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

朱志雄

浙江寶業(yè)幕墻裝飾有限公司 浙江 紹興 312030

幕墻是依附于建筑主體存在的不承重的外圍護(hù)裝飾性墻體，是建筑物的重要組成部分。幕墻集建筑美學(xué)、功能、節(jié)能和結(jié)構(gòu)于一體，在設(shè)計(jì)、制造和安裝過(guò)程中與各專業(yè)深度交叉相容。隨著建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，眾多城市綜合體、超高層和標(biāo)志性建筑迅速涌現(xiàn)，建筑外觀審美有進(jìn)一步觀念的改變，使得幕墻形狀也日趨復(fù)雜，特別是異形場(chǎng)館項(xiàng)目具有造型獨(dú)特、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)施工難度大等特點(diǎn)，對(duì)能夠支撐復(fù)雜幕墻工程的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)提出了更大的挑戰(zhàn)。BIM 技術(shù)作為一種與虛擬建設(shè)可視化集成的新技術(shù)，BIM應(yīng)用的范圍十分廣泛，由三維模型的構(gòu)建向性能化分析轉(zhuǎn)變，由施工模擬向運(yùn)行策劃轉(zhuǎn)變，由材料統(tǒng)計(jì)向項(xiàng)目成本管理的轉(zhuǎn)變。基于當(dāng)前幕墻建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程施工中， 發(fā)揮其在幕墻設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中，起到添磚加瓦的作用，從而全面提升建筑幕墻設(shè)計(jì)施工水平，具有十分重要的意義。

1 BIM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.1 更具有時(shí)代性

BIM技術(shù)作為一項(xiàng)較為新興的技術(shù)，有較強(qiáng)的科學(xué)性與時(shí)代適應(yīng)性，他具有可視化的本質(zhì)特征，將BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑工程當(dāng)中，具有非常大的益處。幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，可將BIM三維模型技術(shù)充分利用，可以向建設(shè)單位實(shí)時(shí)展示建筑效果并保持與竣工后實(shí)物的一致性，做到“所見(jiàn)即所得”；在設(shè)計(jì)過(guò)程中還能直觀地感受到建筑施工是否可行；在施工過(guò)程中可以向施工人員做可視化的交底，比二維平面圖紙更加直觀，可謂是一舉多得。碰撞檢查，是BIM技術(shù)應(yīng)用的基本功能之一，是建筑設(shè)計(jì)從二維時(shí)代轉(zhuǎn)向三維時(shí)代的重要標(biāo)志。通過(guò)全面的“三維校審”，在此過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。在真實(shí)建造施工之前理論上能100%消除各類碰撞和缺失，減少返工，縮短工期，節(jié)約成本。通過(guò)這一系列的措施來(lái)提高工作效率，節(jié)約成本，因此BIM 技術(shù)也是解決建筑業(yè)資源浪費(fèi)，建立建筑業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的有效方法。

1.2 設(shè)計(jì)智能化

智能化是當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展主題，已被廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域，BIM 技術(shù)是促進(jìn)建筑工業(yè)化、建筑信息化實(shí)現(xiàn)”兩化融合“最有效的數(shù)據(jù)橋梁，能夠更好的把場(chǎng)景、設(shè)備、產(chǎn)品、客戶、數(shù)據(jù)緊密的融合起來(lái)，形成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨區(qū)域的互聯(lián)互通，從而提高效率，推動(dòng)整個(gè)建筑體系智能化。BIM技術(shù)的核心是智能控制，可以用于規(guī)劃設(shè)計(jì)控制管理、建筑設(shè)計(jì)控制管理、招投標(biāo)控制管理、造價(jià)控制、質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、合同管理、物資管理、施工模擬等全流程智能控制，提高工作效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。在傳統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，建筑師使用SU等建模軟件做出方案，再用出圖軟件出圖，圖紙修改再返回模型看外觀，浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力?；贐IM技術(shù)的正向設(shè)計(jì)，圖紙和模型是統(tǒng)一體，修改模型的同時(shí)，圖紙隨之更新，節(jié)省了大量的時(shí)間和精力，也不會(huì)產(chǎn)生各種圖紙對(duì)不上的問(wèn)題。模型搭建完成后，可以進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)、明細(xì)表統(tǒng)計(jì)、日照分析、能耗分析、太陽(yáng)輻射分析、人流疏散分析、建筑外部風(fēng)環(huán)境分析、建筑內(nèi)部風(fēng)環(huán)境分析、異型曲率分析、雨水匯流份等，分析結(jié)果形成分析報(bào)告。

