基于 BIM 技術的幕墻項目管理

徐永剛（上海市建筑裝飾工程集團有限公司， 上海 200072）

建筑行業是一個歷史悠久的傳統行業，在信息化高速發展的今天，建筑行業與其他傳統行業相比（如制造業），浪費嚴重，效率低下。據有關資料顯示，2009 年我國建筑業總產值達到 76 807.74 億元，同比增長 22.0%，而與建筑業總產值不斷升高相對應的是建筑工程企業的利潤率不斷下降，2009 年建筑施工行業的產值利潤率約為 3.59%，低于工業行業平均 7.00% 的產值利潤率水平。

為解決建筑業長期以來效率低下、浪費嚴重的問題，我國住建部于 2011 年 5 月發布《2011～2015 建筑業信息化發展綱要》（簡稱《綱要》）。《綱要》明確指出，在施工階段開展建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術的研究與應用，推進 BIM 技術從設計階段向施工階段的應用延伸，降低信息傳遞過程中的衰減；研究基于BIM 的 4D 項目管理信息系統在大型復雜工程施工過程中的應用，實現對建筑工程有效的可視化管理等，拉開了 BIM 技術在中國應用的序幕。在《綱要》的推動下，上海市于 2014年 10 月 29 日發布了《關于在本市推進建筑信息模型技術應用的指導意見》（簡稱《意見》）。《意見》中詳細規定了必須采用 BIM 技術的項目規模、性質等，旨在打造一批 BIM應用試點項目，為 BIM 應用的下一步發展奠定基礎。

2014～2017 年，上海工程界在上海中心大廈、迪士尼樂園、前灘中心等一系列標桿性項目的帶動下，培養了一大批能熟練使用 BIM 技術的設計單位與施工單位，業主方也積累了一定的 BIM 項目管理經驗。3 a 的沉淀，使得上海工程界走完了 BIM 的技術積累階段，正在向流程再造階段邁進。在流程再造階段，BIM 技術將進一步向建筑全生命周期延伸，向各個分包單位延伸，這就要求分包單位也要逐步掌握 BIM 技術，一則提高企業自身的信息化水平與工作效率，二則便于分包單位能夠順利納入總包的 BIM 管理體系當中。幕墻企業作為重要的分包單位，也要積極探索適合企業自身的 BIM 發展之路。目前，一些幕墻企業的業務通常在土建設計完成之后開始介入，業主根據建筑設計對幕墻分包進行招標。本文就從投標開始，以幕墻公司的業務流程為主線，挖掘 BIM 技術在每個階段的應用價值。

1 投標階段

1.1 以 BIM 應用作為投標亮點

一般情況下，業主根據建筑設計圖紙出具幕墻方案圖紙，將其作為招標依據。幕墻分包在不改變方案系統的原則下，對招標要求作出響應。在此階段，除了傳統的幕墻設計專篇、幕墻施工方案專篇等項目外，還應對 BIM 技術在該項目中的應用做專篇介紹，專篇中應對

BIM 實施規劃、BIM 團隊、BIM 案例、BIM 擬應用要點等作出詳細介紹。

投標階段的時間都很緊張，在這個階段的 BIM 配合主要以效果展示為主，BIM 模型的搭建精度做到 LOD100～LOD200 即可，如圖 1 所示某項目裙房 BIM 模型案例。通過 BIM 模型能直觀表現幕墻的整體效果以及與土建結構的關系等，如果業主提供了土建結構的 BIM 模型，也可以將幕墻整體模型與土建模型合并，對整體建筑做立面分析與剖面分析，提前查找可能發生的碰撞問題，有助于后期施工減少隱患。

