BIM技術在幕墻施工中的應用

劉敏杰 朱旭升

摘 要：幕墻設計是現代建筑重要組成部分，在復雜幕墻工程設計中需要借助BIM工具實現，利用BIM技術的可視化、協同化以及虛擬化等優勢技術完成復雜幕墻設計。為了滿足人們日益增長的生活，建筑行業需要在固有的土地上建設更多的建筑空間供人們使用，于是高層建筑由此誕生。為確保高層建筑的結構穩定性、延長其使用壽命、節約建設成本，現高層建筑多以框架結構、框剪結構、筒體結構為主，高層建筑中除居住建筑外的公共建筑多使用幕墻作為其外部圍護結構。BIM技術對于幕墻建造過程的輔助作用顯著，近年來引起了國內外專家學者的廣泛關注。

關鍵詞：BIM技術;幕墻設計;應用

引言

幕墻是現代建筑空間及表皮特征的重要表現方式，隨著高層建筑的普及，幕墻工程越來越復雜。傳統的幕墻工程設計模式難以滿足現代工程設計的要求，實踐證明利用BIM技術能夠有效促進幕墻工程設計質量。通過工程實踐，總結復雜幕墻施工問題的BIM技術解決方案，可以為類似工程提供借鑒。

1 BIM 技術的概念及特征

BIM最早是由Autodesk公司提出的，其主要是指在建筑工程及設施全生命周期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱。隨著建筑技術的發展，BIM具有以下特征：一是可視化。BIM技術利用大數據技術可以實現對項目工程信息的可視化操作，例如在施工階段可以通過BIM技術創建設備模型，通過虛擬施工環境完成并且組織施工，以此檢驗施工方案的可行性;二是參數化。通過參數構建數據模型，通過對BIM模型中的參數設計調整等實現對項目工程的自動化控制;三是協調性。協調性包括設計協調、整體進度協調以及成本預算協調等等。BIM模型可以完成對整個工程的協調設計。

2 BIM 技術在復雜幕墻工程設計中應用的優勢

（1）能夠很好地將設計理念體現到模型中，及時檢驗設計理念的完善程度。而BIM模型則可以很好地將設計師的理念轉化到模型中，通過BIM 模型檢驗設計師的設計方案是否具有可行性。例如通過BIM模型可以及時發現幕墻工程設計方案所存在的問題，并且結合后續的施工等及時進行設計方案的調整，以此提升設計方案的可行性。（2）通過BIM模型可以將幕墻設計與后續的安裝、施工等環節進行統一管理，實現幕墻工程的整體質量。幕墻工程設計是一項復雜的工作，尤其是在現代建筑格局下，一體化施工特征更為明顯，通過BIM模型可以將設計、安裝、施工以及后期維護等融為一體，這樣有助于提升工程的整體質量。例如在傳統的幕墻安裝的過程中可能會發生因安裝環境的因素而出現安裝工程變更現象，但是利用BIM模型則可以將安裝環境融入模型，這樣在設計階段就考慮了相關因素，有效地避免了后期出現施工變更問題。（3）BIM技術能夠提升幕墻的環保性，達到綠色施工的要求。利用BIM技術可以準確地計算出工程相關的數據，有效地對幕墻的保溫效果、室內外環境等進行虛擬環境構建，以此達到節能的效果。例如在進行玻璃幕墻設計時，可以通過BIM模型將當地的光照時間、周圍建筑、建筑層高等數據統一輸入到BIM模型中，這樣能夠準確地計算出幕墻的環保參數，從而達到節約資源的目的。例如在北京文化中心建筑幕墻設計中，設計人員通過利用DigtalProject發現幕墻表層存在大量的鋁板，造成建筑成本增加，經過與幕墻設計人員溝通，利用BIM模型采取參數化、語言編程對幕墻基礎建模進行分析，實現了項目的設計要求。

