芻議BIM技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

韓云飛

中幕建筑裝飾工程有限公司 北京 100070

1 建筑幕墻設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

建筑外墻一般具有節(jié)能、安全、簡潔、美觀的特點(diǎn)，現(xiàn)今的高層建筑、大空間的設(shè)計(jì)大多都會(huì)采用具有美觀特性的輕質(zhì)幕墻作為建筑物的外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)支撐與鑲嵌材料一起構(gòu)成幕墻系統(tǒng)，并且對(duì)主體要求具有位移與形變的能力，還要具有安全、強(qiáng)勁、美觀、吸聲等特點(diǎn)。建筑的外衣是建筑幕墻，一個(gè)建筑是否能夠達(dá)到一眼中意的效果，很大程度上都是建筑幕墻的效果，因此，不管是建筑的工程師還是業(yè)主都越來越重視建筑物幕墻，而BIM應(yīng)用最得力的應(yīng)該是異性幕墻，它形狀多變并非規(guī)范，建筑的材料也異形多變，有彎有直，有前有后、有凹有凸。

在幕墻設(shè)計(jì)中，當(dāng)前的cad軟件二維圖紙已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在復(fù)雜、多樣的幕墻設(shè)計(jì)，不能簡單快速的呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)想法。BIM技術(shù)就是一款彌補(bǔ)這些缺陷的軟件，我國建筑行業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，并且在應(yīng)用中有些不是太規(guī)范完美的地方。但相信在不久的未來BIM技術(shù)應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，因?yàn)槲覈⒉蝗鄙貰IM技術(shù)精通的人才，在他們的帶動(dòng)下不少建筑公司開始了對(duì)BIM的應(yīng)用。但是無論是與外國的應(yīng)用程度相比還是我國自己在建筑中的應(yīng)用普及都是有一定差距的。隨著現(xiàn)今建筑風(fēng)格的需求，有更多面積大、建造復(fù)雜的建筑構(gòu)造中應(yīng)用BIM都會(huì)有極大的幫助，而BIM技術(shù)公司也就應(yīng)運(yùn)而生，從這些情況可以看到在不久的未來，BIM技術(shù)在我國會(huì)日漸穩(wěn)定、成熟[1]。

2 BlM技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特點(diǎn)

BIM技術(shù)相對(duì)于二維模型優(yōu)勢(shì)更加明顯。主要表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：第一，把設(shè)計(jì)想法圖形化。大部分設(shè)計(jì)師進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的想法、觀點(diǎn)很多，也很雜亂，并且二維性質(zhì)軟件無法根據(jù)設(shè)計(jì)者提供的信息做出易于理解的模型，但BIM技術(shù)的方法可以幫助設(shè)計(jì)師把設(shè)計(jì)想法圖形化的展示出來，讓負(fù)責(zé)施工的人有指導(dǎo)的做好工程的建設(shè)。第二，設(shè)計(jì)方案的改正具有快速、高效的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師能夠在BIM中輸入數(shù)據(jù)，在利用BIM技術(shù)的功能，建造出符合自己建筑理念的模型，而且設(shè)計(jì)師還可以根據(jù)BIM技術(shù)中展現(xiàn)出來的幕墻系統(tǒng)找出自己設(shè)計(jì)方案的不妥帖的問題，從而進(jìn)行改進(jìn)自己不足之處，這種方式對(duì)優(yōu)化方案起到很關(guān)鍵的作用。第三，保證幕墻設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確執(zhí)行。在建筑工人根據(jù)圖紙進(jìn)行施工的過程中，工作人員由于種種原因都可能會(huì)把設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行改動(dòng)，這可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的理念與呈現(xiàn)結(jié)果有差異，而BIM技術(shù)的產(chǎn)生，能夠彌補(bǔ)這一缺陷，使設(shè)計(jì)理念不會(huì)被輕易的改變，有利于設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確執(zhí)行[2]。

