BIM 在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳紀(jì)欣，嚴(yán) 麗，史曦東

（北方國(guó)際合作股份有限公司，廣東 深圳 518000）

建筑人員要想精準(zhǔn)科學(xué)地做出建筑設(shè)計(jì)就必須使用BIM 技術(shù)，BIM 技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中具有至關(guān)重要的作用。BIM 技術(shù)是一種先進(jìn)的科學(xué)模型信息技術(shù)，其通過(guò)對(duì)信息技術(shù)的處理運(yùn)用，可以建立起一個(gè)三維的建筑模型，從而更加直白地展現(xiàn)建筑的整體特征，相比二維圖紙更具可觀性，也使得設(shè)計(jì)人員對(duì)實(shí)際情況更加了解，對(duì)信息的把控更加全面，減少設(shè)計(jì)中帶來(lái)的誤差和錯(cuò)誤。在使用BIM 技術(shù)時(shí)要保證其科學(xué)合理性，以滿足后續(xù)工作的使用，進(jìn)一步加強(qiáng)和提升建筑工程中施工的質(zhì)量和安全。

1 BIM 技術(shù)的概述

所謂BIM 技術(shù)其實(shí)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)將建筑施工工程建模。由BIM 建立的模型，信息可以得到更加全面的展示，方便工作人員對(duì)建筑施工中實(shí)際情況、實(shí)際狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等方面的初步了解，并借助這些信息更方便地安排后續(xù)工作。BIM 技術(shù)不僅僅在建筑設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)有重要作用，其在設(shè)備管理、成本核算、施工現(xiàn)場(chǎng)等其他地方都有重要的應(yīng)用價(jià)值，如何使用BIM 技術(shù)讓其發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值是人們要考慮的問(wèn)題，從而使得整個(gè)工程項(xiàng)目的效益得到更大的提高。

現(xiàn)如今BIM 技術(shù)已經(jīng)成為一種非常流行的藝術(shù)建筑設(shè)計(jì)技術(shù)，但是其本質(zhì)仍然是一種數(shù)字幾何建模的表達(dá)。BIM 技術(shù)是為項(xiàng)目參與方而服務(wù)的，整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)作管理、決策技術(shù)、方法過(guò)程都由BIM 技術(shù)全程監(jiān)控。BIM技術(shù)是不同專業(yè)跟不同應(yīng)用者的綜合運(yùn)用，在項(xiàng)目的不同階段，它不僅僅是一個(gè)軟件。眾多種類的軟件其主要可分為兩種：一是建模型軟件，另外一個(gè)是建筑應(yīng)用新型軟件?，F(xiàn)階段，BIM 技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)被廣泛使用，但是與國(guó)外相比較應(yīng)用方面還是有很多問(wèn)題。目前，我國(guó)已經(jīng)制定出相關(guān)BIM 技術(shù)的準(zhǔn)則，相信在不久的將來(lái)，我國(guó)在BIM 技術(shù)的運(yùn)用上會(huì)有更大的進(jìn)展空間。

2 BIM 技術(shù)的原理

BIM 技術(shù)的形成與發(fā)展與當(dāng)今時(shí)代有著密切的聯(lián)系，人們總是在不同的發(fā)展階段創(chuàng)造出不同的技術(shù)來(lái)方便自己的生活，甚至也可以說(shuō)BIM 技術(shù)是信息科技時(shí)代的產(chǎn)物，是為了順應(yīng)這個(gè)時(shí)代而專門設(shè)計(jì)的。簡(jiǎn)而言之，BIM 技術(shù)是融合了多種現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)而產(chǎn)生的一種先進(jìn)的技術(shù)手段，其能夠三維成像，幫助人們更好地進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)工作，完成工作中的各種要求。具體而言，其實(shí)它就是一種主要針對(duì)建筑設(shè)計(jì)而用的CAD 技術(shù)，人們?cè)谌粘５纳罴肮ぷ髦卸紩?huì)與之接觸，通過(guò)利用CAD技術(shù)能夠?qū)ㄖM(jìn)行數(shù)字化分析，從而收集數(shù)據(jù)和建立模型。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，它更是一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，使所有的建筑結(jié)構(gòu)都被對(duì)象化，并通過(guò)數(shù)字來(lái)掃描后加上編碼，經(jīng)過(guò)編碼的對(duì)象往往都是由很多參數(shù)組成，來(lái)描述其屬性，因此所有的參數(shù)都要進(jìn)行新的定義或者需要提前約定好規(guī)則，這樣才能夠組成建筑的基本屬性。只有這樣人們才會(huì)對(duì)建筑的情況加以判斷和了解，對(duì)材料的信息、性能、價(jià)格等有初步的判斷。這也是BIM 技術(shù)價(jià)值的所在，人們可以利用它來(lái)方便自己的設(shè)計(jì)工作。

