BIM技術在公共建筑幕墻工程中的應用研究

鄭征

摘 要：隨著當前經濟水平的迅速發展，建筑幕墻的相關設計方式和理念也在不斷創新，建筑幕墻整體工程已經逐漸由原來的整齊化和簡約化向復雜化和多元化發展。BIM技術屬于一種集協調化和可視化為一體的模式和系統，被廣泛應用于建筑行業中。為了進一步探究BIM技術應用于公共建筑幕墻工程的實踐路徑，簡單闡述了BIM技術概況，重點分析了BIM技術的信息化管理和具體應用，希望能為有關人員提供參考。

關鍵詞：BIM技術；公共建筑；幕墻工程

中圖分類號：TU767? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）07-0015-03

0 引言

公共建筑幕墻工程包含有多項施工環節和活動，屬于建筑工程中的關鍵組成部分。現階段，公共建筑整體結構形式越來越復雜，特別是對于建筑的美觀程度、室內舒適程度以及使用功能等有較高要求，使得幕墻工程也逐漸變得復雜。BIM技術屬于新型的一種工程管理模式和設計方法，由于其具有較高的效率而被廣泛應用于公共建筑中的不同階段，它能夠在一定程度上提升施工的整體效率，確保成本降低并且按工期完成要求。

1BIM技術概況

1.1 BIM技術概念

BIM技術也被稱為建筑信息模型，是立足于三維虛擬技術之上的一種數字信息技術。將BIM技術合理應用于公共建筑工程的各個環節中，能夠實現工程在運營維護、施工、規劃設計等階段的全過程信息化管理。BIM技術實質是以信息技術作為基礎優勢，借助數字模型來智能化管理建筑工程，使得工程的質量和效率得到不斷提升的同時，促進施工成本進一步降低，以此促使工程建設的整體質量實現質的提升，從而使得建筑行業實現可持續發展。

1.2 BIM技術特點

在公共建筑的幕墻工程中引入BIM技術，主要是由于該技術有著模擬化、協同化、智能化以及可視化等優點。BIM技術能夠以建立模型等形式來將建筑物實體清晰呈現，幫助設計者對建筑物的特性和構造有一個直觀的了解，并在建筑幕墻的實際安裝中能夠以此為依據設計相關圖紙，讓工程實際與設計內容相符合。

運用BIM技術所設計出來的圖紙比平面圖紙更立體，能夠避免因為圖紙模糊而遺漏重要項目信息。在公共建筑中應用BIM技術來對幕墻進行干預，通過多維、三維等形式將建筑預期的效果進行呈現，用戶能夠對建筑項目有一個初步的了解，并與用戶需求相結合來優化調整設計方案。建筑幕墻BIM的應用如圖1所示。

利用BIM技術能夠建立起一個互動平臺，可以在一定程度上實現跨部門溝通，促進各部門協同合作的效率進一步提高。BIM技術還具有一定的模擬性，能夠對建筑幕墻工程進行模擬分析。如在施工前，對工程預期效果、施工進度以及施工流程進行有效模擬，以為項目方案的設計優化提供數據參考。還可以在設計環節或者施工環節模擬工程中可能出現的問題，并有針對性地采取相應措施來管理和控制施工成本、進度以及質量[1]。

1.3 BIM技術的應用核心

BIM技術屬于建筑工程智能化和數字化的一種表示，能夠將其用于建筑物的運營、建造、規劃以及模擬中。該技術旨在提升協作水平的同時，促進行業生產率的增長，其能夠給建筑行業的相關流程以及組織碎片化等帶來顯著改善。

現代化的公共建筑幕墻設計有獨特的造型，常常出現不同形式的外表皮，因此對于龍骨結構也有較高的穩定性要求。在現場安裝鋼結構過程中還需要綜合沉降量等相關因素進行考慮，準確定位結構，同時由于公共建筑有較大的機電系統體量，其管線的整體布置較為復雜，再加上建筑外形并不固定使得管線的排布難度進一步加大。

BIM技術在幕墻工程中主要體現在建造過程、結構輔助設計以及形體表現等方面[2]。利用BIM技術還能夠展開橫向支撐、箱型桁架建模，通過三維形式來對檁條坐標點進行獲取，在施工過程中借助全站儀來對空間展開精確定位，以此實現檁條結構層精確安裝的目的。在BIM參數和掃描復測的基礎上，將其與模型數據和玻璃幕墻相結合進行加工和生產，可以在一定程度上提高玻璃容差和幕墻龍骨的精準度。

