BIM技術在建筑外立面幕墻設計中的應用研究

朱志雄

浙江寶業幕墻裝飾有限公司 浙江 紹興 312030

幕墻是依附于建筑主體存在的不承重的外圍護裝飾性墻體，是建筑物的重要組成部分。幕墻集建筑美學、功能、節能和結構于一體，在設計、制造和安裝過程中與各專業深度交叉相容。隨著建筑行業的迅速發展，眾多城市綜合體、超高層和標志性建筑迅速涌現，建筑外觀審美有進一步觀念的改變，使得幕墻形狀也日趨復雜，特別是異形場館項目具有造型獨特、結構復雜、設計施工難度大等特點，對能夠支撐復雜幕墻工程的設計和施工技術提出了更大的挑戰。BIM 技術作為一種與虛擬建設可視化集成的新技術，BIM應用的范圍十分廣泛，由三維模型的構建向性能化分析轉變，由施工模擬向運行策劃轉變，由材料統計向項目成本管理的轉變。基于當前幕墻建筑行業的發展現狀，將BIM 技術應用于實際工程施工中， 發揮其在幕墻設計和施工的過程中，起到添磚加瓦的作用，從而全面提升建筑幕墻設計施工水平，具有十分重要的意義。

1 BIM技術優點

1.1 更具有時代性

BIM技術作為一項較為新興的技術，有較強的科學性與時代適應性，他具有可視化的本質特征，將BIM設計應用于建筑工程當中，具有非常大的益處。幕墻設計過程中，可將BIM三維模型技術充分利用，可以向建設單位實時展示建筑效果并保持與竣工后實物的一致性，做到“所見即所得”；在設計過程中還能直觀地感受到建筑施工是否可行；在施工過程中可以向施工人員做可視化的交底，比二維平面圖紙更加直觀，可謂是一舉多得。碰撞檢查，是BIM技術應用的基本功能之一，是建筑設計從二維時代轉向三維時代的重要標志。通過全面的“三維校審”，在此過程中可發現大量隱藏在設計中的問題。在真實建造施工之前理論上能100%消除各類碰撞和缺失，減少返工，縮短工期，節約成本。通過這一系列的措施來提高工作效率，節約成本，因此BIM 技術也是解決建筑業資源浪費，建立建筑業低碳經濟時代的有效方法。

1.2 設計智能化

智能化是當今時代的發展主題，已被廣泛地應用于各領域，BIM 技術是促進建筑工業化、建筑信息化實現”兩化融合“最有效的數據橋梁，能夠更好的把場景、設備、產品、客戶、數據緊密的融合起來，形成跨設備、跨系統、跨區域的互聯互通，從而提高效率，推動整個建筑體系智能化。BIM技術的核心是智能控制，可以用于規劃設計控制管理、建筑設計控制管理、招投標控制管理、造價控制、質量控制、進度控制、合同管理、物資管理、施工模擬等全流程智能控制，提高工作效率，增加經濟效益。在傳統的方案設計，建筑師使用SU等建模軟件做出方案，再用出圖軟件出圖，圖紙修改再返回模型看外觀，浪費大量的時間和精力。基于BIM技術的正向設計，圖紙和模型是統一體，修改模型的同時，圖紙隨之更新，節省了大量的時間和精力，也不會產生各種圖紙對不上的問題。模型搭建完成后，可以進行工程量統計、明細表統計、日照分析、能耗分析、太陽輻射分析、人流疏散分析、建筑外部風環境分析、建筑內部風環境分析、異型曲率分析、雨水匯流份等，分析結果形成分析報告。

1.3 對協同設計環節進行優化

在確保建筑設計中外立面幕墻的設計環節是否合理，更要把提高工程質量放在首位，BIM技術應用下，促進了設計使用效率，綜合優化幕墻設計協同效率，完成相同建模形式BIM技術應用，才能科學，有效地獲得寶貴的數據信息。在保證幕墻設計質量的前提下，需要加強對工程材料及工藝的控制力度，從而提高外立面幕墻的安全性與耐久性。另外，在幕墻結構設計過程中還應當充分考慮到其所需具備的功能以及具體特點，保證整個體系具有良好的功能性。在外立面幕墻的整體結構設計中，需要保證其符合各項建筑功能的基本需求。

1.4 項目管理的信息化

社會在不斷地發展和變革，在科學技術方面也有十分卓越的成就，與此同時，社會發展到現階段，信息技術已經得到了全面滲透，在建筑工程領域中，更加需要反映豐富的信息化建設內容。目前建筑行業中已經逐漸實現了建筑工程項目全過程管理以及信息化的實施。能夠將BIM技術運用到建筑施工環節中，強調對外幕墻工程數據建設科學化，把信息建設工作全面展示出來，強調建設工具之重要性，堅持以科學化建設為根本目標，確保項目管理工作全面實現信息化，才能科學地組織和調整信息數據。BIM技術應用及改造，強調對項目建設的服務，從而提出了相關的要求，反映了信息共享效果，能徹底解決信息溝通方式問題，有效緩解了工程存在的科學性問題，形成了信息化建設格局，強調了信息資源的科學性，也便于部門間交流問題，從而有效地規避溝通問題帶來的困擾，堅持以信息化建設為根本要求，充分實現了信息化建設，符合信息和資源共享性要求，才能夠有效地保證BIM技術應用效率，降低了設計工作難度。