3 BlM技術(shù)在幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)讓設(shè)計(jì)思路易于理解

建筑物的圖紙一般情況下都是需要多次更改的，多次修正之后才會(huì)進(jìn)行實(shí)施，但這種情況的弊端就是會(huì)導(dǎo)致我們工程的效率非常低。因此，解決設(shè)計(jì)方案的屢次修改問題是我們工程提高效率的關(guān)鍵，此項(xiàng)問題的解決也會(huì)對(duì)我們建筑行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。由此，BIM技術(shù)的出現(xiàn)會(huì)加強(qiáng)設(shè)計(jì)思路的展現(xiàn)。幕墻構(gòu)造的過程中，鋼材建造構(gòu)造的環(huán)節(jié)是幕墻設(shè)計(jì)中關(guān)鍵，BIM技術(shù)讓鋼材的建造更加高效，通過可視化的特點(diǎn)，讓鋼材設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)詳盡的展現(xiàn)于人們的眼前，完善自己的設(shè)計(jì)思路，從而給出令人滿意的方案。BIM技術(shù)可以應(yīng)用于幕墻鋼材的加工與制作過程，但不限于此，它還可以在其他項(xiàng)目中提高各個(gè)項(xiàng)目的效率，有利于之后幕墻環(huán)節(jié)的順利實(shí)施。

3.2 BIM技術(shù)優(yōu)化分工協(xié)作

幕墻項(xiàng)目方案有兩種，但這兩種項(xiàng)目方案都是需要一個(gè)包含多種方向的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同完成，不僅僅要求建筑師，幕墻設(shè)計(jì)師也是必不可少的，這種合作的目的是讓這個(gè)幕墻的設(shè)計(jì)不僅要有建筑師的想法，更是需要結(jié)合幕墻設(shè)計(jì)師的想法，以此來解決一些幕墻設(shè)計(jì)建造中的專業(yè)問題。在復(fù)雜、美觀的幕墻設(shè)計(jì)中，幕墻設(shè)計(jì)更加需要設(shè)計(jì)師在幕墻的外觀形狀的設(shè)計(jì)、幕墻的材料、功能等方面發(fā)揮作用，建筑師可以從幕墻設(shè)計(jì)師那里獲得更多專業(yè)的信息，比如在外觀的選取、建造材料的選擇等方面，能夠保證幕墻的設(shè)計(jì)與建筑物的其他方面的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從這一點(diǎn)上統(tǒng)一整個(gè)建筑物的外觀以及內(nèi)在選材等各方面的協(xié)調(diào)、美觀。BIM在根據(jù)自己的獨(dú)特性，把數(shù)字、信息變成可以看見的立體模型，把建筑師的設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化成方便觀看理解的三維圖形，從而，為建筑物的構(gòu)成提供便利，與此同時(shí)，建筑的招標(biāo)書可以更加清晰的呈現(xiàn)這部分的內(nèi)容，也為后續(xù)幕墻的施工，建筑的構(gòu)造提供重要的、有價(jià)值的參考。

3.3 BIM技術(shù)滿足幕墻設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)共享的需求

一般比較復(fù)雜、美觀建筑物的幕墻的設(shè)計(jì)是有一些難度的，這種情況就要求一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)設(shè)計(jì)幕墻的特點(diǎn)進(jìn)行分工建設(shè)。若建筑物的設(shè)計(jì)項(xiàng)目處于顧問方案階段，這時(shí)幕墻設(shè)計(jì)師就要與建筑師等專業(yè)人士合作。從項(xiàng)目規(guī)劃中，可以看到幕墻系統(tǒng)在分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師一定要做到各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、一致的更新，數(shù)據(jù)還要更新的及時(shí)，設(shè)計(jì)過程中，想要達(dá)到這一要求，就要把數(shù)據(jù)建造成能夠統(tǒng)一使用、調(diào)度的，能多方位同享的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)庫的作用使得多個(gè)設(shè)計(jì)師之間保持信息的快速更新、共享。而BIM技術(shù)中含有大量的信息，使得數(shù)據(jù)庫中的信息可以及時(shí)更新、使得設(shè)計(jì)師之間的信息能夠共享[3]。