1.3 對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化

在確保建筑設(shè)計(jì)中外立面幕墻的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是否合理，更要把提高工程質(zhì)量放在首位，BIM技術(shù)應(yīng)用下，促進(jìn)了設(shè)計(jì)使用效率，綜合優(yōu)化幕墻設(shè)計(jì)協(xié)同效率，完成相同建模形式BIM技術(shù)應(yīng)用，才能科學(xué)，有效地獲得寶貴的數(shù)據(jù)信息。在保證幕墻設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下，需要加強(qiáng)對(duì)工程材料及工藝的控制力度，從而提高外立面幕墻的安全性與耐久性。另外，在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)充分考慮到其所需具備的功能以及具體特點(diǎn)，保證整個(gè)體系具有良好的功能性。在外立面幕墻的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要保證其符合各項(xiàng)建筑功能的基本需求。

1.4 項(xiàng)目管理的信息化

社會(huì)在不斷地發(fā)展和變革，在科學(xué)技術(shù)方面也有十分卓越的成就，與此同時(shí)，社會(huì)發(fā)展到現(xiàn)階段，信息技術(shù)已經(jīng)得到了全面滲透，在建筑工程領(lǐng)域中，更加需要反映豐富的信息化建設(shè)內(nèi)容。目前建筑行業(yè)中已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了建筑工程項(xiàng)目全過(guò)程管理以及信息化的實(shí)施。能夠?qū)IM技術(shù)運(yùn)用到建筑施工環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)對(duì)外幕墻工程數(shù)據(jù)建設(shè)科學(xué)化，把信息建設(shè)工作全面展示出來(lái)，強(qiáng)調(diào)建設(shè)工具之重要性，堅(jiān)持以科學(xué)化建設(shè)為根本目標(biāo)，確保項(xiàng)目管理工作全面實(shí)現(xiàn)信息化，才能科學(xué)地組織和調(diào)整信息數(shù)據(jù)。BIM技術(shù)應(yīng)用及改造，強(qiáng)調(diào)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)的服務(wù)，從而提出了相關(guān)的要求，反映了信息共享效果，能徹底解決信息溝通方式問(wèn)題，有效緩解了工程存在的科學(xué)性問(wèn)題，形成了信息化建設(shè)格局，強(qiáng)調(diào)了信息資源的科學(xué)性，也便于部門間交流問(wèn)題，從而有效地規(guī)避溝通問(wèn)題帶來(lái)的困擾，堅(jiān)持以信息化建設(shè)為根本要求，充分實(shí)現(xiàn)了信息化建設(shè)，符合信息和資源共享性要求，才能夠有效地保證BIM技術(shù)應(yīng)用效率，降低了設(shè)計(jì)工作難度。

