基于BIM技術在幕墻施工圖設計中的質量管理研究

王艷超

（中電投工程研究檢測評定中心有限公司）

1 引言

隨著建筑業的快速發展，以及國家對建筑節能、外觀的需求日益提高，幕墻以其節能、美觀、安裝方便得到了廣泛應用。但是對幕墻核心部分——幕墻施工圖設計卻存在諸多質量問題，比如，方案可行性缺少檢驗、技術交底接受能力差、幕墻施工圖核圖不夠全面、審查圖紙不夠及時和細致、溝通有效性差等，這些問題導致施工變更多，增加了施工及管理成本，致使最終項目施工質量較差。本文探討通過BIM技術的協同辦公平臺、正向出圖、可視化的智能出圖優點，提高幕墻施工圖的出圖質量，從而減少現場的施工錯誤，最終提高項目的施工質量。

2 幕墻施工圖概述

2.1 幕墻施工圖設計簡述

在我國對幕墻工程的圖紙設計，按照全壽命周期分為五個過程，即外立面方案設計、幕墻方案圖設計、幕墻施工圖設計、幕墻深化圖設計、幕墻竣工圖設計。而其中幕墻施工圖設計是最為重要的一個設計環節，因為該圖紙是建設單位招標、制作預算清單、報政府機構備案，及后期監督施工的重要依據；是施工單位報價，設計幕墻深化圖、指導現場施工的重要參考資料；是監理單位監管施工單位施工質量、檢查進場材料、竣工驗收的重要參考依據。

目前，國內幕墻施工圖多為具有相應設計資質的專業咨詢機構進行設計，設計過程流程如圖1所示。

圖1 幕墻咨詢單位施工圖設計流程

2.2 幕墻施工圖設計的特征

2.2.1 多專業協同設計

幕墻施工圖設計階段是幕墻設計的最關鍵階段，此時土建專業的建筑圖及結構圖、方案專業的最終立面方案圖、夜景專業的照明方案圖、建設單位的相關要求都將提資給幕墻設計單位。同時，幕墻設計師在設計過程中要與以上相關專業進行積極配合，并要滿足建設單位的設計任務書、審查要點、進度計劃、質量需求等。

2.2.2 多種知識融合

建筑幕墻工程設計具有較強的綜合性[1]，涉及多個技術領域，如材料學、結構計算學科、計算機繪圖軟件知識等。

1）熟悉材料特性

任何一個建筑的外立面，面材就會不少于3種，幕墻設計人員首先就需要掌握這些材料的安裝原理、材料的基本屬性、材料的單價等，掌握了這些才能設計出合理的方案。

2）掌握結構計算

幕墻設計屬于結構設計的一個分支，因為幕墻設計是用龍骨（支撐面材的橫向和豎向的材料）搭建內部骨架的，面材掛在骨架外側，從而實現方案的效果，而這些龍骨需要通過結構計算以后確認。

3）熟練操作軟件

熟練操作繪圖、計算及識圖軟件，如CAD、Sketchup、Rhino、Revit、3D3S、豪沃克、ANSYS，這些軟件是基本的繪圖軟件，將在設計過程中予以使用。

4）掌握設計標準

包括幕墻類的各種規范、地方標準、行業標準、公司管控文件、國家部委相關條文等，并且要及時更新相應的規范及標準，所設計的內容必須符合最新的相關規范或標準。

3 幕墻施工圖設計質量管理問題分析

幕墻設計與施工是幕墻工程建設中的基礎環節，也是核心內容，幕墻設計與施工質量的好壞對工程建設質量具有直接影響[2]，而幕墻施工圖設計是對項目最終質量以及效果的表達，因此嚴格控制幕墻施工圖設計的質量，加強設計流程的質量管理，對提高項目的最終質量尤為重要。

通過工程實例發現影響傳統的幕墻施工圖設計質量的主要因素，分別為技術管理、核圖管理、圖紙審查管理、溝通管理。

3.1 技術管理

1）幕墻施工圖方案不全面

由于受控于土建提資、繪圖工作量以及時間節點的原因，圖紙不可能詳細體現所有位置，只能將標準位置、轉角位置、重難點位置示意，而非常規的位置往往不進行體現，待施工的時候很容易出現設計變更。

2）技術交底不充分

圖紙技術交底按照制式文件對圖紙的常規位置進行宣貫，但是幕墻圖紙中專業術語比較多，節點詳圖專業性強，使建設單位以及監理單位對圖紙的理解不細致，導致后面現場施工監督出現失誤，嚴重影響了項目的最終施工質量。

3.2 核圖管理

3.2.1 核圖次數過少

幕墻施工圖按照時間節點以及各個專業的完成情況，一般進行三次核對。首先，在土建完成一版圖紙之后，進行圖紙核對，將平立面與建筑平立面進行校核，并就結構梁大小以及位置進行復核。其次，在夜景照明以及內裝方案圖設計完成后，與這兩家單位進行核圖，對發現的問題進行修改。由于各家的時間節點不一致，導致與土建最終圖紙、其他專業最終圖紙未進行核對，核圖過程不徹底。

