基于BIM技術(shù)在復(fù)雜幕墻工程施工階段的應(yīng)用

謝攀

摘 要：BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域，在工程設(shè)計、工程施工和工程項目管理領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用和實踐。尤其是近些年來，我國的工程建設(shè)速度發(fā)展，隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對建筑的功能性要求也越來越高，大型建筑和超高層建筑的出現(xiàn)恰好滿足了大眾的這種心理，如雨后春筍般林立而起，成為城市或地區(qū)的標志。這些建筑往往具有一個共同的特征，即運用幕墻結(jié)構(gòu)作為建筑的外形裝飾材料。幕墻結(jié)構(gòu)不僅能夠突出建筑物的氣質(zhì)，而且能夠?qū)⒔ㄖ⒚媾c功能完美統(tǒng)一，適合現(xiàn)代化建筑的需求。幕墻工程由工程設(shè)計、加工制造、施工安裝等一系列工序緊密相連，需要各工序間交叉配合與協(xié)調(diào)管理。但是，復(fù)雜的建筑外形和不完善的項目管理程序給幕墻工程帶來了很大難題。本文對BIM技術(shù)在復(fù)雜幕墻工程設(shè)計及施工中的應(yīng)用進行探討，并以工程案例作為說明。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；復(fù)雜；幕墻；工程；設(shè)計

1 前言

隨著國內(nèi)幕墻行業(yè)飛速發(fā)展以及人們對建筑美學(xué)的更高追求，建筑幕墻已逐漸向構(gòu)件多元、造型復(fù)雜的方向發(fā)展，為工程施工帶來了眾多難題。但由于BIM技術(shù)的引入，使復(fù)雜的工程問題簡單化。BIM在建筑工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為解決幕墻設(shè)計和施工過程中復(fù)雜方案的設(shè)計、材料表自動生成和施工現(xiàn)場指導(dǎo)復(fù)雜幕墻施工過程的主要工具。尤其是對于復(fù)雜幕墻的設(shè)計和施工，BIM技術(shù)的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢。BIM的資源整合能力、可視化的空間模型設(shè)計能力及工程協(xié)調(diào)能力給幕墻工程帶來了巨大幫助，推動幕墻行業(yè)向更高的層次發(fā)展。

2 幕墻的分類

幕墻并不屬我國的傳統(tǒng)建筑材料，隨著建筑高度的增加，對于建筑外立面的美觀等要求增多，于是出現(xiàn)了幕墻工程，利用幕墻來實現(xiàn)建筑外立面的美觀、保溫、隔熱等功能。目前幕墻的分類方法主要按照材料分類和按照施工工藝分類兩種。按照材料進行分類可以分為玻璃、金屬、石材、陶土四種；按照施工工藝分類可以主要分為框架式、半單元式和單元式三種[1]。

3 在復(fù)雜幕墻的設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

利用BIM技術(shù)可以給設(shè)計人員提供一個三維可視化的設(shè)計工具，通過BIM

工具來進行三維可視化的設(shè)計工作，有助于設(shè)計師在設(shè)計過程中更有畫面感，能夠在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)出碰撞沖突等問題。因為幕墻工藝對于施工過程中安裝的準確性要求更高，在幕墻的拼裝過程中，如果出現(xiàn)了施工圖紙錯誤的問題很容易造成幕墻材料浪費和施工工藝質(zhì)量問題。因此，在設(shè)計階段利用BIM三維可視化的設(shè)計優(yōu)勢，有助于減少這種因為設(shè)計師設(shè)計經(jīng)驗不足而造成的設(shè)計沖突。另一方面，幕墻的施工過程中參與的各方主體眾多，通常情況下，規(guī)模較大的幕墻工程設(shè)計主要由設(shè)計院、幕墻專業(yè)顧問、施工總承包方、幕墻施工企業(yè)四方參與完成，前三者負責(zé)技術(shù)的監(jiān)督、審批，施工圖深化設(shè)計的質(zhì)量控制則主要由施工企業(yè)負責(zé)。不同責(zé)任主體之間可以通過統(tǒng)一的BIM設(shè)計管理平臺進行審核校核的工作，可以實現(xiàn)信息的實時傳遞，減少因為信息溝通不暢造成的信息損失、信息浪費和信息失真現(xiàn)象[2]。

4 復(fù)雜幕墻施工階段中BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1 BIM三維協(xié)調(diào)

三維協(xié)調(diào)（3D Coordination）是利用BIM三維模型進行安裝碰撞審查的一種有效方法。該項目由于主體外幕墻是通過轉(zhuǎn)接件固定到雙曲鋼螺旋坡道的，螺旋坡道次梁腹板外邊線的定位是整體幕墻安裝的重要基準。該項目先對已建成的每一根螺旋坡道主鋼梁進行三維實測，分別建立實測BIM模型與理論BIM模型，復(fù)核其與設(shè)計理論位置的偏差，分析已安裝的螺旋坡道鋼結(jié)構(gòu)對整體幕墻安裝的影響[3]。