2 建筑幕墻設計對建筑外立面的重要性

2.1 能夠較好地表現出整體結構和諧統一的特征

通常情況下，整體建筑進行設計之前，我們將對整個建筑結構節能效果進行充分考慮。因為只有通過合理有效的設計方案來達到良好的建筑節能效果才可以讓整個建筑工程獲得較高的經濟效益和社會效益。整體建筑設計不僅需要符合人們對于建筑的實際居住需求，更重要的是能很好的體現現代節能、環保的居住觀念。在整個建筑物的建設過程中，最重要的就是外墻保溫、隔熱和隔音等方面，這些都是影響建筑節能水平提高的關鍵因素。對整個建筑細節凹凸處，做出整體結構外表，有時難以實現實際理想設計目標，所以我們能夠在建筑的外立面上設計幕墻，幕墻設計能夠很好地緩和整體和細節在設計中的矛盾沖突，使得整個建筑結構實現了建筑整體的完美設計。幕墻設計不僅滿足實際總體建筑結構需求，同時也能最大限度地美化建筑外立面。

2.2 幕墻設計可以較好地表現出美觀和功能使用之間的完美融合

在中國經濟日益發展的今天，社會在進步，所以人們對當前居住環境的要求也比較高。為了能夠使居民們獲得更好地生活條件和工作機會，就必須將現代的建筑設計融入到城市的整體布局當中。現代化建筑既要符合經濟實用的居住特點，又要反映出舒適優美的居住環境。所以現代建筑在建筑設計中，一定要根據實際情況來確定建筑外墻和屋面的裝飾材料以及施工方法，從而使建筑物更加符合現代人的需求，為他們創造一個健康、舒適、安全的生活空間。在我國現代化科技不斷向前發展的今天，在進行建筑幕墻設計時，引用到許許多多先進設計理念，在當前我國建筑行業當中，建筑外立面設計成為了建設單位和業主關注的焦點工程。設計師在建筑外立面的設計中，業主基本功能要求需充分考慮，要在符合基本要求的前提下，運用創新思維開展把目前主流色彩元素運用于建筑外立面設計，還要注重對于建筑外表面材料和裝飾藝術等方面的運用。

3 BIM技術運用于建筑外立面幕墻設計的優勢

BIM技術實際上就是將含有物理特征，功能特征等信息模型運用于建筑項目工程之中，可以提供共享信息與數據，以便作出有關的決定，BIM技術包括建筑項目設計之初到每個工程項目完成的整個建設過程。在實際建設過程當中，為了保證建筑工程的整體質量以及進度，就需對其各個組成部分之間的關系有一個清晰全面的認識，從而為后期的工作開展奠定堅實的基礎。BIM技術的推行，需具備下列前提條件，要求每一個施工單位在工程開展的各個階段，都需給出一個通用的準則，并按照有關標準協同配合，每個施工單位都應該分享數字化模型，以增強單位間協同合作。

3.1 BIM技術能夠實現設計的智能化

智能化設計為當前我國建筑外立面幕墻工程設計中的重點發展方向，伴隨著我們國家科學技術的進步，智能化設計更能適應我們現代建筑工程發展的需要，此外，智能化也一定會成為今后現代化建筑工程的必然發展趨勢。因此，我們必須要加強對于建筑行業的研究力度，只有這樣才能不斷推動我國現代化建設事業的快速發展。將三維立體技術運用到BIM技術當中，BIM技術和三維立體技術是以三維建模為手段，科學設計和建造建筑外立面幕墻，BlM技術能使有關建筑設計人員自動獲取與建筑有關的所需數據和圖形，這樣才可以更好的促進我國建筑外立面幕墻的設計效果，以及建筑整體的設計質量，這也是BIM技術應用于中國現代化建筑最突出的優點[1]。比如BIM技術能夠使我們在建筑外立面幕墻設計的模型構建，如果覺得大樓某處設計不科學、不合理就要加以改造，運用BIM技術，則可以讓系統自動按照以往改造內容改造其他建筑設計，便免去了設計人員將有關設計對象一一進行改造的繁瑣，還可以很好的避免修改對象漏掉，所以,BIM技術可以極大地促進建筑外立面幕墻設計效率和整體設計質量的提高。

