基于BIM技術的單元幕墻深化技術研究

李蓓，陳炳任，李幸清，鄭志成，鐘依祿

摘 要：依托單元幕墻項目，開展基于BIM技術的單元式幕墻深化技術研究，對幕墻深化設計中的施工圖和下料兩個核心內容應用BIM技術。研究結果表明，該技術基本能夠完成傳統二維設計的工作內容，包括材料下單、施工圖和加工圖的生成工作，并從中總結出幕墻模型建立標準、材料編碼標準，推動幕墻深化設計數字化轉型升級。

關鍵詞：單元式幕墻；BIM；模型提料；施工圖

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）10-0104-03

0 引言

單元式幕墻是展現高層建筑外立面效果的不二選擇。但單元式幕墻深化技術由于構造和圖紙表達復雜的原因，經常因為提料繁瑣、重復改圖的問題而詬病，容易導致下錯料單、延誤工期等問題。因此，對單元式幕墻深化技術進行改進一直是從業人員的難題，也是幕墻行業數字化轉型的契機。

在設計方案階段，借助BIM可視化設計的特點，快速搭建BIM模型和進行復雜節點施工模擬，可直觀地展示幕墻設計方案的合理性和施工的可建造性，為設計方案決策提供技術支撐[1，2]。在深化設計階段，通過對BIM的可視化裝配以及與不同專業的碰撞檢查的方式，有利于提前發現設計方案的問題，提升設計質量[3]。在專業協同方面，與各專業模型整合在一起，方便展示建筑效果與發現碰撞問題[4，5]。在幕墻深化設計技術核心中的出圖和提料兩方面，BIM技術在其中都有著相應的應用。BIM軟件的構件具有聯動性，只要建模方法正確，可以很方便地借助軟件中的物料統計表完成模型提料的工作[6]。

基于BIM技術的幕墻深化技術，借助實際幕墻項目試點運行，研究通過一套幕墻模型，可完成基于BIM模型的模型提料和施工圖繪制的幕墻深化設計工作。并以此為基礎，可建立基于BIM技術的單元式幕墻深化設計技術標準和重要流程，助力BIM技術在建筑幕墻行業中的推廣應用。

1 傳統深化設計

傳統幕墻深化設計過程中，幕墻深化方要先了解項目的設計需求，并收集相關設計資料，展開內部評審會，對有疑問的部分向設計院提疑，沒有異議則可以展開深化設計工作。在幕墻深化設計工作完成后，展開內部深化設計評審會，并對其進行檢查，沒有問題就可以進行施工藍圖的制作和材料下單。

當前的幕墻深化流程是基于二維軟件產生的，鑒于二維軟件圖面表達存在一定不足，導致圖紙中的各部分是割裂的。在遇到設計變更或者方案調整的時候，一方面需要修改大量圖紙內容，徒增工作量，另一方面因為二維圖紙信息無法與物資、商務、項目等系統進行聯動調整，繁多的修改也容易導致圖紙信息與材料清單容易發生偏差，從而造成材料采購成本突增。

2 基于BIM的深化設計

基于BIM的幕墻深化設計技術的工作需要BIM設計師，將自身提升至項目管理的角色中，主動介入方案設計、成本概算、施工建造等項目階段，并運用BIM技術為項目管理決策提供數據支持。梳理BIM的幕墻深化設計技術中重要的工作標準和流程，可為后續幕墻數字化設計轉型升級工作提供借鑒思路。

2.1 基于BIM的深化設計工作流程

基于BIM技術的單元幕墻深化設計技術中，核心主體是準確的幕墻模型。關鍵是通過軟件的關聯性，將模型數量和模型輪廓批量自動導出，讓設計師可以聚焦于設計方案和內容審核上。由于BIM軟件的關聯性，構件項目信息、模型的數量統計表、型材加工圖等導出物，都可以通過對模型的一次修改完成全局的調整，從而降低工作量。

根據需要交付的設計成果和模型階段要求不同，可以將幕墻模型分成管理模型、提料模型和加工模型3種類型，3個模型精細程度依次遞增，但都歸屬于同一事物在其生命周期內的不同表現樣式，具有底層邏輯的一致性。當設計方案調整后，便可以直接修改對應階段模型，然后自動更新對應的型材明細表、施工圖和型材加工圖等模型導出物，從而達到減少工作量的效果。基于BIM的幕墻設計深化流程如圖1所示。

2.2 BIM提料

BIM提料是指通過幕墻模型導出符合商務要求的物料清單表，在技術層面上，Revit軟件中明細表可以輕松實現，但是其中涉及建模標準和字段信息卻是關鍵。前者確保構件的幾何信息準確無誤，后者保證構件的商務、加工、裝配等信息正確，兩者通過構件族融合成建筑信息模型，通過編碼將具有的字段信息的準確模型匯總、分析，才能準確地實現BIM提料。