2 建筑幕墻設(shè)計(jì)對(duì)建筑外立面的重要性

2.1 能夠較好地表現(xiàn)出整體結(jié)構(gòu)和諧統(tǒng)一的特征

通常情況下，整體建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我們將對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能效果進(jìn)行充分考慮。因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)合理有效的設(shè)計(jì)方案來(lái)達(dá)到良好的建筑節(jié)能效果才可以讓整個(gè)建筑工程獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。整體建筑設(shè)計(jì)不僅需要符合人們對(duì)于建筑的實(shí)際居住需求，更重要的是能很好的體現(xiàn)現(xiàn)代節(jié)能、環(huán)保的居住觀念。在整個(gè)建筑物的建設(shè)過(guò)程中，最重要的就是外墻保溫、隔熱和隔音等方面，這些都是影響建筑節(jié)能水平提高的關(guān)鍵因素。對(duì)整個(gè)建筑細(xì)節(jié)凹凸處，做出整體結(jié)構(gòu)外表，有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際理想設(shè)計(jì)目標(biāo)，所以我們能夠在建筑的外立面上設(shè)計(jì)幕墻，幕墻設(shè)計(jì)能夠很好地緩和整體和細(xì)節(jié)在設(shè)計(jì)中的矛盾沖突，使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了建筑整體的完美設(shè)計(jì)。幕墻設(shè)計(jì)不僅滿足實(shí)際總體建筑結(jié)構(gòu)需求，同時(shí)也能最大限度地美化建筑外立面。

2.2 幕墻設(shè)計(jì)可以較好地表現(xiàn)出美觀和功能使用之間的完美融合

在中國(guó)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的今天，社會(huì)在進(jìn)步，所以人們對(duì)當(dāng)前居住環(huán)境的要求也比較高。為了能夠使居民們獲得更好地生活條件和工作機(jī)會(huì)，就必須將現(xiàn)代的建筑設(shè)計(jì)融入到城市的整體布局當(dāng)中?，F(xiàn)代化建筑既要符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用的居住特點(diǎn)，又要反映出舒適優(yōu)美的居住環(huán)境。所以現(xiàn)代建筑在建筑設(shè)計(jì)中，一定要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定建筑外墻和屋面的裝飾材料以及施工方法，從而使建筑物更加符合現(xiàn)代人的需求，為他們創(chuàng)造一個(gè)健康、舒適、安全的生活空間。在我國(guó)現(xiàn)代化科技不斷向前發(fā)展的今天，在進(jìn)行建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，引用到許許多多先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，在當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)當(dāng)中，建筑外立面設(shè)計(jì)成為了建設(shè)單位和業(yè)主關(guān)注的焦點(diǎn)工程。設(shè)計(jì)師在建筑外立面的設(shè)計(jì)中，業(yè)主基本功能要求需充分考慮，要在符合基本要求的前提下，運(yùn)用創(chuàng)新思維開(kāi)展把目前主流色彩元素運(yùn)用于建筑外立面設(shè)計(jì)，還要注重對(duì)于建筑外表面材料和裝飾藝術(shù)等方面的運(yùn)用。

3 BIM技術(shù)運(yùn)用于建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)實(shí)際上就是將含有物理特征，功能特征等信息模型運(yùn)用于建筑項(xiàng)目工程之中，可以提供共享信息與數(shù)據(jù)，以便作出有關(guān)的決定，BIM技術(shù)包括建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初到每個(gè)工程項(xiàng)目完成的整個(gè)建設(shè)過(guò)程。在實(shí)際建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，為了保證建筑工程的整體質(zhì)量以及進(jìn)度，就需對(duì)其各個(gè)組成部分之間的關(guān)系有一個(gè)清晰全面的認(rèn)識(shí)，從而為后期的工作開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)的推行，需具備下列前提條件，要求每一個(gè)施工單位在工程開(kāi)展的各個(gè)階段，都需給出一個(gè)通用的準(zhǔn)則，并按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同配合，每個(gè)施工單位都應(yīng)該分享數(shù)字化模型，以增強(qiáng)單位間協(xié)同合作。

