BI M技術(shù)在某工程幕墻施工階段的應(yīng)用研究

寇永聰，劉曉芳，吳海輝，李享

（1.四川盛邦建設(shè)股份有限公司，成都610000；2.成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都610100）

1 工程概況

本項(xiàng)目為集辦公和大型商業(yè)MALL 為一體的主樓的塔樓及裙樓外幕墻，塔樓為辦公用房，裙樓為百貨商場、星級(jí)酒店、超市、餐飲、娛樂等商業(yè)用房，滿足區(qū)域居住者的生活需求，建筑面積5.5×104m2。

本項(xiàng)目形式復(fù)雜，幕墻種類多，裙樓主要為石材幕墻，塔樓主要為玻璃幕墻，也包含了部分鋁單板幕墻，幕墻施工方式為框架式幕墻施工。

2 幕墻施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 幕墻施工的特點(diǎn)

2.1.1 差異化

幕墻工程具有產(chǎn)品龐大、不可移動(dòng)的特點(diǎn)，是建筑整體外觀的展示，根據(jù)建筑風(fēng)格的不同，幾乎每棟建筑的幕墻都不同，從而造就了幕墻工程沒有重復(fù)性，不能夠批量生產(chǎn)及加工。

2.1.2 依附建筑主體

幕墻施工是按照設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)石材、鋁單板、玻璃、龍骨等材料進(jìn)行有序的排布，如何科學(xué)而有序地將各種幕墻材料固定到建筑結(jié)構(gòu)上，使其既牢固又美觀，是幕墻施工面臨的一個(gè)普遍問題。

2.1.3 組合性

幕墻工程根據(jù)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)效果，由很多種材料組成，如石材、鋁單板、玻璃等，這些材料性質(zhì)不一，連接性及伸縮性都有很大不同，在節(jié)點(diǎn)處還涉及材料的交接，如果交接不好，往往會(huì)在交接處產(chǎn)生裂縫。因此，對(duì)節(jié)點(diǎn)的考慮也是幕墻施工的一大重點(diǎn)。

2.2 幕墻施工的難點(diǎn)

2.2.1 選材下料精度

幕墻體量龐大，形式復(fù)雜，為了達(dá)到業(yè)主及設(shè)計(jì)師想要的藝術(shù)效果，幕墻工程往往會(huì)應(yīng)用多種不同形式及材質(zhì)的材料，很多還為異形構(gòu)件，存在很多復(fù)雜的構(gòu)造，且對(duì)于這些構(gòu)配件來說，安裝精度要求高，在施工過程中如果不能精確地下料，加工出來的材料也很可能達(dá)不到施工的精度要求。

2.2.2 材料種類繁多，統(tǒng)計(jì)困難

幕墻工程涉及的構(gòu)件種類非常多，有嵌板、龍骨及連接件，節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜。如橫向龍骨與豎向龍骨的交接處，龍骨與幕墻材料的連接處，這些位置的構(gòu)件種類繁多，而且幕墻形式及規(guī)范要求有多種連接形式，這樣就給工程材料的統(tǒng)計(jì)帶來了困難。

2.2.3 不同幕墻要采用不同軟件建立BIM 模型

BIM 最大的特點(diǎn)在于其可視化，通過可視化的手段可以更直觀展現(xiàn)工程重難點(diǎn)，從而優(yōu)化施工方案。

幕墻節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，要求精度較高，針對(duì)幕墻項(xiàng)目的BIM 建模，目前工程上有Revit、Rhino、Catia 3 款主流軟件，可建立不同精度和效果的BIM 模型，本項(xiàng)目采用Revit 軟件進(jìn)行建模[1]。

3 幕墻施工階段BI M的應(yīng)用

對(duì)于幕墻工程，往往要消耗大量的施工材料，只有采取科學(xué)的工藝及工法，才能更加有效地保證施工進(jìn)度及施工質(zhì)量。因此，本項(xiàng)目在施工階段，根據(jù)圖紙進(jìn)行整個(gè)幕墻的BIM 建模，一是為了發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理或者設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的地方。二是對(duì)施工方案做技術(shù)支撐，了解到重難點(diǎn)位置，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化和完善，科學(xué)組織施工，為工程項(xiàng)目的使用和運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)[2]。

首先在外幕墻工程施工前采用Revit 軟件創(chuàng)建整個(gè)大樓的模型（見圖1、圖2），建模精度LOD300，并輸入物理和功能信息，作為工程信息管理的基礎(chǔ)。

圖1 裙樓BI M模型示意圖

圖2 塔樓BI M模型示意圖

3.1 幕墻加工下料階段BI M的應(yīng)用

在幕墻施工下料中BIM 的應(yīng)用主要目標(biāo)是：保證構(gòu)建加工及單元板塊的組裝精度。隨著大量不同形式、不同規(guī)格、不同功能的復(fù)雜幕墻的出現(xiàn)，復(fù)雜幕墻構(gòu)件的加工與安裝一直是困擾幕墻加工制造和現(xiàn)場施工的難點(diǎn)。幕墻施工階段中BIM 的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

