BIM 在建筑幕墻中的應(yīng)用探析

周文瑜，俞岳泉

（杭州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得飛速發(fā)展，人民生活水平也得到快速提升，因此，人們對(duì)建筑的外立面造型也有了更高的要求。21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)越來(lái)越多先進(jìn)的技術(shù)和工藝，同時(shí)材料也不斷實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代，極大地提高了建筑物的技術(shù)含量，出現(xiàn)越來(lái)越多的復(fù)雜造型和異性建筑，這無(wú)疑增加了建筑幕墻設(shè)計(jì)、施工難度。

1 BIM 的基本特征

BIM 的基本特征主要表現(xiàn)在模擬性、可視化、協(xié)調(diào)性及可優(yōu)化性四個(gè)方面，具體分析如下：

1.1 模擬性

BIM 的最大特點(diǎn)之一是其強(qiáng)大的模擬能力，這體現(xiàn)在不僅可以模擬幕墻實(shí)際外立面效果，還可以模擬幕墻建造的整個(gè)過(guò)程，這意味著B(niǎo)IM 技術(shù)涉及過(guò)程和結(jié)果兩個(gè)方面。具體而言，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以使用BIM 對(duì)幕墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全模擬、建筑效果模擬等；在施工過(guò)程中，利用5D 模擬可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行全面的模擬，以?xún)?yōu)化和完善施工計(jì)劃，從而節(jié)省成本，并優(yōu)化施工進(jìn)度及項(xiàng)目計(jì)劃，最后，可以使用BIM 和相應(yīng)的災(zāi)難分析模擬軟件對(duì)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)急計(jì)劃進(jìn)行模擬。

1.2 可視化

BIM 的另外一大突出特點(diǎn)是可視化，可視化意味著“所見(jiàn)即所得”。可視化在建筑幕墻中的應(yīng)用對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)非常重要。例如，施工圖紙中的節(jié)點(diǎn)信息均由二維線(xiàn)框表示，通過(guò)人類(lèi)的想象和理解可以實(shí)現(xiàn)許多相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。但是隨著各類(lèi)不規(guī)則建筑物外立面或復(fù)雜形狀的出現(xiàn)，僅靠大腦想象就很難直觀(guān)地理解它們。目前，BIM 可視化的特征為此類(lèi)問(wèn)題提供解決方案。它的可視化體現(xiàn)在能夠以三維物理圖像表達(dá)復(fù)雜建筑物的能力。此外，BIM 可視化的特征還為項(xiàng)目工程整個(gè)的施工周期的正常運(yùn)行提供便利，于項(xiàng)目而言十分有利。

1.3 協(xié)調(diào)性

當(dāng)前社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)相關(guān)企業(yè)的通力合作，建筑幕墻行業(yè)亦是如此，設(shè)計(jì)及施工相關(guān)企業(yè)之間的協(xié)調(diào)和合作是至關(guān)重要的，可以說(shuō)協(xié)調(diào)性是BIM 的基本特征之一。若在項(xiàng)目過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，應(yīng)立即召開(kāi)協(xié)調(diào)會(huì)議，以找出每個(gè)施工問(wèn)題的原因和解決方案，然后采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施來(lái)解決該問(wèn)題。在具體的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，受到各種客觀(guān)原因的限制，幕墻與其他各專(zhuān)業(yè)之間常常會(huì)發(fā)生碰撞問(wèn)題。過(guò)去一旦遇到碰撞問(wèn)題，通常的解決措施是在問(wèn)題發(fā)生后找方法解決問(wèn)題，而B(niǎo)IM 的出現(xiàn)，對(duì)于解決這類(lèi)碰撞問(wèn)題提供一個(gè)有效的方法，BIM 可在建筑施工的早期就及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，并且還能夠生成并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.4 可優(yōu)化性

