BIM技術(shù)在南京某大樓幕墻中的應(yīng)用

何龍江 張忠仁 楊強(qiáng)

摘 要：由于國(guó)內(nèi)對(duì)幕墻的應(yīng)用還不夠成熟，對(duì)幕墻缺少系統(tǒng)性的認(rèn)知與掌握，導(dǎo)致了幕墻工程從設(shè)計(jì)到施工再到管理運(yùn)營(yíng)的混亂。比如設(shè)計(jì)意圖不清晰、施工方無(wú)法準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)方的意圖，導(dǎo)致施工時(shí)造成幕墻材料的浪費(fèi)，以及幕墻完工所呈現(xiàn)的效果與設(shè)計(jì)意圖不一致等等一系列問(wèn)題。本文通過(guò)BIM在幕墻工程中對(duì)節(jié)點(diǎn)控制的應(yīng)用來(lái)提高幕墻工程的品質(zhì)，不僅能為幕墻工程的施工過(guò)程降低成本，還能有效縮短工程周期，更能為幕墻工程的后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來(lái)質(zhì)的提升，為今后的幕墻工程的建設(shè)提供參考意見(jiàn)與建議。

關(guān)鍵詞：BIM; 幕墻工程; 節(jié)點(diǎn); 模擬施工

中圖分類號(hào)：TU17;TU974? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2020）10-193-002

1.引言

建筑幕墻是建立在墻體外圍防止墻體損壞的外部結(jié)構(gòu)，幕墻的材料一般由玻璃、石材等材料制作而成。由于幕墻本身材料與鋼筋混凝土的差異性，除了幕墻自身的質(zhì)量安全要求高外，施工質(zhì)量的好壞也直接影響了建筑物整體的美觀。其中的最重要的原因就是由于二維圖紙的表達(dá)局限性，使得施工方對(duì)幕墻的細(xì)節(jié)要求把握不定，思路不夠清晰[1]。因此，幕墻施工工藝的高難度對(duì)施工方而言一直是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。本文通過(guò)BIM技術(shù)的可視性，參數(shù)化建模以及施工模擬性在幕墻工程中的應(yīng)用來(lái)解決傳統(tǒng)幕墻工程建設(shè)過(guò)程中設(shè)計(jì)到施工再到管理的混亂，以此來(lái)為今后的幕墻工程的建設(shè)提供參考價(jià)值意義。

2.BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用不局限于單個(gè)階段，從幕墻的設(shè)計(jì)到施工再到后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)各個(gè)階段都離不開(kāi)BIM的應(yīng)用（圖1）。

2.1BIM在幕墻設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM在幕墻設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用十分顯著，由于BIM本身自帶的可視化功能，可以讓BIM所做的一切模型實(shí)現(xiàn)二維從三維的跨越，這就大大增強(qiáng)了幕墻工程在BIM作用下的直觀性[2]。此外，更重要的是，BIM不僅能最直觀的展現(xiàn)幕墻的三維效果，還能輸出各類報(bào)表，使得項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的溝通決策都可以在可視環(huán)境下進(jìn)行。進(jìn)一步的，BIM可以通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬來(lái)賦予幕墻大量可用的真實(shí)信息，除了直觀的三維信息，還可以賦予幕墻的材料信息，如材料的種類、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、造價(jià)等等。由于BIM的三維性能特點(diǎn)，使得BIM可以按照參數(shù)建模，之后在此模型基礎(chǔ)上按照幕墻的實(shí)際板塊進(jìn)行分格，最后從模型中摳出每一個(gè)板塊，直接生成加工圖，以此來(lái)對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo)[5]。

2.2BIM在幕墻工程招投標(biāo)中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)方可以利用BIM建模的方式完美地展現(xiàn)幕墻工程完工后所能達(dá)到的效果來(lái)在招投標(biāo)中增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。例如對(duì)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行環(huán)境模擬，在招投標(biāo)階段中進(jìn)行5D模擬，控制成本。

2.3BIM在施工管理中的應(yīng)用

由于BIM的可視化技術(shù)，可以將一個(gè)幕墻項(xiàng)目所包含的完整信息都充分地展現(xiàn)出來(lái)，如材料結(jié)構(gòu)、尺寸、成本、工期、運(yùn)營(yíng)等[3]。通過(guò)BIM提供的這些信息指導(dǎo)幕墻施工，可以使得施工過(guò)程減少不必要的返工，既保證了工期的順利進(jìn)行，又可以節(jié)約經(jīng)濟(jì)與時(shí)間成本。此外，BIM還為各單位提供了一個(gè)協(xié)作共享平臺(tái)，例如施工方可以進(jìn)行幕墻施工模擬，進(jìn)度控制等等[4]。在后期運(yùn)營(yíng)階段甚至可以為之后可能進(jìn)行的維修、改建等提供數(shù)據(jù)參考。