3.1 BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的智能化

智能化設(shè)計(jì)為當(dāng)前我國(guó)建筑外立面幕墻工程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)發(fā)展方向，伴隨著我們國(guó)家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能化設(shè)計(jì)更能適應(yīng)我們現(xiàn)代建筑工程發(fā)展的需要，此外，智能化也一定會(huì)成為今后現(xiàn)代化建筑工程的必然發(fā)展趨勢(shì)。因此，我們必須要加強(qiáng)對(duì)于建筑行業(yè)的研究力度，只有這樣才能不斷推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。將三維立體技術(shù)運(yùn)用到BIM技術(shù)當(dāng)中，BIM技術(shù)和三維立體技術(shù)是以三維建模為手段，科學(xué)設(shè)計(jì)和建造建筑外立面幕墻，BlM技術(shù)能使有關(guān)建筑設(shè)計(jì)人員自動(dòng)獲取與建筑有關(guān)的所需數(shù)據(jù)和圖形，這樣才可以更好的促進(jìn)我國(guó)建筑外立面幕墻的設(shè)計(jì)效果，以及建筑整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量，這也是BIM技術(shù)應(yīng)用于中國(guó)現(xiàn)代化建筑最突出的優(yōu)點(diǎn)[1]。比如BIM技術(shù)能夠使我們?cè)诮ㄖ饬⒚婺粔υO(shè)計(jì)的模型構(gòu)建，如果覺(jué)得大樓某處設(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理就要加以改造，運(yùn)用BIM技術(shù)，則可以讓系統(tǒng)自動(dòng)按照以往改造內(nèi)容改造其他建筑設(shè)計(jì)，便免去了設(shè)計(jì)人員將有關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)象一一進(jìn)行改造的繁瑣，還可以很好的避免修改對(duì)象漏掉，所以,BIM技術(shù)可以極大地促進(jìn)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)效率和整體設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高。

3.2 BIM技術(shù)能夠使設(shè)計(jì)可視化

我國(guó)建筑工程始終以安全為重，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和建筑工程施工質(zhì)量之間存在著千絲萬(wàn)縷聯(lián)系。所以說(shuō)建筑外立面幕墻對(duì)于建筑施工來(lái)說(shuō)具有非常重要的作用，它不僅可以為人們提供良好的居住環(huán)境，同時(shí)也能給人們帶來(lái)更加舒適、美觀的生活環(huán)境。要采取科學(xué)，合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要采取施工手段，建筑物外立面幕墻的施工建設(shè)，從而更好的保證建筑外立面幕墻施工的質(zhì)量，提升了建筑外立面幕墻整體安全性能，才能避免后期返工。將BIM技術(shù)運(yùn)用于國(guó)內(nèi)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的時(shí)候，利用3D圖形可反映項(xiàng)目的實(shí)體，以期能使大家在設(shè)計(jì)的過(guò)程中更能找出其中的誤區(qū)和不合理性，我們能用3D圖形模擬出建筑工程的實(shí)體，從而能夠較好的對(duì)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)進(jìn)行直觀的展示，此外，建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中，我們也可借助BIM技術(shù)來(lái)模擬展示現(xiàn)場(chǎng)施工流程，這就能夠較好的確保建筑項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)性，更好的提高外立面幕墻建設(shè)的科學(xué)準(zhǔn)確性，提高建筑項(xiàng)目整體安全性。

4 BIM技術(shù)在外立面幕墻設(shè)計(jì)上的實(shí)際運(yùn)用

4.1 利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)曲面

開(kāi)展建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑外立面幕墻曲面設(shè)計(jì)時(shí)，常會(huì)碰到，由于曲面設(shè)計(jì)的理論性強(qiáng)，從而對(duì)建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)造成極大困難。為了提高建筑外墻體面幕墻曲面設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要相關(guān)工作人員加強(qiáng)研究力度，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到建筑外裝修面幕墻曲面設(shè)計(jì)當(dāng)中去。BIM技術(shù)的三維功能，能夠很好的解決我們這個(gè)設(shè)計(jì)難題，三維功能能夠按照建筑外立面幕墻曲面的設(shè)計(jì)思路來(lái)模擬建筑，在遵循建筑設(shè)計(jì)意圖的前提下，運(yùn)用BIM 軟件對(duì)表皮進(jìn)行了優(yōu)化，首先消除了原模型中的部分突變?nèi)毕?，使得造型更加順滑，提升了整體美觀度。其次基于施工高效和材料可生產(chǎn)性，對(duì)分格進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，將無(wú)法生產(chǎn)的面板進(jìn)行了分格優(yōu)化，使得抽象設(shè)計(jì)理念得以展現(xiàn)，有利的保證了工期和整體效果。

