BIM技術(shù)在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

吳姝芳

（福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,福建 福州 350001）

1 建筑外立面幕墻特點(diǎn)

建筑外立面幕墻是由面板與支承結(jié)構(gòu)組成的具有完整的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它在其自身的平面內(nèi)能夠承受較大的變形，或者對(duì)于主體結(jié)構(gòu)講，能夠有足夠的位移能力;它屬于不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載以及作用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)[1]。幕墻一般由玻璃、面板、鋁板、陶瓷板石板等與后面的支承結(jié)構(gòu)鋁橫梁立柱、玻璃肋以及鋼結(jié)構(gòu)組成。此外墻系統(tǒng)支承在主體結(jié)構(gòu)上，普遍包封主體結(jié)構(gòu)。因?yàn)槊姘彘g有寬縫存在，面板和橫梁立柱之間的連接有活動(dòng)能力。若是幕墻運(yùn)用搖臂、螺栓以及彈簧機(jī)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，則能夠在兩者間存在較大位移[2]。

2 建筑幕墻設(shè)計(jì)在建筑外立面設(shè)計(jì)中的意義

2.1 能更好地展示整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)特點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)在整體建筑的設(shè)計(jì)前期，我們就會(huì)充分的考慮到整體建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果。整體的建筑設(shè)計(jì)不但要滿足人們對(duì)建筑的實(shí)際居住需求，更要能夠很好地體現(xiàn)出現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的生活理念[3]。因此，這就要求設(shè)計(jì)人員在建筑立面外設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分地考慮到整體的建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)幕墻的過(guò)程中，也必須要充分地考慮到建筑整體之間的協(xié)調(diào)性。對(duì)于整體建筑細(xì)節(jié)的凹凸部分，做整體結(jié)構(gòu)的外觀，有時(shí)候很難達(dá)到實(shí)際理想的設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此我們可以對(duì)建筑外立面進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)，幕墻設(shè)計(jì)可以很好的緩解整體與細(xì)節(jié)之間設(shè)計(jì)的矛盾沖突，使整體建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到一個(gè)完美的建筑整體[4]。幕墻的設(shè)計(jì)不但達(dá)到了實(shí)際整體建筑結(jié)構(gòu)的要求，還能夠最大程度的美化建筑外立面。

2.2 幕墻設(shè)計(jì)能夠更好展示美觀與功能使用的完美結(jié)合

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，因此人們對(duì)于現(xiàn)在的居住環(huán)境也有了更高的要求?，F(xiàn)代化建筑不僅要滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用的居住特點(diǎn)，而且應(yīng)該體現(xiàn)舒適美觀的居住環(huán)境。隨著我國(guó)現(xiàn)代化科技的不斷進(jìn)步，在建筑幕墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中引用了許許多多的先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，在我國(guó)目前建筑行業(yè)中，建筑外立面的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為建設(shè)單位與業(yè)主的重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)目。因此，要求設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑外立面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要充分的考慮到業(yè)主的基本功能要求，應(yīng)在滿足基本要求上，利用創(chuàng)新的思維進(jìn)行將當(dāng)前主流的色彩元素應(yīng)用到建筑外立面的設(shè)計(jì)中[5]。還用精準(zhǔn)的把控設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，從而使整體建筑達(dá)到最大程度的美觀性。通過(guò)對(duì)建筑外立面的設(shè)計(jì)，更好地融合整體建筑的實(shí)際使用效果與現(xiàn)代化的美觀效果，從而更好地體現(xiàn)出整體建筑的現(xiàn)代化藝術(shù)性美感。

3 BIM 技術(shù)在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)其實(shí)是包含物理特征和功能特征的信息模型應(yīng)用到建筑項(xiàng)目工程中，可提供共享信息和數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)決策，BIM 技術(shù)包含了從建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期直到各工程項(xiàng)目結(jié)束的全部施工過(guò)程。必須要滿足以下前提條件才可以實(shí)施BIM 技術(shù)：要求各施工單位需要在項(xiàng)目進(jìn)行的不同階段給出共同的標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)同合作，各施工單位應(yīng)共享數(shù)字化模型來(lái)加強(qiáng)各單位的協(xié)同合作。