4 BlM技術(shù)在幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

4.1 可視化及參數(shù)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)提供了非常方便的可視化功能，也就是我們常說的所看即所得。對(duì)以往以2D線條表現(xiàn)的構(gòu)件改采用3D視覺進(jìn)行展示；跟效果圖所不同的是，這些3D圖是通過構(gòu)件的信息庫自動(dòng)生成的，能夠反應(yīng)出構(gòu)件之間的互動(dòng)性和關(guān)連性。所以在BIM之中，整個(gè)過程都是可視化的，不僅能夠展示三維效果，產(chǎn)出各類報(bào)表，更重要的是項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營和維護(hù)過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

4.2 協(xié)調(diào)性及構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)

幕墻施工設(shè)計(jì)全生命周期是一個(gè)復(fù)雜的過程，一旦項(xiàng)目的實(shí)施過程中出現(xiàn)了問題，參建各方就需要開協(xié)調(diào)會(huì)議查找問題原因，提出解決辦法，進(jìn)而出具變更。施工中常會(huì)遇到的碰撞問題，通過BIM的碰撞檢查就可在設(shè)計(jì)時(shí)間處理碰撞報(bào)告，做成碰撞檢測數(shù)據(jù)，供參與的各方進(jìn)行討論協(xié)調(diào)。

4.3 進(jìn)行各種模擬檢驗(yàn)

通過BIM可提取建筑物模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行模擬計(jì)算、模擬演習(xí)等。在設(shè)計(jì)時(shí)間中，BIM可以對(duì)建筑模型進(jìn)行模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，例如：節(jié)能模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬和緊急疏散模擬等；在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬，也就是根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，優(yōu)化施工方案來指導(dǎo)施工；還可以加上造價(jià)成本做5D模擬，從而實(shí)現(xiàn)成本控制；后期運(yùn)營階段則可模擬與外墻有關(guān)的日常緊急動(dòng)線的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

4.4 協(xié)同作業(yè)設(shè)計(jì)

隨著幕墻施工設(shè)計(jì)復(fù)雜性的增加，跨專業(yè)的合作成為建筑設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。BIM為傳統(tǒng)幕墻施工設(shè)計(jì)提供了良好的技術(shù)協(xié)作平臺(tái)，提供了建筑物的統(tǒng)一完整信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變更后信息的連動(dòng)性。例如，結(jié)構(gòu)工程師改變柱子的尺寸時(shí)，建筑模型中的柱子也會(huì)立即更新。BIM還為不同的設(shè)計(jì)單位、施工單位提供了一個(gè)良好的協(xié)作平臺(tái)，例如施工單位可以在建筑信息模型基礎(chǔ)上添加時(shí)間參數(shù)進(jìn)行施工4D虛擬，控制施工進(jìn)度等等。BIM技術(shù)不僅僅改變了設(shè)計(jì)單位、施工單位傳統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)模式，而且還使業(yè)主、政府部門、材料制造商和施工單都可以基于同一個(gè)BIM模型協(xié)同工作。

4.5 接口整合及工序檢查

首先可依營建管理專業(yè)，將幕墻工程與其它工項(xiàng)或機(jī)電系統(tǒng)，需要厘清的界面關(guān)系找出來，作為建模及應(yīng)用的界面，再把碰撞沖突找出來加以檢討管理，后續(xù)再將幕墻工程總體工程進(jìn)度完全依照實(shí)際現(xiàn)場工程規(guī)劃區(qū)分為系統(tǒng)及分區(qū)，制作成與施工計(jì)劃較為一致，含有施工動(dòng)線的幕墻工項(xiàng)4D工序，做為總體進(jìn)度中與其他工項(xiàng)協(xié)調(diào)的溝通工具。