圖1 某項目裙房整體 BIM 模型

1.2 異性曲面的精確算量統計

在傳統的投標報價中，異形曲面的工程量統計是一個難點。在只有 CAD 圖紙的情況下，預算人員只能根據CAD 圖紙對曲面進行擬合，然后根據數學公式計算曲面面積，該方法精確度不高且容易出現人為錯誤。通過 Rhino/Grasshoppe 作為幕墻算量平臺，在幕墻建模時候采用單面建模方式，將幕墻面板按材質進行分類，設置不同顏色或圖層加以區分。再通過自定義程序，讀取已建立模型的面積、長度、數量等信息，進行匯總算量，輸出 Excel 統計表格；同時能直觀顯示已算量內容，便于發現是否有漏算及多算部位存在；模型在建模過程中記錄對應的模型信息，圖紙變更僅對模型變更內容進行修改，因此建立的 BIM 模型保持信息的可追溯性，可以貫穿運用整個投標、施工及結算全生命周期過程。避免不同階段手工多次重復算量，降低算量誤差，提高工作效率與準確性。

2 設計階段

2.1 項目中標

在幕墻方案也基本確定后，幕墻進入施工圖設計階段。在這個階段，設計師可以通過 BIM 模型直接進行幕墻正向設計，依靠 BIM 模型的三維可視化提高設計的精確程度，不留死角，尤其避免在傳統設計中容易出問題。如幕墻轉角、百葉搭接等部位。如圖 2 所示案例能直觀展示玻璃安裝，將玻璃副框用結構膠粘接，通過鋁合金壓板緊固連接的工藝流程。相當于在 BIM 模型中做了一次預拼裝。如圖 3 所示將石材面板采用掛機和螺絲安裝到龍骨框架上，進行安裝模擬，可以提前預見安裝時可能出現的問題，并提前給出解決方案。

圖2 玻璃面板安裝

圖3 石材面板安裝

2.2 出 圖

三維設計完成之后，可以直接通過模型切出平立面圖、大樣圖與墻身圖，導出立面圖。實踐經驗表明，REVIT （建筑業 BIM 軟件，可幫助建筑設計師設計、建造和維護質量更好、能效更高的建筑。）出具的平、立、大樣圖紙完全可以滿足審圖要求。此外，REVIT 出圖最大的優點在于圖紙與模型之間的聯動性，即設計師在對模型進行更改之后，相應的平、立、剖面圖均會自動發生變化，不會出現傳統設計中由于頻繁修改而人為導致的平、立、剖圖紙之間的不一致現象，極大地提高設計的質量與效率。

2.3 算量控制

在施工圖設計完成之后，施工隊進入現場之前，幕墻公司需要對該項目進行總體預算控制，此時從 BIM 模型中生成的材料用量應該是最精確的。在實踐中，BIM 算量分析應以統計面板和龍骨等主材為主，輔材不建議用 REVIT 出量，因為輔材建模工作量巨大，且對現場材料管控的指導意義有限，該項工作的性價比不高。

3 施工階段

當項目進入到施工階段之后，如果前期 BIM 工作規劃得到了較好的實施，那么此時的 BIM 模型應該能夠反映正確的幕墻設計，進入工地之后，幕墻公司的 BIM 模型勢必要在總包的統一安排與調度之下，并入總包的總體 BIM 規劃流程。

3.1 與總包的土建模型合模

已經完成的土建工程是幕墻安裝的基礎，土建的施工質量與準確度對幕墻分包有著重要的影響。在以往的項目中，由于土建施工變更、施工質量等問題而導致幕墻無法安裝的情況時有發生，如圖 4 所示，在 BIM 工作環境下，可以在施工現場預先對這類問題做出排查。

圖4 土建與幕墻碰撞

3.2 施工模擬

傳統施工管理中，施工進度用橫道圖的方式展示，這種方式對于經驗豐富的施工管理者來說，是一種直觀明了的管理方式，但對于沒有施工經驗的業主來講，其對橫道圖的理解相當有限。在 BIM 工作環境下，基于橫道圖與 BIM 模型共同完成的施工進度動畫模擬，可以讓業主直觀地感受到建筑生長的全過程。這項應用在實際項目管理演示中，得到了良好的效果與業主反饋。

3.3 質量管理與監控

在傳統的項目管理中，對質量的監控與管理記錄都是通過文檔的形式實現的，由于施工現場參與者眾多，文檔的存儲分散且不直觀，難以將項目經理的思路清晰一致的傳達給所有參與者，出現問題時，經常會有相互推諉扯皮的現象，項目經理的很多時間都耗費在協調各方關系上。在 BIM 工作環境下，項目經理可以用 BIM 模型與施工成果進行比對，將檢查結果公布在 BIM 管理平臺上，即便各參與者當時不在現場，也可以通過遠程終端對質檢結果進行查看，在信息統一發布、統一管理的環境下，所有的質檢結果都清晰可見、有據可查，相關參與方也就無法再推卸責任。