4.2 利用BIM技術(shù)建立幕墻系統(tǒng)模型

利用BIM技術(shù)，能夠直觀地展現(xiàn)建筑外立面幕墻實(shí)體，能較好地讓設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑外立面幕墻系統(tǒng)進(jìn)行建模工作。因此，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前就應(yīng)該做好建筑外立面幕墻建模工作，為后期的建筑施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們也可以將BIM技術(shù)運(yùn)用到建筑三維模型中，快速建立建筑模型，三維模型還可用于碰撞檢查，這就能夠讓我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，采用了科學(xué)有效地方法加以解決，從而較好的保證建筑工程整體施工質(zhì)量，提高工程效率。

4.3 將BIM技術(shù)用于深度建模

建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)要取得成功，關(guān)鍵一步是進(jìn)行深度建模，深度建模又是BIM技術(shù)施工方式。通過(guò)深度建模可以有效提高幕墻工程的質(zhì)量，減少不必要的浪費(fèi)。在深度建模時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以使用BIM技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行建模，繪制節(jié)點(diǎn)圖等。在建立了三維立體模型后，還可以根據(jù)實(shí)際需要將其轉(zhuǎn)化為二維平面圖或者施工圖文件。幕墻制作公司在制作幕墻的同時(shí)，一定要根據(jù)自動(dòng)建模的圖紙數(shù)據(jù)，嚴(yán)格做好幕墻的制作和現(xiàn)場(chǎng)的安裝工作，從而較好的滿足了建筑外立面幕墻外形設(shè)計(jì)的要求[3]。

4.4 將BIM技術(shù)運(yùn)用于信息模型的建立

建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，信息模型的創(chuàng)建同樣具有十分重要的意義，形成信息模型。傳統(tǒng)的商務(wù)核算工作中，商務(wù)人員以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)進(jìn)行商務(wù)統(tǒng)計(jì)、測(cè)算和匯總，卻往往因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙不完整、圖紙表達(dá)不清楚、圖紙相互矛盾或者不同人員對(duì)圖紙的理解不同而產(chǎn)生分歧，也會(huì)因?yàn)樯虅?wù)人員的錯(cuò)算、漏算而產(chǎn)生爭(zhēng)議，這種情況在異形項(xiàng)目商務(wù)核算中尤為明顯，施工單位的商務(wù)人員和審計(jì)咨詢單位的商務(wù)人員經(jīng)常達(dá)不成一致，導(dǎo)致項(xiàng)目結(jié)算工作無(wú)法推進(jìn)。而設(shè)計(jì)階段采 用BIM模型的項(xiàng)目很好解決了這種問(wèn)題，BIM模型可以完整、準(zhǔn)確的包含工程量、材料規(guī)格、使用部位、使用含量等信息并直觀展示給相關(guān)人員，BIM軟件可以自動(dòng)快速導(dǎo)出商務(wù)人員需要的信息，避免了漏算、錯(cuò)算的情況發(fā)生。以BIM為基礎(chǔ)的商務(wù)核算工作減少了對(duì)人的依賴，不僅減輕了商務(wù)人員的工作負(fù)荷，而且能夠快速完成成本管理或者結(jié)算工作。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)以其三維可視化、信息化的先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，貫穿方案設(shè)計(jì)、施工深化、數(shù) 字化加工和施工落地的全過(guò)程。從整體造型到細(xì)部選型，再到內(nèi)部構(gòu)造及加工制作，在 包括造型優(yōu)化、曲率分析、參數(shù)化設(shè)計(jì)、輔助輸出二維圖、錯(cuò)漏碰缺協(xié)調(diào)、模型節(jié)點(diǎn)深化、數(shù)字化加工和可視化指導(dǎo)安裝等應(yīng)用中，都體現(xiàn)了極大的價(jià)值。BIM技術(shù)的運(yùn)用，可以較好地解決設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的種種難題，BIM技術(shù)也可以模擬建筑的整體，并且可以排除很多設(shè)計(jì)上的阻礙，BIM技術(shù)可以降低設(shè)計(jì)人員的繁重勞動(dòng)，這樣才能夠使設(shè)計(jì)人員展現(xiàn)出最為完善的建筑工程設(shè)計(jì)。