實(shí)際上整個(gè)建筑幕墻過(guò)程都是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，無(wú)論是設(shè)計(jì)階段，還是施工和運(yùn)行階段，雖然BIM 和項(xiàng)目?jī)?yōu)化之間沒(méi)有直接聯(lián)系，但是要想達(dá)到良好的項(xiàng)目?jī)?yōu)化目的，BIM 技術(shù)是極好的輔助工具，也就是說(shuō)在BIM 的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)更好的優(yōu)化。一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)化受到信息、復(fù)雜性和時(shí)間三方面的限制。優(yōu)化一定是建立在準(zhǔn)確的信息基礎(chǔ)上的，BIM 模型能夠提供建筑相關(guān)的各類(lèi)信息，包括規(guī)則信息、物理信息及幾何信息等，這些信息對(duì)于項(xiàng)目?jī)?yōu)化大有裨益。并且，近年來(lái)建筑呈現(xiàn)復(fù)雜度越來(lái)越高的趨勢(shì)，復(fù)雜到即便是親身參與者也無(wú)法掌握全部信息，因此，必須依靠某些科技手段輔助，BIM 及其支持的各種優(yōu)化工具便在此時(shí)派上用場(chǎng)，為項(xiàng)目?jī)?yōu)化提供更多可能性。

2 BIM 在建筑幕墻中的具體應(yīng)用

BIM 在建筑幕墻中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：高質(zhì)量的幕墻信息支撐和完善的技術(shù)驗(yàn)證；快速便捷地處理異形幕墻帶來(lái)的問(wèn)題；改變傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)思維，幕墻設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單便捷；項(xiàng)目質(zhì)量、造價(jià)管理等方面。具體應(yīng)用如下：

2.1 高質(zhì)量的幕墻信息支撐和完善的技術(shù)驗(yàn)證

在BIM 系列的許多軟件中，Revit 和DigtalProject 可以快速實(shí)現(xiàn)建模和信息導(dǎo)出。在創(chuàng)建幕墻的整體模型的過(guò)程中，由于單元面板的尺寸和結(jié)構(gòu)不同，因此形成多種單元類(lèi)型。通過(guò)Revit同時(shí)創(chuàng)建由多個(gè)參數(shù)控制的高度適應(yīng)性族文件，該文件可同時(shí)適應(yīng)不同位置的單位結(jié)構(gòu)。這些參數(shù)設(shè)置可以為早期對(duì)模型的創(chuàng)建和修改提供方便，在后期，可以通過(guò)Revit 列表提取每個(gè)單元塊的不同參數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)，在模型中為構(gòu)件賦予相應(yīng)的非幾何屬性信息，完善模型信息?；谠撃Ｐ?，可以準(zhǔn)確地計(jì)算工程量，并可以從模型中得出材料消耗清單，也可以按類(lèi)別計(jì)算各種材料的消耗。

2.2 快速便捷地處理異形幕墻帶來(lái)的問(wèn)題

隨著科技的發(fā)展及人們對(duì)建筑需求的提高，近年來(lái)興起了異型幕墻，而異型幕墻的設(shè)計(jì)和施工較之傳統(tǒng)幕墻難度極大。異型幕墻的設(shè)計(jì)復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維圖紙已經(jīng)無(wú)法準(zhǔn)確的表達(dá)出設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖，但BIM 技術(shù)則能夠簡(jiǎn)單的處理這一問(wèn)題，輕松地優(yōu)化異型建筑設(shè)計(jì)。BIM 能夠快速輕松地構(gòu)建建筑幕墻，還可以與其他模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)。

異形幕墻板塊之間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)交接難處理的問(wèn)題，二維圖紙上很難表達(dá)清楚，甚至設(shè)計(jì)師都無(wú)法正確的表達(dá)，使用BIM 能讓此輕松展現(xiàn)在各方面前，在處理交接位置時(shí)能夠游刃有余。

異形幕墻的龍骨制作安裝和面板的放樣是最讓施工人員頭痛的地方如果上述工作不準(zhǔn)確就會(huì)導(dǎo)致后期施工的偏差，需要在后期面板安裝過(guò)程中不停調(diào)整甚至出現(xiàn)龍骨返工、面板報(bào)廢等糟糕的情況。BIM 技術(shù)能清晰給出龍骨和面板的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，讓復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化。

2.3 改變傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)思維，幕墻設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單便捷

