BIM技術(shù)在公共建筑幕墻工程中的應(yīng)用研究

鄭征

摘 要：隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展，建筑幕墻的相關(guān)設(shè)計方式和理念也在不斷創(chuàng)新，建筑幕墻整體工程已經(jīng)逐漸由原來的整齊化和簡約化向復(fù)雜化和多元化發(fā)展。BIM技術(shù)屬于一種集協(xié)調(diào)化和可視化為一體的模式和系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)中。為了進(jìn)一步探究BIM技術(shù)應(yīng)用于公共建筑幕墻工程的實踐路徑，簡單闡述了BIM技術(shù)概況，重點(diǎn)分析了BIM技術(shù)的信息化管理和具體應(yīng)用，希望能為有關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；公共建筑；幕墻工程

中圖分類號：TU767? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）07-0015-03

0 引言

公共建筑幕墻工程包含有多項施工環(huán)節(jié)和活動，屬于建筑工程中的關(guān)鍵組成部分?，F(xiàn)階段，公共建筑整體結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，特別是對于建筑的美觀程度、室內(nèi)舒適程度以及使用功能等有較高要求，使得幕墻工程也逐漸變得復(fù)雜。BIM技術(shù)屬于新型的一種工程管理模式和設(shè)計方法，由于其具有較高的效率而被廣泛應(yīng)用于公共建筑中的不同階段，它能夠在一定程度上提升施工的整體效率，確保成本降低并且按工期完成要求。

1BIM技術(shù)概況

1.1 BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)也被稱為建筑信息模型，是立足于三維虛擬技術(shù)之上的一種數(shù)字信息技術(shù)。將BIM技術(shù)合理應(yīng)用于公共建筑工程的各個環(huán)節(jié)中，能夠?qū)崿F(xiàn)工程在運(yùn)營維護(hù)、施工、規(guī)劃設(shè)計等階段的全過程信息化管理。BIM技術(shù)實質(zhì)是以信息技術(shù)作為基礎(chǔ)優(yōu)勢，借助數(shù)字模型來智能化管理建筑工程，使得工程的質(zhì)量和效率得到不斷提升的同時，促進(jìn)施工成本進(jìn)一步降低，以此促使工程建設(shè)的整體質(zhì)量實現(xiàn)質(zhì)的提升，從而使得建筑行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

在公共建筑的幕墻工程中引入BIM技術(shù)，主要是由于該技術(shù)有著模擬化、協(xié)同化、智能化以及可視化等優(yōu)點(diǎn)。BIM技術(shù)能夠以建立模型等形式來將建筑物實體清晰呈現(xiàn)，幫助設(shè)計者對建筑物的特性和構(gòu)造有一個直觀的了解，并在建筑幕墻的實際安裝中能夠以此為依據(jù)設(shè)計相關(guān)圖紙，讓工程實際與設(shè)計內(nèi)容相符合。

運(yùn)用BIM技術(shù)所設(shè)計出來的圖紙比平面圖紙更立體，能夠避免因為圖紙模糊而遺漏重要項目信息。在公共建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)來對幕墻進(jìn)行干預(yù)，通過多維、三維等形式將建筑預(yù)期的效果進(jìn)行呈現(xiàn)，用戶能夠?qū)ㄖ椖坑幸粋€初步的了解，并與用戶需求相結(jié)合來優(yōu)化調(diào)整設(shè)計方案。建筑幕墻BIM的應(yīng)用如圖1所示。

利用BIM技術(shù)能夠建立起一個互動平臺，可以在一定程度上實現(xiàn)跨部門溝通，促進(jìn)各部門協(xié)同合作的效率進(jìn)一步提高。BIM技術(shù)還具有一定的模擬性，能夠?qū)ㄖ粔こ踢M(jìn)行模擬分析。如在施工前，對工程預(yù)期效果、施工進(jìn)度以及施工流程進(jìn)行有效模擬，以為項目方案的設(shè)計優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考。還可以在設(shè)計環(huán)節(jié)或者施工環(huán)節(jié)模擬工程中可能出現(xiàn)的問題，并有針對性地采取相應(yīng)措施來管理和控制施工成本、進(jìn)度以及質(zhì)量[1]。

