淺談BIM技術在建筑外立面幕墻設計中的應用

賈紅艷 鄒強 李盛

摘? ? 要：隨著信息化技術的不斷發(fā)展，三維設計系統(tǒng)應運而生，三維設計手段已逐步進入電力、石化、冶金、水利、建筑等各個傳統(tǒng)設計領域，成為國內外高水平工程公司工程設計、工程管理的重要輔助手段。本文闡述了BIM信息技術在revit等BIM平臺軟件構建建筑外立面幕墻設計的具體應用。

關鍵詞：BIM技術;建筑外立面;建筑外立面幕墻設計

1? 前言

BIM建筑信息模型是在建筑工程中基于各種相關的信息數(shù)據建立模型，并通過模擬真實的信息來建立數(shù)字信息。對于建筑外立面幕墻工程而言，這里的建筑信息是每個構件的尺寸、材料和制造商?；诮ㄖ畔?shù)據，利用BIM軟件建立輔助幕墻的完整信息，以BIM為載體建立仿真模型，實現(xiàn)了建筑外立面幕墻設計與施工管理的仿真模型。

2? 建筑外立面設計概述

從字面意思來理解，建筑外立面指的就是建筑物周圍的外部環(huán)境與其本身之間的接觸面。建筑物的外觀展現(xiàn)主要通過外立面達到的，其以直觀的方式展示了建筑的外部結構，使觀察者獲得愉悅的視覺體驗，滿足其審美需求，增加其購買、居住意愿，由此現(xiàn)代建筑多對于外立面的設計十分看重。建筑立面設計具有高度的統(tǒng)籌性，它集合并統(tǒng)一了建筑美學、建筑構造以及建筑功能三方面的知識，建筑設計師需要利用材質、色彩、形狀、比例、尺寸以及這些元素的若干組合，并利用韻律、節(jié)奏、次序性、幾何形以及差異對比等方式來實現(xiàn)建筑外觀美感和室內美感。

3? BIM信息技術在建筑外立面幕墻設計中的應用

3.1? 建立外立面幕墻BIM模型

建筑行業(yè)的輔助設計從傳統(tǒng)的CAD、SketchUp、3Dmax等跨入了一個新的變革時代，那就是三維的Revit輔助設計應用時代，它開啟了參數(shù)化三維設計的領域[1]。在BIM模型的開始，首先建立BIM模型和參數(shù)所需的基本數(shù)據，以優(yōu)化基于幕墻系統(tǒng)的圖形，因此將來使用RIVIT軟件是方便的。除了這些基本工作外，還收集了與建筑幕墻相關的各種參數(shù)和數(shù)據，包括型材名稱、線形密度、表面處理、長度、生產廠家、成本等，玻璃的顏色、寬度、成本等相關參數(shù)。每個材料的其余部分，為了建立數(shù)據庫，基于BIM模型的信息進入建筑幕墻，從而建立真正的建筑信息模型，而不是構造CAD之類的信息，而不附加任何3D模式。當這些準備就緒時，可以開始使用RevIT軟件平臺構建BIM模型。

幕墻是一種懸掛在主體結構中的建筑圍護結構。因此，為了建立墻體的BIM模型，主要結構必須首先基于BIM模型。BIM模型的主要結構部分一般是由建筑設計單位設計的，幕墻設計單位采用主結構后的BIM模型。通過BIM軟件平臺，可以進行計算機仿真幕墻安裝模擬。

3.2? ?外立面幕墻BIM模型深化

Revit輔助設計應用時代，它開啟了參數(shù)化三維設計的領域。建筑參數(shù)化設計是建筑設計的輔助設計手段，其運用計算機和智能軟件構建出一系列具有某種函數(shù)關系的模型，設計師修改其中一個單位模型的參數(shù)，被此參數(shù)綁定的建筑要素會進行相應的調整。根據圖1所示為某項目在Revit中的建筑外立面幕墻模型，所選異形面為建筑外表皮控制面，屋面的分割首先要在該面中提取建筑外立面的控制點，并對控制點所形成的模型單元進行方案比對，從而選擇較優(yōu)方案。

通過Revit功能中的表皮分割功能，可以將圖1中墻面分割為不同類型的單元塊，結合該建筑立面效果與外表皮材質的特性，對多種立面分割方案進行對比，最終確定以“1/2錯縫”進行立面分割，并對橫向（U網格）和豎向（V網格）尺寸進行控制，如圖2所示。根據空間點的提取功能，還可以相應的得到每塊外立面板的空間坐標，從而得到設計師所需要的該材料板的幾何屬性。