3.1.1 構(gòu)件加工

本工程所包含的石材、鋁單板、玻璃幕墻嵌板接近40000塊，大量位置的幕墻規(guī)格不一致，這就給構(gòu)件的生成和加工帶來了極大的難度。其中，包含很多異形幕墻構(gòu)件（見圖3）。通過BIM 技術(shù)，在建好的模型上可以直接提取嵌板的加工尺寸，較好地保證了幕墻設(shè)計(jì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的延續(xù)，成功地解決了加工數(shù)據(jù)龐大和錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)高的問題，保證了構(gòu)件的加工精度。

圖3 幕墻復(fù)雜部位示意圖

3.1.2 構(gòu)件定位

為了便于材料的運(yùn)輸、安裝及堆放，在模型中對(duì)幕墻構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，并對(duì)構(gòu)件進(jìn)行定位，以便安裝時(shí)精準(zhǔn)定位，減少可能的浪費(fèi)。幕墻編號(hào)通過標(biāo)記體現(xiàn)在明細(xì)表中（見表1）。對(duì)于這些編號(hào)，在加工時(shí)就將其編號(hào)制作于材料構(gòu)件上，每塊材料有對(duì)應(yīng)的編號(hào)后，就可以知道應(yīng)當(dāng)安裝在哪個(gè)位置，并且也便于材料管理。施工過程中，利用BIM 技術(shù)在模型中選擇某個(gè)構(gòu)件，屬性中也可以顯示標(biāo)記值，結(jié)合明細(xì)表了解幕墻嵌板相應(yīng)的尺寸信息。

表1 幕墻構(gòu)件標(biāo)號(hào)明細(xì)表

3.1.3 構(gòu)件精度

建筑幕墻屬于建筑主體項(xiàng)目的附屬工程，在工程建設(shè)過程中，幕墻施工往往是在最后的階段進(jìn)行，工期較為緊張，因此，大量的準(zhǔn)備工作要提前進(jìn)行，要將施工中所需的材料提前準(zhǔn)備好，從而滿足工期的需要。但幕墻構(gòu)件種類多，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，如果要在BIM 模型中將所有構(gòu)件都建出來，那么，耗費(fèi)的時(shí)間和成本將是巨大的，而對(duì)于施工真正的需求來講，一些零部件是沒必要建出來的，所以，建模的工作內(nèi)容、范圍及精度在工程開工之前應(yīng)當(dāng)確立下來，找到一種技能滿足進(jìn)度要求，又能滿足施工精度要求的平衡點(diǎn)。

經(jīng)實(shí)踐對(duì)比以及對(duì)工廠加工及現(xiàn)場施工調(diào)研，確定本工程幕墻BIM 建模的精度為LOD300，即準(zhǔn)確表達(dá)出幕墻嵌板及龍骨的尺寸信息，基于這2 種主要構(gòu)件的BIM 信息已能滿足改幕墻工程的正常施工下料。

3.2 施工安裝階段BI M的應(yīng)用

3.2.1 場地規(guī)劃

幕墻工程一般是在土建工程完成后才開始施工，留給幕墻施工的作業(yè)面已經(jīng)很小，施工受限比較大。因此，本工程利用BIM 技術(shù)對(duì)施工場地布置進(jìn)行模擬。基本流程為：采用BIM技術(shù)預(yù)測幕墻工程的施工條件和安裝要求→模擬相應(yīng)數(shù)據(jù)→安排施工進(jìn)度→合理安排場地使用規(guī)劃，包括工程所需物料的進(jìn)場時(shí)間、堆放時(shí)間、取料路線，以保證各階段施工進(jìn)度有效、有序進(jìn)行，同時(shí)也保證施工質(zhì)量的精度準(zhǔn)確。

3.2.2 施工模擬

框架式幕墻的安裝流程是放樣定位→安裝支座→安裝立柱→安裝橫梁→安裝玻璃→打膠→清理。本工程利用BIM 對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，從而優(yōu)化施工順序，調(diào)整施工組織。通過模擬找到施工組織不合理的地方，進(jìn)行調(diào)整，然后在施工過程中，根據(jù)一些變化因素不斷調(diào)整施工組織，以期滿足施工進(jìn)度安排，即保證了工程施工質(zhì)量和外觀效果，又保證了工期，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)施工成本降低的目的，極大地提高了工程效益。

4 結(jié)語

由于建筑的復(fù)雜性，以及隨之而來的大量承載信息，傳統(tǒng)的二維軟件已經(jīng)無法滿足建筑幕墻的設(shè)計(jì)、制作、安裝等要求，必須通過建立三維模型去實(shí)現(xiàn)。本文總結(jié)了BIM 技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用實(shí)例，可為BIM技術(shù)在建筑幕墻領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用提供借鑒。