淺談BIM技術(shù)在異形建筑幕墻中的應(yīng)用

李才睿

摘 要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展及社會(huì)審美觀念的轉(zhuǎn)變，越來越多的標(biāo)志性異形建筑走進(jìn)人們的視線。異形建筑幕墻的概念是相對(duì)于普通的平面建筑幕墻而言的。異形建筑幕墻首先應(yīng)該是建筑幕墻，有著幕墻的全部功能；其次是面板與結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑造型的要求產(chǎn)生了各種異形的變化，達(dá)到某種建筑藝術(shù)效果的幕墻。BIM的出現(xiàn)改變了現(xiàn)有建筑生命周期的傳統(tǒng)工作方式，也改變了中國(guó)建筑業(yè)現(xiàn)狀的發(fā)展趨勢(shì)。BIM作為一種先進(jìn)的工具和工作方式，非常符合目前我國(guó)建筑業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：BIM；異形；建筑；幕墻

1 前言

當(dāng)前我國(guó)的建筑行業(yè)得到了十分迅速的發(fā)展，同時(shí)建筑的建設(shè)水平也有了非常顯著的提升，建筑的形式也比以前更加的復(fù)雜，對(duì)技術(shù)的要求越來越嚴(yán)格，在當(dāng)今的建筑施工過程中，建筑幕墻得到了十分廣泛的應(yīng)用，而異形建筑的幕墻施工存在著一定的難度。傳統(tǒng)的二維軟件已經(jīng)無法滿足異形建筑幕墻的設(shè)計(jì)、制作、安裝等要求，必須通過建三維模型去實(shí)現(xiàn)。因此，BIM技術(shù)走進(jìn)了異形建筑幕墻的視野。

2 異形建筑幕墻的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀

世界上著名的建筑采用了異形建筑幕墻，如杜拜帆船酒店、瑪麗蓮-夢(mèng)露大廈、布魯塞爾原子球博物館等等，造型獨(dú)特，氣勢(shì)宏偉。近年來，異形建筑幕墻技術(shù)在我國(guó)得到了飛速的發(fā)展，許多世界級(jí)難度的工程在中國(guó)人的努力建設(shè)下脫穎而出，上海世博會(huì)的藤條西班牙館、“科學(xué)航母”的廣東科學(xué)中心、“水晶石”的深圳大運(yùn)會(huì)館等都是中國(guó)異形建筑幕墻的經(jīng)典之作，彰顯了現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展方向。異形建筑幕墻的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)雖然從國(guó)外開發(fā)傳到我國(guó)，但目前我國(guó)的技術(shù)水平與國(guó)際水平還有一定的差距。產(chǎn)、學(xué)、研的合作開發(fā)形式將提升建筑幕墻行業(yè)的技術(shù)水平，近年來幕墻企業(yè)、高校、科研的研究報(bào)告表明創(chuàng)新技術(shù)將是推動(dòng)建筑幕墻發(fā)展的第一生產(chǎn)力。由于我國(guó)已設(shè)計(jì)建造了多個(gè)異形幕墻工程，經(jīng)過了大量的抗震實(shí)驗(yàn)和物理性能實(shí)驗(yàn)，對(duì)異形幕墻空間技術(shù)的規(guī)律進(jìn)行了探討和研究，構(gòu)造了未來建筑幕墻的核心競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品，使我國(guó)的異形建筑幕墻技術(shù)水平正在向強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)[1]。

3 BIM 技術(shù)在異形建筑幕墻中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)的概述

BIM起源于20世紀(jì)70年代，其代表一種共享的知識(shí)資源，是設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，也是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息。BIM 作為復(fù)雜建筑的解決方案已成一種趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)的建筑應(yīng)用技術(shù)從二維技術(shù)變革到三維信息技術(shù)，局部變更到全局跟進(jìn)都在計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)中直觀地體現(xiàn)，并將空間技術(shù)和時(shí)間結(jié)合起來，通過模型提前預(yù)知概念設(shè)計(jì)及施工建造中的誤區(qū)，保證建筑工程順利如期地竣工，而結(jié)構(gòu)工程學(xué)科發(fā)展的主要趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)技術(shù)人員必須沿著結(jié)構(gòu)的“生命周期”針對(duì)可靠性和耐久性進(jìn)行全面地分析。同時(shí)，BIM 的參數(shù)模型不只是局限于建筑構(gòu)件的物理屬性，也包含整個(gè)項(xiàng)目生命周期所有的動(dòng)態(tài)信息。BIM 的運(yùn)用無疑是建筑界的工業(yè)改革。目前，建筑幕墻工程信息將對(duì)整個(gè)建筑工程周期乃至整個(gè)建筑物生命周期都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。對(duì)這些信息利用并且處理得好，就能夠節(jié)省工程的開支，縮短工期，也可惠及工程后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。鑒于此，BIM技術(shù)應(yīng)在建筑幕墻行業(yè)大力推廣。而 BIM—建筑信息模型，從二維圖紙到三維設(shè)計(jì)的革命，是一次真正的信息革命[2]。