1.3 BIM技術(shù)的應(yīng)用核心

BIM技術(shù)屬于建筑工程智能化和數(shù)字化的一種表示，能夠?qū)⑵溆糜诮ㄖ锏倪\(yùn)營、建造、規(guī)劃以及模擬中。該技術(shù)旨在提升協(xié)作水平的同時，促進(jìn)行業(yè)生產(chǎn)率的增長，其能夠給建筑行業(yè)的相關(guān)流程以及組織碎片化等帶來顯著改善。

現(xiàn)代化的公共建筑幕墻設(shè)計有獨(dú)特的造型，常常出現(xiàn)不同形式的外表皮，因此對于龍骨結(jié)構(gòu)也有較高的穩(wěn)定性要求。在現(xiàn)場安裝鋼結(jié)構(gòu)過程中還需要綜合沉降量等相關(guān)因素進(jìn)行考慮，準(zhǔn)確定位結(jié)構(gòu)，同時由于公共建筑有較大的機(jī)電系統(tǒng)體量，其管線的整體布置較為復(fù)雜，再加上建筑外形并不固定使得管線的排布難度進(jìn)一步加大。

BIM技術(shù)在幕墻工程中主要體現(xiàn)在建造過程、結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計以及形體表現(xiàn)等方面[2]。利用BIM技術(shù)還能夠展開橫向支撐、箱型桁架建模，通過三維形式來對檁條坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行獲取，在施工過程中借助全站儀來對空間展開精確定位，以此實現(xiàn)檁條結(jié)構(gòu)層精確安裝的目的。在BIM參數(shù)和掃描復(fù)測的基礎(chǔ)上，將其與模型數(shù)據(jù)和玻璃幕墻相結(jié)合進(jìn)行加工和生產(chǎn)，可以在一定程度上提高玻璃容差和幕墻龍骨的精準(zhǔn)度。

公共建筑幕墻的工程相對龐大，在此過程中涉及方方面面。在對公共建筑幕墻進(jìn)行三維管線的綜合設(shè)計過程中，可以通過BIM技術(shù)來進(jìn)行干預(yù)，在BIM技術(shù)的輔助下，可以展示出相應(yīng)模型，旨在對建筑幕墻的整體狀態(tài)進(jìn)行模擬，其整體三維矯正的過程有著較高的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。在此過程中，按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行設(shè)計就會暴露出很多問題，主要表現(xiàn)為工程項目關(guān)聯(lián)性和規(guī)范性相對較差，且屬于專業(yè)性的整體空間高度并不吻合，和專業(yè)配合度之間也缺乏緊密聯(lián)系。應(yīng)用BIM技術(shù)可以最大限度減少理論和實際之間存在的不合理偏差問題，同時保證科學(xué)性、準(zhǔn)確性。如果想要進(jìn)一步修改模型參數(shù)，僅僅只需要略微改動以下系統(tǒng)模型，就可以進(jìn)一步修改實時關(guān)聯(lián)的各項參數(shù)，從而保證設(shè)備參數(shù)的系統(tǒng)性和準(zhǔn)確性。

2 BIM技術(shù)在公共建筑幕墻工程中的具體應(yīng)用

2.1 幕墻建模

BIM技術(shù)在公共建筑幕墻工程中最重要的一個環(huán)節(jié)就是材料建模，若在施工之前準(zhǔn)備好建模工作，就可以直接借助BIM技術(shù)來展開后續(xù)操作。合理借助BIM技術(shù)完成建模工作，按照鋼結(jié)構(gòu)要求來對施工圖紙進(jìn)行設(shè)計并對三維節(jié)點(diǎn)展開放樣。一般情況下，建模所用的軟件有很多，但是要按照工程要求來合理進(jìn)行選擇。

在建模過程中若以嵌套式為主要形式，通常需要考慮使用的材料，在此過程一般采用的軟件為Revit等。借助此類軟件進(jìn)行材料建模，Revit軟件能夠通過面或者點(diǎn)的形式展開建模，同時還能夠事先對幕墻施工期間所涉及到的不同材料進(jìn)行處理，并通過一系列程序完成材料建模[3]，比如尺寸、材質(zhì)、控制件等操作，能夠在一定程度上精確施工數(shù)據(jù)。