3 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

BIM 技術(shù)被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，其技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的逐漸優(yōu)化，滿足設(shè)計(jì)人員的各項(xiàng)需求，使得建筑施工能夠順利進(jìn)行，也避免了一些不必要的麻煩和問(wèn)題。它的主要特點(diǎn)是可視化協(xié)調(diào)性、模擬性以及可出圖性等，這也是其優(yōu)勢(shì)所在。與以前的技術(shù)相比較而言，它的主要優(yōu)勢(shì)是突破原有的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化計(jì)算分析，并可以對(duì)一些特殊的情況加以分析和模擬建型。除此之外，還能做一些場(chǎng)地的排水和沉降設(shè)計(jì)，這些與以前的技術(shù)相比是有著很大的進(jìn)步與優(yōu)勢(shì)，也是其被建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要原因之一。

4 BIM 技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人們之所以在建設(shè)工程中使用BIM 技術(shù)是因?yàn)樗梢允菇ㄖ畔⑼该骰?duì)其他方面設(shè)計(jì)有重要作用，比如可以利用其設(shè)計(jì)成果將圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型。BIM技術(shù)可以定義一些數(shù)據(jù)元素，還可以重新定義建筑行業(yè)的相關(guān)業(yè)務(wù)流程，以及施工人員之間協(xié)同工作的規(guī)則。

Revit 系列軟件是專為建筑信息模型（BIM）構(gòu)建的，可以幫助建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)質(zhì)量更好、能效更高的建筑，它可以精確地創(chuàng)建幕墻和幕墻的鋼結(jié)構(gòu)。當(dāng)BIM 模型機(jī)構(gòu)完成后，需要選擇一個(gè)適合的軟件來(lái)與之相輔相成，BIM 的施工協(xié)調(diào)模型就是一個(gè)很有前景的軟件，學(xué)會(huì)利用這種理念的指導(dǎo)，用之空間BIM 模型加上時(shí)間和成本的預(yù)算，可以明確工程的進(jìn)展。在三維模型的用途上主要是精確數(shù)據(jù)和資料，解決工程施工中的問(wèn)題沖突。在建筑幕墻的工程領(lǐng)域，需要結(jié)合各種軟件和行業(yè)的相關(guān)特點(diǎn)，在選擇BIM 建模軟件時(shí)要遵循以下原則：Revit 系列軟件是主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，在用到特殊或者繁瑣的曲面形狀時(shí)，最好使用CATIA或DP 的詳細(xì)設(shè)計(jì)。在視覺(jué)效果和碰撞檢測(cè)上可以使用Navisworks，而平時(shí)遇到的4D 施工模擬和虛擬漫游等可以在優(yōu)化軟件中實(shí)現(xiàn)。

在使用BIM 建立模型時(shí)，要注意BIM 可以很方便地形成一個(gè)材料的清單，但是要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定選擇，要看建筑師和業(yè)主的主要類型與建筑結(jié)構(gòu)是否相匹配，來(lái)最終確定該項(xiàng)目的確切數(shù)字。在幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，需要制作一系列的文件和表格，可以將相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格導(dǎo)入Revit 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)操作。Revit 軟件具有可視化的功能，可以給設(shè)計(jì)師帶來(lái)很多便利，例如在實(shí)時(shí)繪圖上，可以讓設(shè)計(jì)人員清楚地了解到具體情況和一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。Revit 模型的大小是可以調(diào)節(jié)的，可以讓設(shè)計(jì)者全方位地了解現(xiàn)實(shí)情況。如果要在工程文件中嵌一組元素，就需要對(duì)幕墻板進(jìn)行數(shù)值上控制，只有這樣才能達(dá)到理想的效果。建筑幕墻設(shè)計(jì)的主要難度是單元板塊之間的不確定性和復(fù)雜性造成的，可以利用分析檢測(cè)，再通過(guò)Revit軟件對(duì)墻壁進(jìn)行沖突檢測(cè)和分析來(lái)明確干擾，這樣有助于建筑幕墻的設(shè)計(jì)開展，同時(shí)也有利于對(duì)具體的細(xì)節(jié)加以優(yōu)化和補(bǔ)充。還可以應(yīng)用INVENTOR 程序的發(fā)明軟件來(lái)創(chuàng)建一個(gè)詳細(xì)的加工圖和仿真板組件的裝配，把它制作成動(dòng)畫的形式。經(jīng)過(guò)這樣細(xì)節(jié)的處理，裝配過(guò)程中的性能就可以很直觀地展現(xiàn)出來(lái)。