3.2 BIM技術能夠使設計可視化

我國建筑工程始終以安全為重，人民群眾生命財產安全和建筑工程施工質量之間存在著千絲萬縷聯系。所以說建筑外立面幕墻對于建筑施工來說具有非常重要的作用，它不僅可以為人們提供良好的居住環境，同時也能給人們帶來更加舒適、美觀的生活環境。要采取科學，合理的設計，同時還要采取施工手段，建筑物外立面幕墻的施工建設，從而更好的保證建筑外立面幕墻施工的質量，提升了建筑外立面幕墻整體安全性能，才能避免后期返工。將BIM技術運用于國內建筑外立面幕墻設計的時候，利用3D圖形可反映項目的實體，以期能使大家在設計的過程中更能找出其中的誤區和不合理性，我們能用3D圖形模擬出建筑工程的實體，從而能夠較好的對建筑外立面幕墻設計進行直觀的展示，此外，建筑外立面幕墻設計中，我們也可借助BIM技術來模擬展示現場施工流程，這就能夠較好的確保建筑項目施工標準制定的科學性，更好的提高外立面幕墻建設的科學準確性，提高建筑項目整體安全性。

4 BIM技術在外立面幕墻設計上的實際運用

4.1 利用BIM技術設計曲面

開展建筑外立面幕墻設計工作時，設計人員在進行建筑外立面幕墻曲面設計時，常會碰到，由于曲面設計的理論性強，從而對建筑外立面幕墻設計造成極大困難。為了提高建筑外墻體面幕墻曲面設計質量，需要相關工作人員加強研究力度，將現代計算機技術引入到建筑外裝修面幕墻曲面設計當中去。BIM技術的三維功能，能夠很好的解決我們這個設計難題，三維功能能夠按照建筑外立面幕墻曲面的設計思路來模擬建筑，在遵循建筑設計意圖的前提下，運用BIM 軟件對表皮進行了優化，首先消除了原模型中的部分突變缺陷，使得造型更加順滑，提升了整體美觀度。其次基于施工高效和材料可生產性，對分格進行了優化調整，將無法生產的面板進行了分格優化，使得抽象設計理念得以展現，有利的保證了工期和整體效果。

4.2 利用BIM技術建立幕墻系統模型

利用BIM技術，能夠直觀地展現建筑外立面幕墻實體，能較好地讓設計人員對建筑外立面幕墻系統進行建模工作。因此，在進行建筑設計之前就應該做好建筑外立面幕墻建模工作，為后期的建筑施工打下堅實的基礎。我們也可以將BIM技術運用到建筑三維模型中，快速建立建筑模型，三維模型還可用于碰撞檢查，這就能夠讓我們及時發現建筑中出現的各種問題，并針對發現的問題，采用了科學有效地方法加以解決，從而較好的保證建筑工程整體施工質量，提高工程效率。

4.3 將BIM技術用于深度建模

建筑外立面幕墻設計要取得成功，關鍵一步是進行深度建模，深度建模又是BIM技術施工方式。通過深度建模可以有效提高幕墻工程的質量，減少不必要的浪費。在深度建模時，設計人員可以使用BIM技術對建筑物進行建模，繪制節點圖等。在建立了三維立體模型后，還可以根據實際需要將其轉化為二維平面圖或者施工圖文件。幕墻制作公司在制作幕墻的同時，一定要根據自動建模的圖紙數據，嚴格做好幕墻的制作和現場的安裝工作，從而較好的滿足了建筑外立面幕墻外形設計的要求[3]。

4.4 將BIM技術運用于信息模型的建立

建筑外立面幕墻設計過程中，信息模型的創建同樣具有十分重要的意義，形成信息模型。傳統的商務核算工作中，商務人員以設計圖紙為依據進行商務統計、測算和匯總，卻往往因為設計圖紙不完整、圖紙表達不清楚、圖紙相互矛盾或者不同人員對圖紙的理解不同而產生分歧，也會因為商務人員的錯算、漏算而產生爭議，這種情況在異形項目商務核算中尤為明顯，施工單位的商務人員和審計咨詢單位的商務人員經常達不成一致，導致項目結算工作無法推進。而設計階段采 用BIM模型的項目很好解決了這種問題，BIM模型可以完整、準確的包含工程量、材料規格、使用部位、使用含量等信息并直觀展示給相關人員，BIM軟件可以自動快速導出商務人員需要的信息，避免了漏算、錯算的情況發生。以BIM為基礎的商務核算工作減少了對人的依賴，不僅減輕了商務人員的工作負荷，而且能夠快速完成成本管理或者結算工作。

5 結語

BIM 技術以其三維可視化、信息化的先進技術優勢，貫穿方案設計、施工深化、數 字化加工和施工落地的全過程。從整體造型到細部選型，再到內部構造及加工制作，在 包括造型優化、曲率分析、參數化設計、輔助輸出二維圖、錯漏碰缺協調、模型節點深化、數字化加工和可視化指導安裝等應用中，都體現了極大的價值。BIM技術的運用，可以較好地解決設計人員設計過程中遇到的種種難題，BIM技術也可以模擬建筑的整體，并且可以排除很多設計上的阻礙，BIM技術可以降低設計人員的繁重勞動，這樣才能夠使設計人員展現出最為完善的建筑工程設計。