基于BIM技術(shù)的幕墻工程施工技術(shù)研究

呂 晰 譚禹波

中國建筑裝飾集團(tuán)

基于BIM技術(shù)的幕墻工程施工技術(shù)研究

呂 晰 譚禹波

中國建筑裝飾集團(tuán)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平的提高、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念的革新以及施工技術(shù)的進(jìn)步，建筑幕墻從單一化、規(guī)整化向多元化、復(fù)雜化發(fā)展。建筑師們?yōu)樽非螵?dú)特的建筑效果，不再滿足于規(guī)整、中庸的設(shè)計(jì)，而是憑借天馬行空的想象，在實(shí)現(xiàn)其使用功能的前提下，張揚(yáng)每棟建筑物的個(gè)性。建筑幕墻是建筑的外衣，其將建筑美學(xué)、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)等因素有機(jī)地統(tǒng)一起來。如今，各種材料、結(jié)構(gòu)形式的幕墻已遍布全球，幕墻建筑已成為氣派、高雅、具有時(shí)代感的代名詞并且成為現(xiàn)代化大都市的重要標(biāo)志與顯著特征。

BIM技術(shù)；幕墻工程；施工技術(shù)；研究分析

1 引言

近年來，伴隨工程信息化程度的不斷提高，3D建模技術(shù)、三維掃描、BIM技術(shù)開始在建筑領(lǐng)域中滲透。玻璃幕墻工程作為建筑工程的一個(gè)重要分支，以往在施工過程中，由于受技術(shù)水平的限制，其模型建立往往缺乏適用性與有效性，且數(shù)據(jù)采集、整理與分析低效，難以為工程方案設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)信息。而BIM技術(shù)的引入，使得施工圖紙、模型構(gòu)建與分析更加直觀清晰、精確。因此，研究這種技術(shù)在玻璃幕墻工程中的應(yīng)用非常重要。

2 BIM技術(shù)概述

BIM是Building Information Modeling(建筑信息模型)的簡(jiǎn)稱，1975年，喬治亞理工大學(xué)的Chunk Eastman教授創(chuàng)建了BIM理念，到現(xiàn)在為止也引申出了很多的含義。BIM技術(shù)作為一種新興技術(shù)，在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中發(fā)揮著重要作用，能為業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工企業(yè)帶來巨大價(jià)值。BIM打破了流程、專業(yè)、行業(yè)之間的壁壘，使這些趨同協(xié)調(diào)與一致，使得設(shè)計(jì)思維的開放程度跨越了一大步。雖然BIM在我國建筑行業(yè)的發(fā)展推廣過程中還存在很多問題，但是隨著國家相關(guān)政策的出臺(tái)以及政府有關(guān)部門的支持與引導(dǎo)，BIM技術(shù)將得到快速發(fā)展，被建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用。

3 BIM技術(shù)在幕墻施工中的應(yīng)用分析

3.1 在深化設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，異形空間以及表皮的設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)受到了人們普遍的歡迎。特別是在幕墻設(shè)計(jì)中三維曲面的應(yīng)用。由于三維曲面幕墻成本費(fèi)用較高，在一定程度上，限制了其發(fā)展。采用BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過采用BIM技術(shù)調(diào)整參數(shù)值以及邏輯公式，曲面可實(shí)現(xiàn)有理化，組合單元可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，不僅成本和施工難度降低，而且最終的效果也很美觀。結(jié)合BIM軟件與數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立“幕墻工程BIM信息系統(tǒng)”。這套軟件系統(tǒng)，一方面作為幕墻工程BIM信息的核心平臺(tái)，另一方面也為實(shí)現(xiàn)幕墻從設(shè)計(jì)、備料、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、到維護(hù)的全過程提供應(yīng)用功能?；贐IM模型完成施工圖綜合會(huì)審和深化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工的協(xié)調(diào)。

3.2 施工流程優(yōu)化——4D施工模擬

通過4D施工模擬可以實(shí)現(xiàn)對(duì)幕墻施工流程的優(yōu)化，主要表現(xiàn)在：①將實(shí)際施工進(jìn)度計(jì)劃與模型結(jié)合在一起，在Navisworks軟件中，通過可視化的形式表達(dá)施工進(jìn)度，輔助確定施工方案合理性．②可以對(duì)幕墻構(gòu)件的安裝順序給予精確定義，分析每日工作進(jìn)度．也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度，與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比分析，判別完成比例，分析對(duì)總工期的影響，進(jìn)而調(diào)整下一階段的安裝進(jìn)度，如圖1所示。