3.實(shí)例分析

3.1項(xiàng)目介紹

該大樓位于南京某大學(xué)內(nèi)，地上8層，地下1層，采用點(diǎn)支式玻璃幕墻。幕墻整體呈曲面，高約40米，曲面寬度以高差10米的趨勢(shì)呈階梯式從下往上減少，幕墻總面積約為800平方米。

3.2土建模型的建立

首先用REVIT軟件根據(jù)圖紙要求建立大樓土建模型，完成大樓的初步模型（圖2）。

傳統(tǒng)幕墻在設(shè)計(jì)時(shí)，往往板塊的分格優(yōu)化精度欠缺，并且設(shè)計(jì)方、加工方與施工方?jīng)]有辦法進(jìn)行太多的關(guān)聯(lián)[7]。因此經(jīng)常出現(xiàn)板塊的加工質(zhì)量問(wèn)題以及安裝缺乏精度等。運(yùn)用BIM技術(shù)建立的模型，可以清晰地呈現(xiàn)出幕墻的分格以及工程量。

3.3節(jié)點(diǎn)族的建立

土建模型完成后，對(duì)幕墻各節(jié)點(diǎn)的族進(jìn)行創(chuàng)建。建立幕墻節(jié)點(diǎn)時(shí)，將幕墻材料要求進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注，由此通過(guò)查看族保證材料在進(jìn)入場(chǎng)地時(shí)不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)漏等現(xiàn)象[6]。以下通過(guò)大樓幕墻的一個(gè)玻璃幕墻單元和石材節(jié)點(diǎn)的建立，展現(xiàn)其節(jié)點(diǎn)族。

在玻璃節(jié)點(diǎn)模型建立完成后（圖4），將玻璃幕墻中運(yùn)用到的材料的要求進(jìn)行標(biāo)注，例如立柱以及鋁合金橫梁氟碳噴涂面積、層數(shù)等信息（如圖3所示）。保證之后在施工時(shí)不會(huì)暴露出材料表面噴涂層屬性以及厚度不符合規(guī)范等問(wèn)題[8]。

以下建立的是其中一個(gè)石材節(jié)點(diǎn)模型（圖5）。

節(jié)點(diǎn)模型的建立，使得幕墻完工后的效果清晰的展現(xiàn)在工作人員面前，對(duì)之后的施工階段具有重要指導(dǎo)意義。通過(guò)節(jié)點(diǎn)模型的建立，使得材料的管理更加可控。此外，還可以展示施工工序，極大地避免了在安裝時(shí)各構(gòu)件的連接錯(cuò)誤，如龍骨體系中轉(zhuǎn)接件與橫梁立柱連接錯(cuò)誤問(wèn)題。節(jié)點(diǎn)模型完成后，將BIM與加工工序結(jié)合，進(jìn)一步單獨(dú)對(duì)節(jié)點(diǎn)各點(diǎn)的材料加工分析，減少加工時(shí)的人為誤差。

3.4幕墻模型的建立

節(jié)點(diǎn)模型完成后，將各節(jié)點(diǎn)相互組合形成幕墻大樣，然后再將組合好的幕墻大樣進(jìn)一步與土建模型相結(jié)合，形成完整的大樓幕墻模型（圖6），以此來(lái)對(duì)之后的施工、管理、運(yùn)維帶來(lái)實(shí)際指導(dǎo)意義。

3.5施工模擬

在大樓幕墻模型完成后，導(dǎo)出視圖文件，進(jìn)行施工模擬。對(duì)幕墻工程的各個(gè)工況進(jìn)行編號(hào)處理，在施工過(guò)程中井然有序地進(jìn)行施工，避免工序錯(cuò)亂引起的幕墻玻璃、石材等材料的浪費(fèi)損壞，提高幕墻施工品質(zhì)（圖7）。

本文通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)來(lái)對(duì)幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)，如玻璃節(jié)點(diǎn)模型＼石材節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行應(yīng)用，使得幕墻工程的可施工性、質(zhì)量安全性、安裝精度、成本控制等等都得到明顯提升。充分驗(yàn)證了BIM技術(shù)在幕墻工程中有著廣大的應(yīng)用前景。

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