嵌套族指的是在同一單元幕墻中將不同的族進(jìn)行鑲嵌，若當(dāng)前為結(jié)構(gòu)幕墻，那么完成結(jié)構(gòu)建模之后就能夠繼續(xù)進(jìn)行幕墻建模。這是一種相對較為簡單的方法，若是幕墻結(jié)構(gòu)屬于較為復(fù)雜的形式，就要按照規(guī)格以及其他相關(guān)因素生成基礎(chǔ)嵌套族，從而完成材料的一整套建模工作。

幕墻建模需要在全部材料建模均完成后方可繼續(xù)開展。在幕墻建模初期，該項目的相關(guān)人員需要對模板進(jìn)行統(tǒng)一處理，模板處理完成后，將CAD版軸網(wǎng)以及幕墻剖面圖和立面圖導(dǎo)入，再繼續(xù)將材料模型進(jìn)行導(dǎo)入，就可以處理幕墻剖面圖和立面圖。設(shè)計人員還需要深化圖紙設(shè)計，深入分析并研究圖紙之后將其不明確或者缺失的地方標(biāo)出。在幕墻設(shè)計環(huán)節(jié)，要想實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的制作加工會有一定的難度，而借助BIM技術(shù)來優(yōu)化圖紙，就會最大程度地降低鋼結(jié)構(gòu)制作和加工難度。在設(shè)計前，需將圖紙中的缺陷和不足找出來，借助鋼結(jié)構(gòu)制造和加工來建立BIM平臺，再以BIM技術(shù)將鋼結(jié)構(gòu)中不同環(huán)節(jié)展開可視化操作和處理，如鋼結(jié)構(gòu)中常見的螺栓、材料等相關(guān)問題。將這些問題處理完成后，就可以借助計算機(jī)技術(shù)模擬出鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，待一切準(zhǔn)備就緒后就能夠生成鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計加工圖紙，以此可以用來當(dāng)作后續(xù)玻璃幕墻的參考材料。BIM技術(shù)在幕墻設(shè)計中的應(yīng)用如圖2所示。

2.2 BIM技術(shù)在公共建筑幕墻設(shè)計中不同階段的應(yīng)用

2.2.1 在設(shè)計規(guī)劃階段的應(yīng)用

在規(guī)劃過程中需要綜合分析本次公共建筑項目，深入了解項目當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候等條件，全面掌握工程預(yù)期收益、成本預(yù)算以及結(jié)構(gòu)主體的設(shè)計。隨后立足于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面來對項目進(jìn)行可行性分析?？梢越柚鶥IM技術(shù)來分析項目地貌地形，以此建立一個初期的模型，再初步分析項目地環(huán)境，由此制定一份合理的規(guī)劃方案，并綜合一些有關(guān)因素來訓(xùn)責(zé)最佳方案。

此外，在設(shè)計過程中，可借助專業(yè)的建模軟件將項目預(yù)期效果進(jìn)行直觀展示。不同專業(yè)的設(shè)計師利用BIM模型完成溝通工作，能夠在一定程度上縮短設(shè)計后期周期。

2.2.2 在施工階段的應(yīng)用

在公共建筑幕墻施工過程中，需要將原定的設(shè)計方案完全呈現(xiàn)出來。此時就要保證所有資料和施工圖紙數(shù)據(jù)是完整且精確的。借助BIM技術(shù)能夠最大程度地保證實際情況和模型基本相符。在建模過程中需要仔細(xì)審核設(shè)計圖紙，以減少后續(xù)施工出現(xiàn)的變更次數(shù)。在整體施工之前要做好安全交底、技術(shù)交底以及技術(shù)準(zhǔn)備等工作，確保建筑幕墻工程能夠順利推進(jìn)。在施工前可借助BIM技術(shù)來對施工流程進(jìn)行模擬，對施工設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，促使施工過程中不同環(huán)節(jié)工作人員均能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同合作。這不僅能夠使得工程的安全性和精確性得到提高，還能夠進(jìn)一步縮短施工的整體周期，促進(jìn)施工成本進(jìn)一步降低。此外，BIM 技術(shù)用于工程計量過程中，可以給物資人員以及商務(wù)等節(jié)約一定的時間，且數(shù)據(jù)會隨著技術(shù)方案和設(shè)計需求的變化而產(chǎn)生改變，保證了數(shù)據(jù)實時更新與前后方案中的數(shù)據(jù)比對有效性。

