BIM技術(shù)在復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

1、BIM技術(shù)在復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用討論 引言 幕墻是現(xiàn)代建筑空間及表皮特征的重要表現(xiàn)方式，隨著高層建筑的普及，幕墻工程越來越冗雜。傳統(tǒng)的幕墻工程設(shè)計(jì)模式難以滿足現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的要求，實(shí)踐證明利用BIM技術(shù)能夠有效促進(jìn)幕墻工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文結(jié)合多年工作實(shí)踐，具體分析BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方案。 1 BIM技術(shù)的概念及特征 BIM最早是由Autodesk公司提出的，其主要是指在建筑工程及設(shè)施全生命周期內(nèi)，對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱1。隨著建筑技術(shù)的進(jìn)展，BIM具有以下特征：一是可視化。BIM技術(shù)利

2、用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目工程信息的可視化操作，例如在施工階段可以通過BIM技術(shù)創(chuàng)建設(shè)備模型，通過虛擬施工環(huán)境完成并且組織施工，以此檢驗(yàn)施工方案的可行性;二是參數(shù)化。通過參數(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，通過對(duì)BIM模型中的參數(shù)設(shè)計(jì)調(diào)整等實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目工程的自動(dòng)化操縱;三是協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性包括設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)、整體進(jìn)度協(xié)調(diào)以及本錢預(yù)算協(xié)調(diào)等等。BIM模型可以完成對(duì)整個(gè)工程的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。 2 BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢 依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，建筑幕墻是由面板與支撐結(jié)構(gòu)體系組成的。其主要是懸掛在主體結(jié)構(gòu)上的建筑物外圍結(jié)構(gòu)，不承當(dāng)主體結(jié)構(gòu)的荷載。建筑幕墻的種類許多，例如根據(jù)主要支撐結(jié)構(gòu)形式可以分為構(gòu)件式、單元式、

3、點(diǎn)支承、全玻、雙層。隨著現(xiàn)代建筑工程性能的不斷完善，建筑工程幕墻越來越冗雜，傳統(tǒng)的二維圖紙為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)模式難以適應(yīng)現(xiàn)代建筑幕墻工程設(shè)計(jì)的要求，因此急需利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)踐調(diào)查，BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢主要表達(dá)在以下方面。 1能夠很好地將設(shè)計(jì)理念表達(dá)到模型中，準(zhǔn)時(shí)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理念的完善程度。對(duì)于冗雜的幕墻工程設(shè)計(jì)方案而言，其在幕墻設(shè)計(jì)中會(huì)參雜更多的元素。尤其是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)融入更多的理論元素，這些元素?zé)o法直接通過圖紙表達(dá)出來。而BIM模型則可以很好地將設(shè)計(jì)師的理念轉(zhuǎn)化到模型中，通過BIM模型檢驗(yàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案是否具有可行性。例如通過BIM模型可以準(zhǔn)時(shí)

4、發(fā)覺幕墻工程設(shè)計(jì)方案所存在的問題，并且結(jié)合后續(xù)的施工等準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，以此提升設(shè)計(jì)方案的可行性。 2通過BIM模型可以將幕墻設(shè)計(jì)與后續(xù)的安裝、施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一治理，實(shí)現(xiàn)幕墻工程的整體質(zhì)量。幕墻工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)冗雜的工作，尤其是在現(xiàn)代建筑格局下，一體化施工特征更為明顯，通過BIM模型可以將設(shè)計(jì)、安裝、施工以及后期維護(hù)等融為一體，這樣有助于提升工程的整體質(zhì)量。例如在傳統(tǒng)的幕墻安裝的過程中可能會(huì)發(fā)生因安裝環(huán)境的因素而出現(xiàn)安裝工程變更現(xiàn)象，但是利用BIM模型則可以將安裝環(huán)境融入模型，這樣在設(shè)計(jì)階段就考慮了相關(guān)因素，有效地幸免了后期出現(xiàn)施工變更問題。 3BIM技術(shù)能夠提升幕墻的環(huán)保性，到達(dá)綠色施