4.2 場地使用規(guī)劃

假設(shè)項目施工場地空間狹小，整個工程沒有垂直運輸設(shè)施，幕墻框架材料與屋面材料又大又重，安裝時必須要吊車配合施工，大量的幕墻材料也需要安放至現(xiàn)場，同時還要留出腳手架、管理配套用房的空間，因此必須進行合理的場地使用規(guī)劃（Site Utilization Planning）才能使工程施工順利開展。利用BIM技術(shù)根據(jù)現(xiàn)場條件、現(xiàn)場安裝要求、施工進度安排和各專業(yè)施工工作的交錯關(guān)系進行場地使用規(guī)劃模擬，合理的規(guī)劃物料的進場時間、堆放空間、并規(guī)劃取料路徑，在各個階段都能確保施工現(xiàn)場整齊有序，工程始終順利推進[4]。同時，還進行了測量放線定位分析驗證，以指導(dǎo)現(xiàn)場測量人員進行準確測量，保持施工精度。

4.3 進度控制

項目計劃進度表是項目開發(fā)的核心時間表，但此類表格復(fù)雜難懂，且往往不會根據(jù)現(xiàn)場實際變更情況其進行準確調(diào)整，使項目管理人員難以對項目進度進行審查跟蹤。而利用BIM技術(shù)對靜態(tài)三維模型加入時間軸進行施工模擬以后，原來羞澀難懂的項目計劃進度表將以形象的動態(tài)三維模型進行表現(xiàn)，并按工程建設(shè)狀態(tài)進行區(qū)別顯示。該項目在進施工模擬時約定，“已建”的模型用清晰實體表示，“在建”的模型用半透明綠色表示，并顯示在建的時間，對于沒有按計劃施工的“延誤”的模型用半透明紅色表示，并安排專門的BIM模型管理人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況對模型數(shù)據(jù)進行更新維護。通過這種“清晰直白”的表示形式，可以讓各相關(guān)參與方在項目施工過程中對各自施工工序的穿插協(xié)調(diào)進行高效溝通，項目管理人員也可以更有效的進行進度跟蹤控制[5]。

4.4 質(zhì)量管理

4.4.1 產(chǎn)品質(zhì)量管理

假設(shè)項目建立的幕墻BIM模型存儲了龐大的工程信息，各個構(gòu)件的規(guī)格、材質(zhì)、尺寸、連接要求等信息都可以在BIM軟件平臺上上一目了然。從物料采購人員、施工人員到項目管理人員都可以快速查找所需的材料及構(gòu)配件的詳細信息，在工廠預(yù)加工階段物料采購人員可以依據(jù)模型信息對其進行質(zhì)量監(jiān)督，在現(xiàn)場施工階段項目管理人員可以對現(xiàn)場施工作業(yè)產(chǎn)品進行快速追蹤、記錄、分析，確保所有產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計要求。

4.4.2 技術(shù)質(zhì)量管理

由于傳統(tǒng)的施工技術(shù)標準文件是由一系列平面技術(shù)圖紙與文字說明來描述材料的加工安裝流程。在實際施工中，材料的加工質(zhì)量又完全取決于施工人員對技術(shù)標準的理解、施工水平和經(jīng)驗?zāi)芰ΑＴ擁椖磕粔κ┕ぞ纫蠓浅８?，利用BIM的軟件平臺制作精確的標準構(gòu)件模型并動態(tài)模擬每種構(gòu)件的詳細施工技術(shù)流程，并以此作為施工單位的標準化安裝工藝手冊對進場施工人員進行施工技術(shù)交底，確保施工技術(shù)信息的傳遞不會出現(xiàn)偏差，避免由于施工人員的人為因素導(dǎo)致的施工工藝參差而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟與時間損失。

5 結(jié)語

引入BIM技術(shù)進行三維協(xié)調(diào)、施工模擬、規(guī)劃分析等應(yīng)用后，大大降低了施工管理的難度，有效控制了不可預(yù)見的施工風(fēng)險。但由于BIM技術(shù)的引入時間較晚，一些有價值的應(yīng)用無法實現(xiàn)，例如深化設(shè)計出圖、按BIM模型標準構(gòu)件向工廠下單、編制構(gòu)件材料跟蹤條碼等。另外，由于BIM應(yīng)用規(guī)劃、管理標準等規(guī)范文件的缺乏，也使BIM技術(shù)的應(yīng)用效果沒有得到充分發(fā)揮，這是在日后進行BIM技術(shù)應(yīng)用必須完善的。

參考文獻：

[1] 王劍閣，王煥帥，齊堃.基于BIM技術(shù)的項目數(shù)據(jù)在質(zhì)量控制方面的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2017（9）：98～102.

[2] 董全波.BIM在建筑幕墻中運用及管理研究[J].建材與裝飾，2017（39）：156～157.

[3] 任愛珠.從“甩圖板”到BIM—設(shè)計院的重要作用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2014（1）：1～8.

[4] 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（5）：79～87+97.

[5] 林彬，梁梁.淺談“BIM”技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用[J].門窗，2015（1）：6～7.