3.1 BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)智能化

智能化設(shè)計(jì)是我國(guó)目前建筑外立面幕墻工程設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向，隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，智能化設(shè)計(jì)更能滿足我國(guó)現(xiàn)代建筑工程的發(fā)展需求，另外，智能化也必將是未來(lái)現(xiàn)代化建筑工程發(fā)展的必然趨勢(shì)[6]。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)我國(guó)智能化建筑工程的目標(biāo)，BIM 技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了我國(guó)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中，在BIM 技術(shù)中所應(yīng)用的三維立體技術(shù)，BIM 技術(shù)中的三維立體技術(shù)就是通過(guò)三維建模的方式來(lái)對(duì)建筑物外立面幕墻進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，BlM 技術(shù)可以讓相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)人員能夠自動(dòng)地得到建筑相關(guān)所需要的數(shù)據(jù)以及圖形，從而能夠更好地提升我國(guó)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的效果和建筑的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，這就是BIM 技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)代化建筑中最為顯著的優(yōu)勢(shì)。例如，BIM 技術(shù)可以讓我們對(duì)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)進(jìn)行模型構(gòu)建時(shí)，如果感覺(jué)建筑的某處設(shè)計(jì)不夠科學(xué)合理要對(duì)其進(jìn)行修改時(shí)，那么，BIM 技術(shù)的應(yīng)用就能夠使系統(tǒng)對(duì)其他的建筑設(shè)計(jì)根據(jù)之前的修改內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)修改，就省去了設(shè)計(jì)人員對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)象逐一修改的麻煩，也能夠更好地避免出現(xiàn)修改對(duì)象的遺漏，因此，BIM 技術(shù)能夠在很大程度上提升建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的效率與整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量[7]。

3.2 BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可視化

在我國(guó)建筑工程中安全一直是最重要的，居民的人民生命財(cái)產(chǎn)安全與建筑工程的施工質(zhì)量有著密不可分的關(guān)系。我們應(yīng)采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)以及施工手段，對(duì)建筑外立面幕墻進(jìn)行施工建設(shè)，這樣才可以更好地保障建筑外立面幕墻的施工質(zhì)量，提高建筑外立面幕墻的整體安全性能，才能夠避免出現(xiàn)后期返工現(xiàn)象的發(fā)生。在我國(guó)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，工程的實(shí)體可以運(yùn)用3D 圖形來(lái)進(jìn)行體現(xiàn)，為了能夠讓我們更好地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中所存在的錯(cuò)誤以及不合理之處，我們可以通過(guò)3D 圖形來(lái)模擬建筑工程實(shí)體，這樣可以更好地實(shí)現(xiàn)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的可視化，另外，在進(jìn)行建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)時(shí)我們還可以通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工流程進(jìn)行模擬的演示，這樣可以更好地保障建筑項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性，更好地提高建筑外立面幕墻施工的科學(xué)準(zhǔn)確性和建筑項(xiàng)目的整體安全性[8]。

3.3 BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)

進(jìn)行科學(xué)合理的建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)，可以更好地保障整個(gè)建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并且在進(jìn)行建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)建筑對(duì)象的協(xié)同設(shè)計(jì)，并且我們可以利用BIM 技術(shù)在同一座建筑模型中將我們所需要的所有相關(guān)數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行科學(xué)合理的整合，并且各建筑施工單位也可以根據(jù)施工的具體需求提取相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)用BIM技術(shù)還能夠在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的不同階段刪減或添加部分設(shè)計(jì)內(nèi)容，使設(shè)計(jì)方案不斷的完善。并且在實(shí)現(xiàn)建筑外立面幕墻的施工過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)實(shí)際的施工情況科學(xué)合理的對(duì)幕墻的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，例如，在幕墻中調(diào)整一個(gè)窗戶的形狀，BIM 技術(shù)就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的模型的相同類型的窗戶進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，因此，整個(gè)建筑外立面幕墻的設(shè)計(jì)美觀性以及協(xié)同性得到了更好的提升[9]。

