質量安全性、安裝精度、成本控制等等都得到明顯提升。充分驗證了BIM技術在幕墻工程中有著廣大的應用前景。

參考文獻：

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