3.3 通過Revit軟件建立模型，完成整個(gè)工程的碰撞檢測(cè)

根據(jù)檢測(cè)任務(wù)的需要，在選定的碰撞檢測(cè)軟件平臺(tái)中導(dǎo)人完整的參數(shù)化幕墻BIM模型，選擇幕墻系統(tǒng)內(nèi)不同的模型構(gòu)件、類型或范圍，對(duì)待檢模型進(jìn)行內(nèi)部碰撞檢測(cè)也可以將不同專業(yè)、不同施工段的模型整合，形成一個(gè)分層次、符合工作任務(wù)需求的階段性或最終整合的任務(wù)BIM模型進(jìn)行外部碰撞檢查在數(shù)據(jù)誤差在范圍內(nèi)的，則需要重新調(diào)整建模參數(shù)的數(shù)據(jù)將對(duì)模型進(jìn)行修正及更新；如碰撞容許誤差在限制范圍內(nèi)，則通過檢查如圖2所示。

3.4 施工進(jìn)度計(jì)劃的編制

圖1 多視圖查看施工模擬

圖2 碰撞檢查

施工進(jìn)度計(jì)劃是控制進(jìn)度的重要文件，在編制時(shí)需考慮下面幾個(gè)方面:首先是資金、材料以及人力等因素；其次，確保施工工序正確；再次，考慮周全，防止漏項(xiàng)；最后與其他專業(yè)施工錯(cuò)開。然而在編制的過程中，受各種因素制約，編制成的施工進(jìn)度計(jì)劃難免會(huì)出現(xiàn)一些問題，而借助BIM技術(shù)進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃的編制可以有效避免出現(xiàn)漏項(xiàng)，保證了正確的工序，避開同其他專業(yè)交叉施工；利用BIM技術(shù)可以清晰的了解各個(gè)階段資金以及人力需求情況。

3.5 虛擬裝配

近幾年以來，隨著單元式幕墻的板塊是在車間加工和組裝，所以現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須要掌握幕墻不同立面、不同層高、不同類型的板塊才能與現(xiàn)場(chǎng)的施工區(qū)域一一對(duì)應(yīng)。基于BIM技術(shù)完成幕墻的深化設(shè)計(jì)后，單元面板、龍骨框架、非常規(guī)型材這類構(gòu)件都可以依據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)劃進(jìn)行唯一的編碼，裝配出整體建筑的幕墻模型，而可提取數(shù)據(jù)產(chǎn)生料單料單中對(duì)每根構(gòu)件都有唯一的編號(hào)，通過編號(hào)下料加工、管理材料堆放，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)單元模板圖快速拼裝單元。同時(shí)，也可以在幕墻的板塊內(nèi)注明加工、運(yùn)輸、安裝的方向和順序信息等信息，幫助施工單位更好更快的進(jìn)行施工。也可以采用BIM手段進(jìn)行幕墻預(yù)裝配，從而可以合理地安排幕墻施工計(jì)劃和安裝工作順序，科學(xué)地規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地，合理安排施工工期，提高安裝質(zhì)量，減少多工種同時(shí)作業(yè)容易發(fā)生的窩工現(xiàn)象。進(jìn)而生成進(jìn)度視頻，幫助和指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工情況。

4 結(jié)束語

幕墻工程全生命周期中應(yīng)用BIM系統(tǒng)作為良好的信息溝通平臺(tái)，有效的將業(yè)主方、設(shè)計(jì)方和建造方等緊密結(jié)合。通過全過程和集成化的管理環(huán)境，應(yīng)用BIM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑幕墻工程信息的連續(xù)及實(shí)時(shí)應(yīng)用，從而顯著提高工程質(zhì)量和效率，大量減少工程隱患和現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)誤，對(duì)確保項(xiàng)目的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性有著重要的意義。武漢綠地中心主塔樓外幕墻專業(yè)工程BIM系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)推動(dòng)BIM技術(shù)在我國幕墻行業(yè)中的應(yīng)用有很大的引領(lǐng)和示范作用。

[1]梁少寧.基于BIM的幕墻工程集成化應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2015.

[2] 劉珩.BIM技術(shù)在上海中心大廈外幕墻工程中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，05：79-87，97.