通過與設計、商務、物資、加工和項目等生產部門充分溝通交流后，明確了單元式幕墻模型中需要體現的信息和信息名稱，制成幕墻模型信息總表。在幕墻構件建立后將型材的項目信息進行錄入，單元板塊的項目信息可以根據項目實際進度情況完成階段錄入，或后期在BIM管理平臺錄入。

2.3 BIM出圖

幕墻深化過程中，需要出具的圖紙有幕墻施工圖和型材加工圖，分別為幕墻安裝施工、型材加工的參考依據。在基于BIM的深化設計工作流程中，幕墻施工圖由提料模型導出，型材加工圖由加工模型導出。這種情況下，圖紙內容是由模型生成的，幕墻深化人員則可以聚焦于模型創建和圖紙審核中，減少工作量。

3 實際應用

3.1 工程概況

順泰中晟大廈位于龍華區大浪街道華榮路與龍觀西路交匯處，包括1棟A座33層產品研發及辦公，1棟B座為26層公寓及配套裙樓以及3層地下室組成。中晟大廈幕墻項目效果圖如圖2所示。

幕墻設計范圍包括順泰中晟大廈A座33層產品研發及辦公的幕墻工程，幕墻系統種類有單元式玻璃幕墻、金屬板幕墻、洞口+玻璃幕墻系統（避難層）等，共計約2萬m2。其中按照總承包要求，全專業全范圍應用BIM，幕墻施工范圍即為BIM設計范圍。中晟項目的主要特點是沒有復雜的曲面造型，整棟塔樓都是規整的單元式幕墻，這給單元式幕墻數字化設計加工路徑和標準的探索提供了極大的便利。

3.2 模型提料

Revit主要功能是完成材料下單和對接項目數字化管理平臺，因此提料模型的精度可以滿足材料套裁即可。由嵌板定位標準和設計方案搭建2～21層幕墻LOD300模型，幕墻提料模型建立如圖3所示。在設計配合方面，在建模過程中，通過可視化裝配方式發現設計問題，通過提疑的方式向設計方反應問題。在設計方案確定后，經圖模審查后，提交審核報告，以便深化設計，提升設計質量。

在完成提料模型后，根現場進度按批次導出主要型材的明細表，快速統計主材的種類、個數、規格，協助主設完成主材采購單的制作，數據核查，有利于提高效率，降低設計師的工作量。在商務配合方面，結合項目商務所需材料的種類、名稱、算量方式等內容，匯編成冊，統一數據底層格式。通過模型導出數據進行核查比對，有利于降低商務工作量，詳細把控項目過程成本。

3.3 模型出圖

在LOD300的下料幕墻模型搭建完成后，可以根據需要劃分出需要導出圖紙的幕墻范圍以及相應的施工圖紙。

模型出圖的另一方面是指根據加工模型完成加工圖紙的導出和模型加工。在型材加工階段，加工模型需要達到機床加工精度，對于模型型材的長、寬、孔位等尺寸精度具有更高的要求，如圖4所示。

在完成加工模型的建立后，一方面通過自動出圖插件完成型材加工圖和組裝明細表的導出，以便工人查看和檢查；另一方面將加工模型進行格式轉化，導入加工廠數控中心進行刀具加工路線的編程，對接機床進行型材二次加工。根據導出的加工圖對構件成品進行檢查，再依據組裝明細表完成整樘幕墻單元的裝配。

4 結束語

中晟項目單元式幕墻數字化設計、加工路徑和標準的探索，驗證了基于BIM技術的幕墻深化技術可行性，可以得出以下結論：①通過BIM深化設計的方式，可以實現單元式幕墻深化設計加工一體化的工作路徑。②基于BIM技術的幕墻深化設計中，根據幕墻建立標準完成的模型，可以完成模型算量，按批次導出物料清單表，在對接BIM平臺后也能實現型材線上下單。借助出圖的插件可以自動批量導出型材加工圖，BOM組裝明細表。

參考文獻

[1] 齊寶庫，李長福.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題研究[J].施工技術，2014，43（15）：25-29.

[2] 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.

[3] 劉翔，魏林濤，朱敏，等.基于BIM技術的自由曲面鋁板幕墻施工項目中的應用分析[J]. 智能建筑與智慧城市，2022（6）：105-107.

[4] 王斌，王麗.BIM技術在幕墻結構施工過程管理中的應用研究[J].建筑技術，2017，48（4）：417-420.

[5] 程希奇，李蓓，陳炳任，等. BIM技術在襄陽東站幕墻項目中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2020，12（6）：12-19.

[6] 陳炳任，邱繼衠. BIM融合工業數字化的創新技術在幕墻出圖提料中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2019，11（3）：81-88.