BIM 在建筑幕墻中的應用探析

周文瑜，俞岳泉

（杭州市建筑設計研究院有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

近年來我國經濟取得飛速發展，人民生活水平也得到快速提升，因此，人們對建筑的外立面造型也有了更高的要求。21 世紀以來，我國建筑業發展迅猛，涌現越來越多先進的技術和工藝，同時材料也不斷實現更新換代，極大地提高了建筑物的技術含量，出現越來越多的復雜造型和異性建筑，這無疑增加了建筑幕墻設計、施工難度。

1 BIM 的基本特征

BIM 的基本特征主要表現在模擬性、可視化、協調性及可優化性四個方面，具體分析如下：

1.1 模擬性

BIM 的最大特點之一是其強大的模擬能力，這體現在不僅可以模擬幕墻實際外立面效果，還可以模擬幕墻建造的整個過程，這意味著BIM 技術涉及過程和結果兩個方面。具體而言，在設計過程中，可以使用BIM 對幕墻進行結構安全模擬、建筑效果模擬等；在施工過程中，利用5D 模擬可以對現場施工情況進行全面的模擬，以優化和完善施工計劃，從而節省成本，并優化施工進度及項目計劃，最后，可以使用BIM 和相應的災難分析模擬軟件對項目運營階段的應急計劃進行模擬。

1.2 可視化

BIM 的另外一大突出特點是可視化，可視化意味著“所見即所得”。可視化在建筑幕墻中的應用對于項目建設非常重要。例如，施工圖紙中的節點信息均由二維線框表示，通過人類的想象和理解可以實現許多相對簡單的結構和設計。但是隨著各類不規則建筑物外立面或復雜形狀的出現，僅靠大腦想象就很難直觀地理解它們。目前，BIM 可視化的特征為此類問題提供解決方案。它的可視化體現在能夠以三維物理圖像表達復雜建筑物的能力。此外，BIM 可視化的特征還為項目工程整個的施工周期的正常運行提供便利，于項目而言十分有利。

1.3 協調性

當前社會各行各業的發展都離不開相關企業的通力合作，建筑幕墻行業亦是如此，設計及施工相關企業之間的協調和合作是至關重要的，可以說協調性是BIM 的基本特征之一。若在項目過程中發生問題，應立即召開協調會議，以找出每個施工問題的原因和解決方案，然后采取相應的補救措施來解決該問題。在具體的設計和施工過程中，受到各種客觀原因的限制，幕墻與其他各專業之間常常會發生碰撞問題。過去一旦遇到碰撞問題，通常的解決措施是在問題發生后找方法解決問題，而BIM 的出現，對于解決這類碰撞問題提供一個有效的方法，BIM 可在建筑施工的早期就及時發現并解決問題，并且還能夠生成并記錄相關數據。

1.4 可優化性

實際上整個建筑幕墻過程都是一個不斷優化的過程，無論是設計階段，還是施工和運行階段，雖然BIM 和項目優化之間沒有直接聯系，但是要想達到良好的項目優化目的，BIM 技術是極好的輔助工具，也就是說在BIM 的基礎上能夠實現更好的優化。一般來說，優化受到信息、復雜性和時間三方面的限制。優化一定是建立在準確的信息基礎上的，BIM 模型能夠提供建筑相關的各類信息，包括規則信息、物理信息及幾何信息等，這些信息對于項目優化大有裨益。并且，近年來建筑呈現復雜度越來越高的趨勢，復雜到即便是親身參與者也無法掌握全部信息，因此，必須依靠某些科技手段輔助，BIM 及其支持的各種優化工具便在此時派上用場，為項目優化提供更多可能性。

2 BIM 在建筑幕墻中的具體應用

BIM 在建筑幕墻中的應用主要體現在：高質量的幕墻信息支撐和完善的技術驗證；快速便捷地處理異形幕墻帶來的問題；改變傳統施工設計思維，幕墻設計更簡單便捷；項目質量、造價管理等方面。具體應用如下：

2.1 高質量的幕墻信息支撐和完善的技術驗證

在BIM 系列的許多軟件中，Revit 和DigtalProject 可以快速實現建模和信息導出。在創建幕墻的整體模型的過程中，由于單元面板的尺寸和結構不同，因此形成多種單元類型。通過Revit同時創建由多個參數控制的高度適應性族文件，該文件可同時適應不同位置的單位結構。這些參數設置可以為早期對模型的創建和修改提供方便，在后期，可以通過Revit 列表提取每個單元塊的不同參數數據，同時，在模型中為構件賦予相應的非幾何屬性信息，完善模型信息。基于該模型，可以準確地計算工程量，并可以從模型中得出材料消耗清單，也可以按類別計算各種材料的消耗。