2.2.3 在維護(hù)和運(yùn)營階段的應(yīng)用

在公共建筑幕墻工程完成以后，科學(xué)合理的維護(hù)和運(yùn)營能夠進(jìn)一步提高工程項目使用壽命，給建設(shè)單位帶來經(jīng)濟(jì)和社會雙重效益。借助BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)項目整體的動態(tài)可視化管理，使用BIM運(yùn)營維護(hù)和模型來準(zhǔn)確定位幕墻的位置，有利于及時發(fā)現(xiàn)幕墻工程中最常見的問題，精細(xì)查詢設(shè)施設(shè)備的資料和維護(hù)清單。按照基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有針對性地制定維護(hù)和檢修計劃，實現(xiàn)預(yù)警分析、設(shè)備管理以及信息查詢等高效管理，促進(jìn)運(yùn)用管理水平進(jìn)一步提高。

3 施工過程信息化管理

3.1 布置三維場地

以往對于公共建筑幕墻工程的場地布置，均是由現(xiàn)場工作人員結(jié)合自身經(jīng)驗并按照CAD平面圖完成的。但是因為圖紙屬于二維平面圖，在一定程度上缺乏縱深布置水平，所有很難及時發(fā)現(xiàn)場地在布置過程中出現(xiàn)的問題。

利用BIM技術(shù)來合理優(yōu)化施工場地，能夠有效解決施工設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)輸路線沖突或者搬運(yùn)時間過長等問題。在實際操作過程中，可以借助三維場布軟件來對場地進(jìn)行布置，再與公共建筑項目的實際情況相結(jié)合，在BIM軟件中導(dǎo)入二維圖紙，與施工經(jīng)驗和地質(zhì)情況結(jié)合來進(jìn)一步確定基坑的實際開挖深度，以此來建立一個三維的結(jié)構(gòu)模型和基坑模型。在幕墻材料加工區(qū)和堆放區(qū)布置三維場地過程中，需要按照加工機(jī)械等比例完成建模規(guī)劃，立足于BIM技術(shù)可模擬性和可視化的特點(diǎn)，按照道路紅線來科學(xué)調(diào)配材料整體運(yùn)輸線路，模擬幕墻材料的進(jìn)場路線，可保證材料方便、快捷且通暢的運(yùn)至現(xiàn)場。

在模擬進(jìn)場路線和材料堆場的過程中，現(xiàn)場堆放材料的臨床場地布置要綜合貨車進(jìn)退以及卸貨等因素考慮，同時還要方便材料垂直運(yùn)輸和水平運(yùn)輸。對施工區(qū)、辦公區(qū)以及生活區(qū)展開合理且科學(xué)的三維布置，能夠在一定程度上解決因不合理的場地布置而導(dǎo)致的施工現(xiàn)場混亂問題，有助于節(jié)約成本并縮短施工周期。

3.2 二維碼輔助構(gòu)件施工

利用BIM技術(shù)在云平臺中導(dǎo)入幕墻的龍骨結(jié)構(gòu)，能夠?qū)δＰ托畔⑦M(jìn)行輕量化瀏覽。鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在出廠之前，可以提取相關(guān)的模型數(shù)據(jù)并形成料單，生成一個自定義的構(gòu)件二維碼，并在二維碼的模板中加入一些現(xiàn)場施工所涉及到的信息，比如驗收人信息、鋼結(jié)構(gòu)出場或者進(jìn)場時間以及材料的幾何參數(shù)等。在加工環(huán)節(jié)，每個龍骨構(gòu)件均需要粘貼特定二維碼，方便工作人員精準(zhǔn)定位每個構(gòu)件的具體位置，以此提高精細(xì)化施工的效率。

4 結(jié)束語

公共建筑幕墻工程隨著社會和科技的發(fā)展已經(jīng)在不斷實現(xiàn)高度透明化、信息化以及科技化，由此可以看出，BIM技術(shù)在公共建筑幕墻工程中具備一定的優(yōu)勢潛力，特別在當(dāng)下建筑行業(yè)迅猛發(fā)展的前提下，會有越來越多的建筑幕墻工程引用BIM技術(shù)，從而推動建筑行業(yè)實現(xiàn)高效可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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