3.2 BIM技術(shù)對(duì)復(fù)雜幕墻的預(yù)制裝配應(yīng)用

幕墻的施工技術(shù)多采用工廠的預(yù)制加工，施工現(xiàn)場(chǎng)的單元式或構(gòu)件式的拼裝過程。拼裝的過程中難度高。目前，BIM模擬并指導(dǎo)施工的技術(shù)多應(yīng)用在機(jī)電專業(yè)，正是因?yàn)闄C(jī)電專業(yè)同樣是安裝工程居多。利用BIM模擬施工可以有效地發(fā)現(xiàn)施工過程中的矛盾沖突，提前進(jìn)行施工方案的優(yōu)化，把問題消除于無形之中。BIM 介入預(yù)制異形幕墻，能夠保證項(xiàng)目全生命周期的順利完成。BIM通過參數(shù)化建模極大地提高工作效率，又能精細(xì)到曲面幕墻表皮的劃分，還可以減少預(yù)制幕墻的出錯(cuò)率。用BIM 做預(yù)制，使所有的構(gòu)件都能夠做到能量化、能準(zhǔn)確預(yù)估，那么將會(huì)給我們帶來無法估計(jì)的效益，也能保證最基本的施工安全問題[3]。

3.3 BIM技術(shù)對(duì)異形幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過BIM技術(shù)進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)，BIM模型中集成了數(shù)據(jù)信息，在施工模擬階段通過Navisworks軟件把信息模型同施工進(jìn)度信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，就形成了3D模型+時(shí)間維度形成4D施工進(jìn)度模擬，通過施工進(jìn)度的模擬可以直觀地看到施工進(jìn)度，調(diào)整施工進(jìn)度中不合理的地方。另外，可以通過施工進(jìn)度進(jìn)行精細(xì)化的施工步驟安排，合理安排施工組織方案。很多異形建筑都要尋找規(guī)律，找到一個(gè)可以定義的體量，用一段弧線生成好的邊界，再由邊界生成面，通過基于BIM 平臺(tái)的參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠精準(zhǔn)的劃分曲面幕墻表皮，計(jì)算出最合理的方案。然而，對(duì)于異形建筑項(xiàng)目的難點(diǎn)，例如采光頂部分，BIM 能對(duì)整個(gè)采光頂進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。由于圓中庭和橢圓中庭的尺度差異較大，被鋼結(jié)構(gòu)分隔成的玻璃大小各異，在后期施工時(shí)將耗費(fèi)巨大的成本。使用 BIM技術(shù)可以使采光頂曲面每塊玻璃盡量標(biāo)準(zhǔn)化，異型玻璃數(shù)量減少，可以大大節(jié)約成本，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的[4]。

3.4 BIM技術(shù)對(duì)異形幕墻施工中的應(yīng)用

異形幕墻施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅能夠發(fā)現(xiàn)因?yàn)樵O(shè)計(jì)失誤造成的誤差，也能夠發(fā)現(xiàn)施工工作面空間不夠，施工過程中因?yàn)槭┕ろ樞虿煌斐傻氖┕み^程中的施工碰撞，從而避免了施工過程中的返工、工期延誤等問題。避免了在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，板塊安裝尺寸誤差的不嚴(yán)格控制以及龍骨框架不精確的調(diào)整，減少了累積誤差較大現(xiàn)象的發(fā)生。此外，利用BIM技術(shù)合理制定維護(hù)計(jì)劃，從而提高運(yùn)營(yíng)與維護(hù)階段管理的效率并且降低維護(hù)成本。

3.5 施工界面的有序分割

幕墻工程與主體結(jié)構(gòu)工程及機(jī)電工程密不可分，如何劃分幕墻工程與其他專業(yè)施工的界面，提前排除碰撞沖突，避免產(chǎn)生工序混亂等問題一直存在。BIM技術(shù)的四維模擬工序?qū)⒛粔こ膛c整個(gè)施工進(jìn)度按照實(shí)際施工情況規(guī)劃區(qū)分，形成系統(tǒng)的工序及施工分區(qū)。幕墻工程應(yīng)該何時(shí)介入、何時(shí)開始加工制作、如何協(xié)助其他專業(yè)完成與幕墻單元的封口，BIM軟件都可以提供詳細(xì)的信息數(shù)據(jù)，作為各項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)溝通工具[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用BIM技術(shù)，推進(jìn)信息化管理，是幕墻企業(yè)主動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)變化、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。BIM以其參數(shù)化、可視化、協(xié)同效率高以及對(duì)項(xiàng)目全生命周期的影響得到了建筑行業(yè)市場(chǎng)的極力認(rèn)可，在美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了一定的水平。但是，在我國(guó)建筑幕墻的應(yīng)用還處于起步階段。雖然由于客觀條件的限制，BIM技術(shù)在未來異性建筑幕墻深化設(shè)計(jì)、解決現(xiàn)場(chǎng)施工碰撞方案、施工協(xié)調(diào)、施工預(yù)算和節(jié)能日照計(jì)算等方面的出色表現(xiàn)會(huì)逐漸展示出它的潛質(zhì)，在信息化程度越來越高的異形建筑幕墻行業(yè)，BIM 的發(fā)展和應(yīng)用的前景不可限量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬貴紅.異形建筑單曲變截面鋁板幕墻施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2016（3）：115～118+122.

[2] 彭俊，張春勃.異形建筑幕墻施工質(zhì)量控制的幾個(gè)問題[J].門窗，2015（12）：18～19.

[3] 王建國(guó).異形建筑幕墻施工質(zhì)量控制措施研究[J].建筑，2014（12）：92～93.

[4] 麥飛龍.異形建筑幕墻工程的分析模型與應(yīng)用研究[D].上海交通大學(xué)，2013.

[5] 馬錦明，王旭峰，張芹，徐偉.異形建筑幕墻施工質(zhì)量控制的幾個(gè)問題[J].建筑技術(shù)，2005（9）：698～700.