5 BIM 在幕墻施工圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 快速便捷地處理異型幕墻帶來(lái)的問(wèn)題

隨著科技的不斷發(fā)展，近幾年異型幕墻的崛起給幕墻設(shè)計(jì)施工帶來(lái)了極大的困難和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)已經(jīng)不能清楚地表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)用意。但是，利用BIM 技術(shù)就可以輕松地分析和優(yōu)化異型建筑幕墻的表皮設(shè)計(jì)。BIM 的三維模擬環(huán)境技術(shù)，可以快速簡(jiǎn)便地完成建筑幕墻的基礎(chǔ)建設(shè)，并且還可以與其他模型共同完成碰撞檢測(cè)。

例如在北京文化中心建筑幕墻設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員首先利用Digtal Project 來(lái)進(jìn)行幕墻表面設(shè)計(jì)分析，在分析中人們發(fā)現(xiàn)建筑幕墻表層存在大量的鋁板。與設(shè)計(jì)師快速溝通之后，減少表皮的異型鋁板，優(yōu)化建筑幕墻的表皮模型，并且最終達(dá)到了建筑表皮模板的重建。設(shè)計(jì)人員巧妙地利用了參數(shù)化、語(yǔ)言編程對(duì)建筑幕墻的基礎(chǔ)建模進(jìn)行分析，并結(jié)合該項(xiàng)目相關(guān)的材料進(jìn)行分析，高質(zhì)量地完成了該項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)。

5.2 高質(zhì)量的幕墻信息支撐和完善的技術(shù)驗(yàn)證

BIM 系列的眾多軟件中Revit 和Digtal Project 都可以快速實(shí)現(xiàn)建模和信息的導(dǎo)出以及整個(gè)工程的清單和圖紙。例如在上海的正大廣場(chǎng)幕墻工程幕墻設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員全程利用了Revit 技術(shù)。用Revit 標(biāo)準(zhǔn)化的制圖、玻璃型材、輔材、鋁合金型材的統(tǒng)計(jì)，創(chuàng)建了一個(gè)完整的建筑幕墻模型，對(duì)室內(nèi)和室外的效果圖進(jìn)行渲染。利用三維模型環(huán)境還可以檢測(cè)氣密性和水密性的效果。

5.3 慢慢改變?cè)械氖┕ぴO(shè)計(jì)思維，更簡(jiǎn)單便捷完成幕墻的設(shè)計(jì)

當(dāng)人們熟悉BIM 的思維和軟件后，就可以輕松簡(jiǎn)便地完成建筑幕墻的設(shè)計(jì)，拋棄二維的思維，利用信息思維來(lái)完成整個(gè)過(guò)程的設(shè)計(jì)。例如在遇到地形復(fù)雜的隧道時(shí)，可以利用Digtal Project 進(jìn)行三維動(dòng)畫的演示，這不僅可以清楚地觀察到很多細(xì)節(jié)，還可以發(fā)現(xiàn)一些重要的問(wèn)題。利用好信息模型不但可以提高效率，還可以取得不錯(cuò)的效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

新時(shí)期建筑技術(shù)的發(fā)展是隨著時(shí)代的進(jìn)步而不斷進(jìn)步的，也是社會(huì)發(fā)展中不可或缺的重要元素之一。只有做到技術(shù)上的改革與創(chuàng)新才能真正做到與時(shí)俱進(jìn)，才能夠促進(jìn)建筑行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，為世界的發(fā)展注入新動(dòng)力。相對(duì)建筑行業(yè)而言，先進(jìn)技術(shù)無(wú)疑對(duì)整個(gè)行業(yè)起著至關(guān)重要的作用，BIM 技術(shù)就是一種非常先進(jìn)、超前的技術(shù)，其可以用在很多領(lǐng)域，在建筑幕墻中的使更為顯著和廣泛，這也更有利于建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性，也有利于保證建筑施工中的建筑質(zhì)量。因此，應(yīng)該要求建筑施工人員重視此項(xiàng)技術(shù)，并掌握此項(xiàng)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理規(guī)范的操作，為建筑行業(yè)打好堅(jiān)固的基礎(chǔ)，有利于減少建筑施工中的浪費(fèi)和實(shí)現(xiàn)增加效益的最大化，同時(shí)也有助于建筑行業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。