4 結 語

BIM 技術在工程行業中的發展已經勢不可擋，盡管如此，工程界由于具有體量大、資產重、產業鏈過長等特點，因此每一次變革都是一個漫長的過程，不會一蹴而就。BIM的發展之路，是一條收獲與阻力并存的路。

（1）思維慣性。目前在工程界擔任主力軍的從業人員年齡為 35～45 歲，這部分從業人員是在固有的設計、施工、管理體制下成長起來的，形成了一套完整的游戲規則。BIM 技術的應用，卻是一個重新建立規則的過程，如在傳統投標過程中，時間緊，任務重，很多具體情況并不明了，大多數工程采取低價中標，以期后期通過變更獲得利潤。但是BIM 的工作思路是，前期多花一點時間，通過 BIM 招標，大多數材料的用量已經明確，施工方難以通過大量變更來尋找獲利點。這是 BIM 技術在工程中難以得到全面推行的第一層阻力。

（2）人才青黃不接。BIM 是一種全新的管理理念，隨之而來的是一系列新型的軟件，比如目前最常用的 BIM 軟件 REVIT、Naviswork（能對多種不同格式的三維設計模型進行可視化與仿真的 BIM 模型。） 等。這些軟件的基本元素是帶有信息的三維實體，與 CAD 時代的線條思維有著本質的不同，很多實戰經驗豐富的從業者由于管理工作過于繁雜而無法脫身來了解這些軟件，那些掌握了軟件的從業者多是一些剛畢業的學生，項目經驗匱乏，使得軟件的作用無法在項目中得到更好的發揮。因此，在實際中，經常會聽到老工程師抱怨 BIM 操作繁瑣，不如 CAD 效率高，但實際上，這僅是從畫圖這一個方面來考慮，而并未從項目的全生命周期來考慮 BIM 軟件給行業帶來的益處。同時，BIM 軟件的操作者由于沒有項目經驗，往往不知道如何在現有的工程條件下，尋求合適的切入點，逐步發揮出 BIM 的價值。

（3）行業的共同努力。BIM 理念的著眼點是建筑項目的全生命周期，因此 BIM 的價值絕不僅僅體現在某一個單位、某一個環節。目前，由于合作模式的原因，BIM 應用往往局限于某個單位內部，當信息需要向其他單位流轉時，就會遇到巨大的阻力，原因有：① 各個單位之間只與業主發生合同關系，于是合同作為一道邊界，阻礙了信息在設計單位與施工總包之間的流轉，簡言之，雙方并沒有進行 BIM信息交流的義務和意愿，雖然業主或管理單位會組織設計單位和施工單位在 BIM 工作中進行配合，但這種配合是一種很弱的配合，常常流于形式，難以真正有所作為；② BIM對整個國家監管部門而言，也是一種全新的理念，目前對于BIM 在行業內的交付，尚無統一標準，各個單位按照自己的理解和立場，搭建 BIM 模型，以期 BIM 模型能對其單位的業務有所幫助，在實際中，很好的設計 BIM 模型并不一定滿足施工單位的要求，而雙方也沒有統一協調的標準，因此，只能是各玩各的，無法讓 BIM 模型在整個產業鏈上實現順暢的流轉。目前，我國《建筑信息模型交付標準》已經有了初稿，正在審批中，相信不久就能問世，用于指導整個行業BIM 工作。

綜上，BIM 的發展之路一定不會一帆風順。在實際工作中，對于 BIM 給企業與行業帶來的價值，業內普遍已經有了深刻的認識，接下來，就是要思考如何進一步讓 BIM 從技術積累跨越到產業重組，從技術層面突破到行業管理層面，重新調整產業鏈、理順上下游的合作關系，讓新技術新理念能更好地為工程界服務，整體提高工程界的生產效率，實現行業的升級與轉型。