4 BIM 技術(shù)在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行曲面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)建筑外立面幕墻曲面的設(shè)計(jì)，由于曲面設(shè)計(jì)理論性較強(qiáng)，因此給建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的難度。目前，我國(guó)進(jìn)行外立面幕墻曲面設(shè)計(jì)過(guò)程中，大多都利用參數(shù)化和無(wú)規(guī)則特征來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是由于我國(guó)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件功能較為單一，不能夠滿足現(xiàn)在人們對(duì)于建筑外立面幕墻的曲面設(shè)計(jì)需求，對(duì)建筑物外立面幕墻無(wú)法進(jìn)行科學(xué)合理的繪制，更不可能達(dá)到對(duì)建筑外立面幕墻的深入設(shè)計(jì)。BIM 技術(shù)中的三維功能可以更好地解決我們這一設(shè)計(jì)難題，三維功能可以根據(jù)建筑物外立面幕墻曲面設(shè)計(jì)理念對(duì)建筑物進(jìn)行模擬，利用模擬的建筑模型使抽象的設(shè)計(jì)理念呈現(xiàn)出來(lái)，這樣能夠更好地讓設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物外立面幕墻曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而能夠更好地體現(xiàn)出BIM技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)。

4.2 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行幕墻系統(tǒng)建模

在我國(guó)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是對(duì)幕墻系統(tǒng)建模，在進(jìn)行建筑外立面幕墻系統(tǒng)建模時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)建筑外立面幕墻的設(shè)計(jì)圖紙快速地進(jìn)行模型搭建，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以對(duì)建筑外立面幕墻實(shí)體進(jìn)行直觀的展示，可以更好地使設(shè)計(jì)人員完成建筑外立面幕墻系統(tǒng)建模[10]。此外，應(yīng)用BIM 技術(shù)也可以讓設(shè)計(jì)人員對(duì)其他的建筑模型進(jìn)行技術(shù)整合，對(duì)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，還可以對(duì)建筑的鋼結(jié)構(gòu)以及機(jī)電建筑進(jìn)行檢測(cè)，從而提高建筑的整體安全性。我們還可以應(yīng)用BIM技術(shù)快速的創(chuàng)建建筑三維模型，也可以應(yīng)用三維模型進(jìn)行碰撞檢查，這樣可以使我們及時(shí)地發(fā)現(xiàn)建筑所存在的問(wèn)題，并且根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題采取科學(xué)有效的辦法進(jìn)行解決，從而更好地保障了建筑工程的整體施工質(zhì)量和工程效率。

4.3 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行深度建模

建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵步驟就是深度建模，深度建模也是BIM 技術(shù)的施工方式。進(jìn)行深度建模的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可利用BIM 技術(shù)制作建筑的模型和節(jié)點(diǎn)圖。幕墻制作公司必須按照自動(dòng)建模圖紙數(shù)據(jù)嚴(yán)格地對(duì)幕墻進(jìn)行生產(chǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)安裝，從而更好地滿足建筑外立面幕墻的外形設(shè)計(jì)要求。

4.4 應(yīng)用 BIM 技術(shù)創(chuàng)建信息模型

在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中創(chuàng)建信息模型也是非常重要的內(nèi)容，組建信息模型也是BIM技術(shù)的主要施工途徑。創(chuàng)建信息模型主要分為以下四個(gè)步驟：(1)對(duì)族文件進(jìn)行創(chuàng)建；(2)對(duì)所創(chuàng)建的明細(xì)表與設(shè)計(jì)板塊進(jìn)行細(xì)化及優(yōu)化的處理；(3)應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)幕墻進(jìn)行沖突檢測(cè)及分析；(4)根據(jù)所得到的BIM 模型對(duì)及進(jìn)行組裝。

5 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)現(xiàn)代化建筑中建筑外立面幕墻的設(shè)計(jì)對(duì)于整體建筑有著特別重要的作用，因?yàn)榻ㄖ饬⒚婺粔Φ脑O(shè)計(jì)可以使整體建筑的內(nèi)部和外部達(dá)成統(tǒng)一的一個(gè)整體。同時(shí)，建筑外立面幕墻的施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須要確保施工效果與設(shè)計(jì)效果相同，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員不可以進(jìn)行不能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)，所以，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員需要考慮到非常多的問(wèn)題。然而B(niǎo)IM 技術(shù)的應(yīng)用能夠很好的解決設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中所遇到的各種問(wèn)題，BIM 技術(shù)還能夠?qū)ㄖw進(jìn)行模擬，而能夠消除許多設(shè)計(jì)中的障礙，因此，BIM 技術(shù)能夠減輕設(shè)計(jì)人員繁重的工作，從而能讓設(shè)計(jì)人員呈現(xiàn)出最完美的建筑工程設(shè)計(jì)。