3.2.2 核圖位置不能面面俱到

由于二維的幕墻圖紙的墻身詳圖以及節點圖數量是有限的，不可能將每個位置均體現到位，導致核對的位置也是有限的，容易忽略一些位置的處理方式，導致現場施工出現了一些因圖紙核圖不當出現的設計變更。

3.3 圖紙審查管理

3.3.1 外審不夠細致充分

外審過程中，審圖專家對幕墻專業不熟悉，審查過程中只是按照制式文件進行核對，往往流于形式。

3.3.2 內部審查不到位

首先，各個相關專業對圖紙審查均存在片面性，僅僅審查與己相關專業，忽略了其他專業的審查；另外，由于幕墻圖紙的專業術語多、節點難度高、圖紙數量多、圖紙邏輯性強等，導致建設單位以及監理單位很難對圖紙進行有效審查，造成后面施工監督困難，易出現質量問題。

3.4 溝通管理

通常設計開始之初建立QQ群、微信群溝通，但是由于專業多、人員多、時間緊，往往造成很多內容被忽略，不能有效落實修改意見。如立面方案修改后建筑未及時落圖、修改部分漏掉圈注等，這些問題都會導致專業間圖紙不一致，造成施工現場出現變更，最終影響項目的施工質量。此外，平臺對上傳文件存檔周期過短，一旦發現問題難以找到相關文件，無法進行責任劃定，導致專業間扯皮。

4 BIM技術在幕墻施工圖設計中的應用

4.1 BIM技術介紹

BIM全稱是Building Information Modeling，指在建設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，并進行設計、施工、運營的過程和結果的總稱，簡稱信息模型。BIM依賴于強大的三維建模、信息關聯、協同辦公[3]、可視化等特性，在幕墻行業得到了廣泛應用。

目前，該技術在幕墻施工圖設計階段，一般應用于一些地產商業項目中的結構碰撞檢測、正向設計、技術交底、成本測算等。該階段常用Revit軟件以及Rhi‐noceros軟件進行模型建立，將材質的種類、尺寸、應用位置等信息準確賦予模型。使三維模型成為信息傳遞的載體，方便以后的成本測算、施工模擬及施工下料。

4.2 BIM在幕墻施工圖設計中的質量管理特征

在幕墻施工圖設計管理工作中，利用BIM技術的管理優勢可以大大提高幕墻施工圖的設計質量。

4.2.1 可視化

幕墻施工圖包含了大量的專業術語和設計理念，對非專業的建設單位、監理單位以及圖紙審查單位等在理解上過于困難。BIM技術的三維特征能夠實現對前期數據的模型建構，還能做到對幕墻板塊分格的模擬[4]，將二維的線條幕墻圖紙用三維的形式進行表達，并將里面的構件信息展示出來。通過可視化特征，方便各方對圖紙進行理解，防止因理解偏差出現設計質量問題，如圖2為某項目的BIM節點圖及二維節點圖。

圖2 某項目幕墻節點中的BIM模型及二維圖紙

4.2.2 碰撞檢測

幕墻施工圖一般包含平、立、剖、節點圖等，圖紙完成后與土建結構專業進行核圖，通常是利用墻身圖的位置對應結構圖的位置，進行梁截面的核對，墻身圖的位置都是有限的，不可能所有位置都進行剖切，這樣就會有很多位置不能進行有效核對，出現結構與幕墻龍骨打架，或者幕墻龍骨固定的位置無結構梁的圖紙質量情況，導致現場出現拆改，大大影響項目的質量。

而BIM可以將三維的幕墻模型與結構模型進行全面碰撞檢測，將發現的問題進行梳理，并出具檢測報告，將圖紙與結構碰撞的問題提前進行修改，避免后期施工的拆改管理工作。

4.2.3 協同辦公

傳統的幕墻施工圖設計通常建立一些溝通群，出現問題在群里進行截屏或者書面溝通，一般群里專業很多，消息很多，很容易出現漏看及漏改的情況，造成圖紙質量很難管控，最終出現圖紙不能“交圈”。

而BIM協同辦公平臺可以很好地解決協同辦公問題，從設計圖紙到圖紙審查，再到技術交底，各個單位及各個專業均基于同一平臺和同一模型進行圖紙設計、修改、審查，簡化了圖紙的質量管理工作，提高了圖紙的質量，節省了審查提問的時間，有效減少了后期的設計變更。如圖3為某項目的協同辦公平臺截屏。

圖3 某項目協同辦公平臺主頁

4.2.4 正向設計出圖

所謂正向設計是以BIM信息為主導，貫穿建筑的全生命周期，以BIM的思維進行設計工作，所有信息通過BIM模型進行傳遞，實現設計方案推敲審查、投標應用、深化設計、出圖下料以及施工指導、運維應用等等一系列BIM應用[5]。