2.2 快速便捷地處理異形幕墻帶來的問題

隨著科技的發展及人們對建筑需求的提高，近年來興起了異型幕墻，而異型幕墻的設計和施工較之傳統幕墻難度極大。異型幕墻的設計復雜，傳統的二維圖紙已經無法準確的表達出設計師的設計意圖，但BIM 技術則能夠簡單的處理這一問題，輕松地優化異型建筑設計。BIM 能夠快速輕松地構建建筑幕墻，還可以與其他模型進行碰撞檢測。

異形幕墻板塊之間經常會出現交接難處理的問題，二維圖紙上很難表達清楚，甚至設計師都無法正確的表達，使用BIM 能讓此輕松展現在各方面前，在處理交接位置時能夠游刃有余。

異形幕墻的龍骨制作安裝和面板的放樣是最讓施工人員頭痛的地方如果上述工作不準確就會導致后期施工的偏差，需要在后期面板安裝過程中不停調整甚至出現龍骨返工、面板報廢等糟糕的情況。BIM 技術能清晰給出龍骨和面板的各項數據，讓復雜的事情簡單化。

2.3 改變傳統施工設計思維，幕墻設計更簡單便捷

人們一旦熟悉BIM 思維和軟件，就會發現使用信息思維和使用傳統的二維思維相比，前者的設計更為簡單和輕松。例如，遇到造型復雜外立面時，可以使用DigtalProject 演示三維動畫，這不僅能夠清楚觀察許多細節，特別是各種交接部位，還能夠準確捕捉各種關鍵信息，不僅效率更高，而且效果更好。

BIM 技術還可用于表現建筑外立面的特征，在設計幕墻時，通過模擬展現不同面板材料的完成效果，來最終確定材料的選取。對于受力構件，如果所選材料的強度偏低或不符合幕墻的規定，則BIM 技術會給出相應的提示。

2.4 項目質量、造價管理

基于BIM 技術的管理模式與傳統的管理模式相比，由于更加系統化和智能化，不僅效率更高，而且管理效果更好。具體表現在以下方面：

（1）從深化幕墻設計的角度看：在傳統二維工程圖中，若工程中出現更改很難體現出來，而BIM 直觀的3D 模型能夠及時發現問題，BIM 技術的應用大大避免可能會因此引發的質量問題。

（2）從控制幕墻型材的質量的角度看：幕墻型材種類多樣，且各類幕墻型材的加工精度不一，BIM 模型能夠將其與現場測量控制方案相結合，確保對型材加工質量的精確控制。

（3）從控制幕墻施工方案的角度看：BIM 模型可用于制定和優化幕墻施工方案，幕墻施工流程更便捷，施工作業過程更順暢，施工質量更有保證。

（4）從控制幕墻施工現場質量的角度看：針對一些比較復雜的工程項目，二維圖無法準確的表達出來，而BIM 虛擬模型可有效解決上述問題，清晰地分析復雜節點的三維情況，BIM 模型可以虛擬指導施工，如此可有效保障工程的高質量施工，實現對工程項目的精細化管理。

如在施工過程中，由于各種問題，施工結束后，發現幕墻間隙不符合要求，或者交接位置碰撞需要開孔影響建筑外立面的整體美學。而BIM 技術的運用，會避免現以上類似的錯誤，有利于改善幕墻施工工藝。

（5）從造價管理的角度看：在幕墻工程造價管理中應用BIM，不僅有利于提高數據計算的準確性，還易于保存數據。在工程成本數據計算中，BIM 模型可以根據實時情況處理不同的問題，并且可以實時保存相關數據，從而準確計算市場價值和工程成本，最終結果可以存儲在BIM 中。此外，BIM 中存儲的數據將根據市場價值進行實時更新，這大大減輕了幕墻工程相關工作人員的壓力。

3 結語

BIM 技術在幕墻設計中的應用確保了每一步工作的合理性、科學性和可控性。簡而言之，BIM 給建筑設計和施工帶來了許多便利。隨著3D 技術的應用日趨成熟，幕墻和BIM 技術不斷發展，我相信它給建筑行業和幕墻行業帶來的更高效率與方便，促進幕墻的長足發展。這項技術的應用將成為建筑行業的主流，前景無限，這將是建筑行業的一次偉大革命，值得慶賀！