公共建筑幕墻的工程相對龐大，在此過程中涉及方方面面。在對公共建筑幕墻進行三維管線的綜合設計過程中，可以通過BIM技術來進行干預，在BIM技術的輔助下，可以展示出相應模型，旨在對建筑幕墻的整體狀態進行模擬，其整體三維矯正的過程有著較高的準確性和科學性。在此過程中，按照傳統方式進行設計就會暴露出很多問題，主要表現為工程項目關聯性和規范性相對較差，且屬于專業性的整體空間高度并不吻合，和專業配合度之間也缺乏緊密聯系。應用BIM技術可以最大限度減少理論和實際之間存在的不合理偏差問題，同時保證科學性、準確性。如果想要進一步修改模型參數，僅僅只需要略微改動以下系統模型，就可以進一步修改實時關聯的各項參數，從而保證設備參數的系統性和準確性。

2 BIM技術在公共建筑幕墻工程中的具體應用

2.1 幕墻建模

BIM技術在公共建筑幕墻工程中最重要的一個環節就是材料建模，若在施工之前準備好建模工作，就可以直接借助BIM技術來展開后續操作。合理借助BIM技術完成建模工作，按照鋼結構要求來對施工圖紙進行設計并對三維節點展開放樣。一般情況下，建模所用的軟件有很多，但是要按照工程要求來合理進行選擇。

在建模過程中若以嵌套式為主要形式，通常需要考慮使用的材料，在此過程一般采用的軟件為Revit等。借助此類軟件進行材料建模，Revit軟件能夠通過面或者點的形式展開建模，同時還能夠事先對幕墻施工期間所涉及到的不同材料進行處理，并通過一系列程序完成材料建模[3]，比如尺寸、材質、控制件等操作，能夠在一定程度上精確施工數據。

嵌套族指的是在同一單元幕墻中將不同的族進行鑲嵌，若當前為結構幕墻，那么完成結構建模之后就能夠繼續進行幕墻建模。這是一種相對較為簡單的方法，若是幕墻結構屬于較為復雜的形式，就要按照規格以及其他相關因素生成基礎嵌套族，從而完成材料的一整套建模工作。

幕墻建模需要在全部材料建模均完成后方可繼續開展。在幕墻建模初期，該項目的相關人員需要對模板進行統一處理，模板處理完成后，將CAD版軸網以及幕墻剖面圖和立面圖導入，再繼續將材料模型進行導入，就可以處理幕墻剖面圖和立面圖。設計人員還需要深化圖紙設計，深入分析并研究圖紙之后將其不明確或者缺失的地方標出。在幕墻設計環節，要想實現鋼結構的制作加工會有一定的難度，而借助BIM技術來優化圖紙，就會最大程度地降低鋼結構制作和加工難度。在設計前，需將圖紙中的缺陷和不足找出來，借助鋼結構制造和加工來建立BIM平臺，再以BIM技術將鋼結構中不同環節展開可視化操作和處理，如鋼結構中常見的螺栓、材料等相關問題。將這些問題處理完成后，就可以借助計算機技術模擬出鋼結構的構件，待一切準備就緒后就能夠生成鋼結構設計加工圖紙，以此可以用來當作后續玻璃幕墻的參考材料。BIM技術在幕墻設計中的應用如圖2所示。

2.2 BIM技術在公共建筑幕墻設計中不同階段的應用

2.2.1 在設計規劃階段的應用

在規劃過程中需要綜合分析本次公共建筑項目，深入了解項目當地的地形、氣候等條件，全面掌握工程預期收益、成本預算以及結構主體的設計。隨后立足于經濟和技術兩方面來對項目進行可行性分析。可以借助BIM技術來分析項目地貌地形，以此建立一個初期的模型，再初步分析項目地環境，由此制定一份合理的規劃方案，并綜合一些有關因素來訓責最佳方案。