3.3? ?基于模型，建立二維圖紙

傳統(tǒng)幕墻圖紙設計，主要是繪制二維圖紙，用于指導墻體施工，但建筑立面是一個正面的方向，只能看到一個高程。而使用建筑幕墻的BIM模型時，當BIM模型被修改時，隨著模型的改變，相應的方向高度將發(fā)生變化。根據工作要求及軟件各自優(yōu)勢，需要在Revit軟件里完成平面深化、立面深化和剖面生成及深化等工作。根據平面深化設計要求，構建及二維表達應滿足《BIM構件庫應用標準》及《民用建筑BIM設計實施導則》要求;根據立面深化要求，需要在 Revit軟件中完成立面應表達材質填充、材質顏色及立面層次表達，構建及二維表達應滿足《BIM構件庫應用標準》及《民用建筑BIM設計實施導則》要求;而剖面生成及深化是根據最終Revit模型，利用剖切命令創(chuàng)建項目剖面圖，根據方案設計要求完善剖面圖，包括剖切后各構建顯示是否正確，相應標高標注，房間名稱等。BIM模型的特性決定了這樣的3D圖的創(chuàng)建也可以是簡單和快速的。在生成2D地圖之后，使用RIFIT自身的文本標記和尺寸函數(shù)來完成指導施工的2D圖。

3.4? ?優(yōu)化設計

首先，可利用可視化提升設計效率：（1）該技術中的三維可視功能能夠將設計師的設計主體結構模型完整、直觀地表現(xiàn)出來，且通過立體形式使外立面幕墻設計360°全面展現(xiàn)出來，不僅降低了設計難度，同時也使其他建筑工程師能夠直接在設計中與幕墻設計人員進行溝通與修改，便于業(yè)主、建筑方等多方的監(jiān)督;（2）通過利用該技術能夠更直接地將設計中的材料用量、幕墻耗能、室內環(huán)境等充分展現(xiàn)出來，實現(xiàn)綠色建筑的同時對其耗能評價提供便利，同時為進一步節(jié)省設計成本做到決定性作用。

其次，協(xié)同設計提升設計科學性：設計是牽一發(fā)而動全身的過程，BIM技術可以將數(shù)據信息融合在一個模型中，讓建筑的所有參與單位按需提取。所有階段都可以在這個平臺中增加或完善信息。工程的開發(fā)單位應是BIM技術的主導方，聯(lián)合設計單位及施工單位共同參與協(xié)同工作系統(tǒng)。

3.5? ?視覺性能和實時漫游

利用BIM模型軟件，整個建筑外立面幕墻可以完全三維漫游，并且可以隨時感受到建筑幕墻的整體效果和內部和外部細節(jié)。BIM模型還可以結合多媒體動畫，進行場地分析，建筑可視化展示，提高與業(yè)主的溝通效率，增加項目簽約率。BIM技術的可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點，加強了項目的具象性和交互使用功能。通過適當發(fā)揮BIM在建筑外立面幕墻設計中的作用，業(yè)主能看到建筑幕墻模擬的最終形狀和外觀。

4? 結語

BIM應用的范圍十分廣泛，從三維模型構造到性能化分析，從施工模擬到運行策劃，從材料統(tǒng)計到項目成本管理。建筑外立面幕墻的設計將利用BIM實現(xiàn)幕墻設計由二維逐漸向三維的轉變，這不僅提高了設計質量，而且大大提高了設計效率。它的發(fā)展與應用已經為提高設計質量和效率，提高產品的市場生存和競爭力發(fā)揮了十分明顯的作用，能否實現(xiàn)BIM設計也已經成為一個優(yōu)秀的建筑設計作品的重要評價指標。

參考文獻：

[1] 王國斌，張利敏.Revit軟件在建筑設計應用探究[J].房地產導刊，2013.

[1] 譚金鋒.淺談BIM技術在建筑設計中的應用[J].綠色環(huán)保建材，2017（5）.

[2] 蔣靜.淺談BIM技術在建筑幕墻設計中的應用[J].商品與質量·建筑與發(fā)展，2014.

[3] 蘇禮澤.淺談BIM信息化技術在幕墻工程中的應用[J].深圳土木與建筑，2016（4）：41～44.