人們一旦熟悉BIM 思維和軟件，就會(huì)發(fā)現(xiàn)使用信息思維和使用傳統(tǒng)的二維思維相比，前者的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單和輕松。例如，遇到造型復(fù)雜外立面時(shí)，可以使用DigtalProject 演示三維動(dòng)畫(huà)，這不僅能夠清楚觀(guān)察許多細(xì)節(jié)，特別是各種交接部位，還能夠準(zhǔn)確捕捉各種關(guān)鍵信息，不僅效率更高，而且效果更好。

BIM 技術(shù)還可用于表現(xiàn)建筑外立面的特征，在設(shè)計(jì)幕墻時(shí)，通過(guò)模擬展現(xiàn)不同面板材料的完成效果，來(lái)最終確定材料的選取。對(duì)于受力構(gòu)件，如果所選材料的強(qiáng)度偏低或不符合幕墻的規(guī)定，則BIM 技術(shù)會(huì)給出相應(yīng)的提示。

2.4 項(xiàng)目質(zhì)量、造價(jià)管理

基于BIM 技術(shù)的管理模式與傳統(tǒng)的管理模式相比，由于更加系統(tǒng)化和智能化，不僅效率更高，而且管理效果更好。具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）從深化幕墻設(shè)計(jì)的角度看：在傳統(tǒng)二維工程圖中，若工程中出現(xiàn)更改很難體現(xiàn)出來(lái)，而B(niǎo)IM 直觀(guān)的3D 模型能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，BIM 技術(shù)的應(yīng)用大大避免可能會(huì)因此引發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題。

（2）從控制幕墻型材的質(zhì)量的角度看：幕墻型材種類(lèi)多樣，且各類(lèi)幕墻型材的加工精度不一，BIM 模型能夠?qū)⑵渑c現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制方案相結(jié)合，確保對(duì)型材加工質(zhì)量的精確控制。

（3）從控制幕墻施工方案的角度看：BIM 模型可用于制定和優(yōu)化幕墻施工方案，幕墻施工流程更便捷，施工作業(yè)過(guò)程更順暢，施工質(zhì)量更有保證。

（4）從控制幕墻施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量的角度看：針對(duì)一些比較復(fù)雜的工程項(xiàng)目，二維圖無(wú)法準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)，而B(niǎo)IM 虛擬模型可有效解決上述問(wèn)題，清晰地分析復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的三維情況，BIM 模型可以虛擬指導(dǎo)施工，如此可有效保障工程的高質(zhì)量施工，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的精細(xì)化管理。

如在施工過(guò)程中，由于各種問(wèn)題，施工結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)幕墻間隙不符合要求，或者交接位置碰撞需要開(kāi)孔影響建筑外立面的整體美學(xué)。而B(niǎo)IM 技術(shù)的運(yùn)用，會(huì)避免現(xiàn)以上類(lèi)似的錯(cuò)誤，有利于改善幕墻施工工藝。

（5）從造價(jià)管理的角度看：在幕墻工程造價(jià)管理中應(yīng)用BIM，不僅有利于提高數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，還易于保存數(shù)據(jù)。在工程成本數(shù)據(jù)計(jì)算中，BIM 模型可以根據(jù)實(shí)時(shí)情況處理不同的問(wèn)題，并且可以實(shí)時(shí)保存相關(guān)數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確計(jì)算市場(chǎng)價(jià)值和工程成本，最終結(jié)果可以存儲(chǔ)在BIM 中。此外，BIM 中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將根據(jù)市場(chǎng)價(jià)值進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，這大大減輕了幕墻工程相關(guān)工作人員的壓力。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)在幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用確保了每一步工作的合理性、科學(xué)性和可控性。簡(jiǎn)而言之，BIM 給建筑設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了許多便利。隨著3D 技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟，幕墻和BIM 技術(shù)不斷發(fā)展，我相信它給建筑行業(yè)和幕墻行業(yè)帶來(lái)的更高效率與方便，促進(jìn)幕墻的長(zhǎng)足發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將成為建筑行業(yè)的主流，前景無(wú)限，這將是建筑行業(yè)的一次偉大革命，值得慶賀！