對于幕墻施工圖設計的正向設計，通常來講是指從方案設計、幕墻施工圖設計開始，包括“錯漏碰缺”核圖[6]、圖紙審查（內外部復審）、圖紙修改等，均基于同一個BIM參數化三維模型，最終借助三維軟件自動生成二維圖紙的出圖過程。通過正向設計，使在設計過程中與幕墻相關的各專業出現的碰撞問題得到了很好地解決，實現了三維模型與二維圖紙的實時聯動[4]，減少了圖紙的修改量，有效提高了圖紙的質量，減少了設計的錯誤，從而提高了施工質量。

5 基于BIM幕墻施工圖的質量管理實施對策

通過工作中的實例總結發現，當幕墻施工圖設計采用BIM技術后，可以在技術管理、核圖管理、圖紙審查管理、溝通管理四個方面提高幕墻施工圖的出圖質量，有效減少了現場變更，最終提高了項目的施工質量。

5.1 技術管理對策

采用BIM技術后，在幕墻施工圖方案的全面性以及技術交底的有效性方面，都有了改善。

5.1.1 幕墻施工圖設計方案更加全面

幕墻施工圖全過程采用了BIM技術后，最終幕墻施工圖以Revit模型呈現，該模型涵蓋了幕墻面材分格、幕墻龍骨、埋件布置、細致的安裝節點等，可以很直觀地看到玻璃幕墻的面板、面板與橫梁的固定、立柱、立柱與埋件的連接、埋件與主鋼結構的連接等。這些詳細的構件都以真實的狀態予以呈現，不再是抽象的二維線性狀態，并且利用Revit軟件檢驗了全部方案與相關專業的碰撞問題[7]，如結構專業、內裝專業、照明專業等。

由此可以看出，BIM技術可以將幕墻施工圖的設計方案全部直觀地體現出來，有效提高了圖紙的準確性，并且有效避免了后期方案與結構碰撞的問題出現。

5.1.2 技術交底更加有效及充分

對于常規的二維技術交底，會有很多專業術語，如，立柱轉接件、鋁合金拖板、加勁肋、鋁合金壓板等，這些專業術語會出現明顯的交流無效性[8]，致使相關單位對圖紙理解出現偏差，導致后面施工出現質量風險和安全隱患。而對于BIM技術設計的幕墻施工圖，可以采取可視化模擬演示、三維模型的剖切、現場答疑，提升了建設單位、監理單位、施工單位對項目的認知度，保證了施工質量，避免了施工過程中發生返工、監管不足的事件。

5.2 核圖管理對策

幕墻施工圖模型是基于土建結構的模型進行深化的，待外立面深化完畢后上傳“BIM協同辦公平臺”，建筑、結構、夜景照明、內裝專業同時在平臺上進行核圖，將發現的問題在模型上面進行“標紅”圈注，幕墻建模人員根據標紅的位置以及描述的問題對模型進行修改，將修改好的模型再次上傳，相關專業進行復核，如再次發現問題，可以隨時在模型上進行圈注。

通過這樣的核圖，增加了核圖的次數，縮短了核圖的時間，提高了核圖的質量，使模型問題在初期就能發現，減少后面施工的變更。

5.3 圖紙審查管理對策

待模型按照核圖的意見修改完畢后，上傳協同平臺，并開通外審單位（第三方審圖機構）、建設單位、監理單位、施工單位的審查權限，此時，相關方對三維模型進行審查，在平臺上可以直觀清楚地查看模型中任何位置的面板參數、型材規格、橫梁安裝做法、立柱與主體結構固定方式等，審查人員將意見直接在模型對應位置上面圈注并寫下審查意見。

最終幕墻建模人員根據意見進行逐項回復，并修改模型的對應位置。待修改完畢后，重新上傳模型，相關審查人員只需要復核原圈注的位置即可，從而大大提高了審圖的質量以及效率。

5.4 溝通管理對策

在BIM幕墻施工圖設計過程中，各個相關專業均利用統一的BIM協同辦公平臺進行模型上傳及專業信息溝通，所有溝通信息均由建設單位專業人員進行維護，保證數據不會丟失。

設計過程中相關專業模型修改完畢后上傳協同辦公平臺，幕墻專業只需要將模型下載后放到原模型上，平臺便可以自動檢驗，對不一致的地方進行高亮顯示，幕墻設計師只需針對高亮顯示的地方進行核查，如影響幕墻安裝則進行調整，保證幕墻圖紙與各個專業“交圈”，省去了修改過程中信息溝通，以及溝通過程中的信息遺漏，提高了幕墻施工圖的準確性。

6 結語

綜上所述，幕墻施工圖設計與BIM融合，借助BIM技術的參數化、可視化、真實性、協同辦公的智能化技術特點，從技術管理、核圖管理、圖紙審查管理、溝通管理四個方面可以有效提高幕墻施工圖設計質量，減少現場的施工錯誤，最終有效提高了項目的施工質量。