5 解析BlM在幕墻施工設(shè)計(jì)管理中的作用

將BIM技術(shù)運(yùn)用在工程項(xiàng)目管理當(dāng)中，其主要是通過數(shù)字建模的方法，對(duì)其整體和建筑結(jié)構(gòu)開展解析。對(duì)幕墻施工設(shè)計(jì)項(xiàng)目開發(fā)過程中，為了全面將其建設(shè)成效提高，需要特別注重以仿真過程為基礎(chǔ)進(jìn)行三維建模。這種技術(shù)能夠更好將幕墻施工設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，對(duì)幕墻施工設(shè)計(jì)進(jìn)行開發(fā)和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，區(qū)域環(huán)境仿真解析可以更好對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，使用各類數(shù)字管理平臺(tái)開展有效仿真操作。在這種情況下，對(duì)BIM技術(shù)高效運(yùn)用能夠有效將幕墻施工設(shè)計(jì)施工管理的效率提高。以高效率的建模作為基礎(chǔ)，這種技術(shù)可以更好提高幕墻施工設(shè)計(jì)整體管理成效。將BIM技術(shù)運(yùn)用在設(shè)計(jì)方面，對(duì)建設(shè)實(shí)際操作提前進(jìn)行把控，能夠更好改善控制中的各類問題，推動(dòng)幕墻施工設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)的穩(wěn)定開展。

實(shí)際運(yùn)用BIM技術(shù)可以對(duì)幕墻施工設(shè)計(jì)施工中所包含的各類信息進(jìn)行整合，一般情況下投標(biāo)人員中標(biāo)之后，需要根據(jù)各方標(biāo)準(zhǔn)整合擬訂前期BIM數(shù)據(jù)，運(yùn)用6D技術(shù)可以構(gòu)建高速數(shù)據(jù)計(jì)算信息庫。運(yùn)用這種數(shù)據(jù)庫能夠確保施工部門了解建設(shè)材料和人力資源使用情況，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度進(jìn)行合理把控，第一時(shí)間對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。數(shù)據(jù)集成則是建筑項(xiàng)目施工中的難點(diǎn)，有很多發(fā)達(dá)國家需要根據(jù)手工對(duì)各類數(shù)據(jù)集中進(jìn)行計(jì)算，這種情況會(huì)損耗非常高的任務(wù)量，造成數(shù)據(jù)很難集中進(jìn)行儲(chǔ)存。運(yùn)用BIM技術(shù)可以把幕墻施工設(shè)計(jì)信息導(dǎo)入到軟件中，確保軟件可以達(dá)到自動(dòng)化計(jì)算和排序，推動(dòng)施工部門了解到軟件所形成的模型，這樣更有利于掌握建筑實(shí)際情況。天氣幕墻施工設(shè)計(jì)施工管理過程中，很多管理部門之間并沒有構(gòu)建完善的溝通交流渠道，運(yùn)用BIM可視化和可調(diào)節(jié)，能夠確保建筑模型和項(xiàng)目規(guī)劃信息的集中整合，對(duì)建筑施工現(xiàn)場實(shí)施細(xì)化把控。項(xiàng)目管理部門要對(duì)其建設(shè)進(jìn)度進(jìn)行把控，確保其每個(gè)部門都能夠有效協(xié)作，達(dá)到各項(xiàng)資源的有效共享。在建筑項(xiàng)目管理當(dāng)中，運(yùn)用BIM技術(shù)可以更好避免其出現(xiàn)工期延誤的情況，節(jié)省項(xiàng)目建設(shè)資金，對(duì)材料投入和保管進(jìn)行合理規(guī)劃。

6 結(jié)束語

建筑工程管理當(dāng)中運(yùn)用BIM技術(shù)有著非常重要的作用。近幾年，由于國內(nèi)BIM技術(shù)使用越來越成熟，并且在不斷升級(jí)改造，這種技術(shù)已經(jīng)成為建筑工程施工領(lǐng)域當(dāng)中非常重要的推動(dòng)力，可以確保我國建筑業(yè)長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。雖說目前我國BIM技術(shù)在幕墻方面應(yīng)用的相對(duì)較少，而且處于起步階段，相信隨著時(shí)間的推移，經(jīng)過更多項(xiàng)目的歷練和總結(jié)，BIM技術(shù)在我國的幕墻應(yīng)用終有一天會(huì)有長足的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)（包括方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、熱工計(jì)算、日照計(jì)算等等）、加工制作、安裝施工和運(yùn)行維護(hù)的各個(gè)階段的運(yùn)用軟件使用整合，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)該由設(shè)計(jì)公司、政府單位等可能用到這種技術(shù)的部門共同重視與推廣。相信在BIM技術(shù)的幫助下，我國相關(guān)行業(yè)會(huì)更加高效。