3 幕墻三維設計分析

在傳統的工程方案設計中，建筑主體結構圖紙繪制完成后，才可進入機電、給排水、幕墻裝飾等專業的設計，設計周期較長，過程中需面對面進行溝通的內容較多、專業涉及范圍廣、易存在溝通不及時表達不準確等問題。隨著時代的發展，傳統的設計工作運行速度深度均已無法滿足項目需求，在工程項目設計階段推廣使用BIM技術，刻不容緩。利用BIM模型， 將設計階段中的各專業設計信息和關鍵節點信息進行匯總，最大限度的將設計信息傳遞至施工階段，以三維信息模型的方式移交至施工階段，由施工單位結合現場實際情況，收集現場實際數據，在設計模型的基礎上開展施工階段的深化設計工作。隨著現場土建結構的進度，在設計的基礎上， 結合現場實測實量數據，在正式施工之前，在BIM模型上開展幕墻深化設計工作。隨著現場土建結構的進度，在設計的基礎上，結合現場實測實量數據，在正式施工之前，在BIM模型上開展幕墻深化設計工作，在BIM模型中進行施工演示、預施工及施工模擬。前期與土建結構專業協調，進行前期埋板預埋工作。

4 BIM 技術在復雜幕墻工程設計中的應用方案

4.1 幕墻構件智能拆分與加工

BIM技術使用可視化方式進行施工交底更易于把設計信息傳遞給合作方。按照傳統的下料方式，項目部提供測量尺寸、給廠家畫加工圖，然后項目部進行確認，廠家進一步深化成切割排版圖，再上CNC機器生產。新型構件加工，通過精細化模型與工廠建立物聯網連接，即通過統一的建模軟件或者進行二次轉換的方式，使幕墻的建模的復雜構件和主要構配件， 直接通過模型導料，與工廠數控機床同頻聯網，由數控機床大規模的進行生產，減少人為的加工偏差，極大的提高加工效率和降低成本。對幕墻施工BIM模型的建模軟件所生成的構配件、單元體圖元進行軟件二次開發， 使得施工模型及數據能被加工深化所用的數字樣機建模、分析軟件所識別，并可進行編輯、修改深化、分析等，從而在信息傳遞方面徹底打通加工制造—安裝施工這一幕墻生產的關鍵技術鏈條，即給材料供應商訂貨單、給加工廠的排版圖、給現場班組的安裝圖均出于參數化BIM深化中心，實現一次建模，多方統一應用。

4.2 BIM技術在復雜幕墻工程設計中應用的保障對策

基于BIM技術在復雜幕墻工程設計中的應用，為了保證應用效果， 需要做好以下工作：一是要加強BIM技術人才培養，尤其是培養復合型專業人才。將BIM技術融入到幕墻工程設計中離不開優秀的人才，因此在幕墻設計人才培養方面要加大BIM技術的融入，以此增強幕墻設計人員操作BIM技術的能力。幕墻設計公司要定期組織設計人員學習BIM技術的相關知識，通過校企合作的方式引進高素質的幕墻設計人才。二是不斷完善幕墻BIM工具軟件。雖然BIM軟件在復雜幕墻設計中發揮巨大的作用，但是根據調查目前BIM模型所提供的功能還難以全面滿足復雜的幕墻設計要求， 例如在幕墻收口部位其設計比較繁瑣，目前我國的BIM模型還不能為其提供精準的設計輔助，所以我國要加大完善幕墻BIM工具軟件的設計研發力度。三是要加強宣傳，提高BIM技術在幕墻工程設計中的應用。雖然我國一直強調應用BIM技術，但是畢竟其屬于新興事物，相關方面的人才數量不足，導致BIM技術在幕墻設計中的應用比例還不高，所以我國要加強宣傳，提高幕墻設計單位應用BIM技術的積極性。

5 結語

綜上所述，BIM技術在建筑行業、施工階段、建筑施工相關專業的應用都仍處于入門狀態，仍存在諸多技術難點待實踐解決，每一個與建筑相關的從業者，都有責任和義務去解決應用過程中的難點、挖掘BIM技術的價值，推動建筑行業走向CAD之后的又一次大變革。

參考文獻：

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