此外，在設計過程中，可借助專業的建模軟件將項目預期效果進行直觀展示。不同專業的設計師利用BIM模型完成溝通工作，能夠在一定程度上縮短設計后期周期。

2.2.2 在施工階段的應用

在公共建筑幕墻施工過程中，需要將原定的設計方案完全呈現出來。此時就要保證所有資料和施工圖紙數據是完整且精確的。借助BIM技術能夠最大程度地保證實際情況和模型基本相符。在建模過程中需要仔細審核設計圖紙，以減少后續施工出現的變更次數。在整體施工之前要做好安全交底、技術交底以及技術準備等工作，確保建筑幕墻工程能夠順利推進。在施工前可借助BIM技術來對施工流程進行模擬，對施工設計方案進行優化，促使施工過程中不同環節工作人員均能夠實現協同合作。這不僅能夠使得工程的安全性和精確性得到提高，還能夠進一步縮短施工的整體周期，促進施工成本進一步降低。此外，BIM 技術用于工程計量過程中，可以給物資人員以及商務等節約一定的時間，且數據會隨著技術方案和設計需求的變化而產生改變，保證了數據實時更新與前后方案中的數據比對有效性。

2.2.3 在維護和運營階段的應用

在公共建筑幕墻工程完成以后，科學合理的維護和運營能夠進一步提高工程項目使用壽命，給建設單位帶來經濟和社會雙重效益。借助BIM技術能夠實現項目整體的動態可視化管理，使用BIM運營維護和模型來準確定位幕墻的位置，有利于及時發現幕墻工程中最常見的問題，精細查詢設施設備的資料和維護清單。按照基礎數據有針對性地制定維護和檢修計劃，實現預警分析、設備管理以及信息查詢等高效管理，促進運用管理水平進一步提高。

3 施工過程信息化管理

3.1 布置三維場地

以往對于公共建筑幕墻工程的場地布置，均是由現場工作人員結合自身經驗并按照CAD平面圖完成的。但是因為圖紙屬于二維平面圖，在一定程度上缺乏縱深布置水平，所有很難及時發現場地在布置過程中出現的問題。

利用BIM技術來合理優化施工場地，能夠有效解決施工設備出現運輸路線沖突或者搬運時間過長等問題。在實際操作過程中，可以借助三維場布軟件來對場地進行布置，再與公共建筑項目的實際情況相結合，在BIM軟件中導入二維圖紙，與施工經驗和地質情況結合來進一步確定基坑的實際開挖深度，以此來建立一個三維的結構模型和基坑模型。在幕墻材料加工區和堆放區布置三維場地過程中，需要按照加工機械等比例完成建模規劃，立足于BIM技術可模擬性和可視化的特點，按照道路紅線來科學調配材料整體運輸線路，模擬幕墻材料的進場路線，可保證材料方便、快捷且通暢的運至現場。

在模擬進場路線和材料堆場的過程中，現場堆放材料的臨床場地布置要綜合貨車進退以及卸貨等因素考慮，同時還要方便材料垂直運輸和水平運輸。對施工區、辦公區以及生活區展開合理且科學的三維布置，能夠在一定程度上解決因不合理的場地布置而導致的施工現場混亂問題，有助于節約成本并縮短施工周期。

3.2 二維碼輔助構件施工

利用BIM技術在云平臺中導入幕墻的龍骨結構，能夠對模型信息進行輕量化瀏覽。鋼結構的構件在出廠之前，可以提取相關的模型數據并形成料單，生成一個自定義的構件二維碼，并在二維碼的模板中加入一些現場施工所涉及到的信息，比如驗收人信息、鋼結構出場或者進場時間以及材料的幾何參數等。在加工環節，每個龍骨構件均需要粘貼特定二維碼，方便工作人員精準定位每個構件的具體位置，以此提高精細化施工的效率。

4 結束語

公共建筑幕墻工程隨著社會和科技的發展已經在不斷實現高度透明化、信息化以及科技化，由此可以看出，BIM技術在公共建筑幕墻工程中具備一定的優勢潛力，特別在當下建筑行業迅猛發展的前提下，會有越來越多的建筑幕墻工程引用BIM技術，從而推動建筑行業實現高效可持續發展。

參考文獻

[1] 陳亮，王鳴，金舜杰，等.參數化BIM技術在復雜幕墻施工中的應用研究[J].建筑結構，2021，51（S1）：1239-1244.

[2] 林業文.BIM技術在異形曲面幕墻施工中應用——以建甌市博物館新建項目為例[J].福建建筑，2020（3）：122-125.

[3] 周肖飛，張世豪，唐干，等.埃及新首都CBD標志塔外幕墻工程BIM技術應用研究[J].土木建筑工程信息技術，2020，12（2）： 44-49.