5、工的要求。利用BIM技術(shù)可以精確地計(jì)算出工程相關(guān)的數(shù)據(jù)，有效地對(duì)幕墻的保溫效果、室內(nèi)外環(huán)境等進(jìn)行虛擬環(huán)境構(gòu)建，以此到達(dá)節(jié)能的效果。例如在進(jìn)行玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過BIM模型將當(dāng)?shù)氐墓庹諘r(shí)間、四周建筑、建筑層高等數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸入到BIM模型中，這樣能夠精確地計(jì)算出幕墻的環(huán)保參數(shù)，從而到達(dá)節(jié)省資源的目的。例如在北京文化中心建筑幕墻設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通過利用 Digtal Project發(fā)覺幕墻表層存在大量的鋁板，造成建筑本錢增加，經(jīng)過與幕墻設(shè)計(jì)人員溝通，利用BIM模型實(shí)行參數(shù)化、語言編程對(duì)幕墻基礎(chǔ)建模進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。 3 BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方案 實(shí)踐證證明將BIM技術(shù)

6、應(yīng)用到幕墻工程設(shè)計(jì)中具有巨大的作用，例如Revit系列的軟件能夠關(guān)心設(shè)計(jì)師可以更好地創(chuàng)建幕墻結(jié)構(gòu)，提升幕墻設(shè)計(jì)的精確性，解決工程施工中的各種沖突問題。 3.1 BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的思路 設(shè)計(jì)人員在利用BIM技術(shù)進(jìn)行冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮幕墻立面效果、室內(nèi)使用功能需求、幕墻材料性能以及施工本錢等諸多宏觀層面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。 1外立面效果。由于幕墻屬于建筑外層結(jié)構(gòu)，尤其是幕墻板塊所產(chǎn)生的線條需要設(shè)計(jì)人員經(jīng)過仔細(xì)的設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)到達(dá)既能表達(dá)出立面效果的設(shè)計(jì)意圖，也要滿足建設(shè)單位的質(zhì)量要求，保證其具有相應(yīng)的美觀要求。 2室內(nèi)使用功能需求。基于綠色施工方案的實(shí)施，在幕墻工程設(shè)計(jì)中必需要突

7、出幕墻的節(jié)能性。例如在玻璃幕墻設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)劃分與室內(nèi)空間分割相協(xié)調(diào)，立柱的布置應(yīng)考慮土建結(jié)構(gòu)位置。假如沒有做好立柱的區(qū)分，則會(huì)形成一塊玻璃跨越兩個(gè)房間的現(xiàn)象，這樣不利于節(jié)能環(huán)保。 3對(duì)幕墻施工材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在冗雜幕墻設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注幕墻構(gòu)建的加工和制件的質(zhì)量，只有加強(qiáng)對(duì)這些因素的操縱，才能保證幕墻施工質(zhì)量。幕墻設(shè)計(jì)人員要利用BIM平臺(tái)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的每個(gè)構(gòu)件加工和制作環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化處理，比方材料的選擇、螺栓型號(hào)確實(shí)定等2。 3.2 BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用方案 將BIM技術(shù)應(yīng)用到幕墻工程設(shè)計(jì)中的具體方案流程為以下幾個(gè)方面。 3.2.1 曲面設(shè)計(jì) 由于在冗雜幕墻設(shè)計(jì)中會(huì)涉及諸多

8、冗雜的理論學(xué)問，設(shè)計(jì)理念難以通過二維圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的冗雜性，使得工程曲面為參數(shù)化或者無規(guī)則，因此需要利用BIM模型的三維模型，尤其是可視化功能結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建虛擬模型，以此構(gòu)建冗雜幕墻的曲面設(shè)計(jì)模型3。 3.2.2 論證曲面設(shè)計(jì)方案 完成曲面模型方案之后需要結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)BIM模型進(jìn)行細(xì)化，利用幕墻面板材質(zhì)的不同對(duì)外立面進(jìn)行分格作業(yè)。例如設(shè)計(jì)人員依據(jù)BIM模型對(duì)幕墻分割進(jìn)行參數(shù)化操縱，可以在保證設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上對(duì)幕墻平面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此降低建設(shè)本錢。 3.2.3 幕墻系統(tǒng)建模 由于幕墻工程的設(shè)計(jì)需要考慮將來安裝后期與相關(guān)電路管線的碰撞問題，因此通過BIM模型可以通過

9、可視化功能對(duì)幕墻工程、機(jī)電工程、管道工程等進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，這樣可以準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺問題并準(zhǔn)時(shí)解決。 3.2.4 深度建模 完成上述操作要求之后，需要根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)完成深度建模的要求，通過深度模型確保幕墻工程設(shè)計(jì)的精確性。 3.2.5 創(chuàng)建信息模型 在確定BIM模型后需要?jiǎng)?chuàng)建族文件，例如在Revit系統(tǒng)中全部圖元都是以組為基本單位的，因此需要在系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入單元節(jié)點(diǎn)圖，并且根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求調(diào)整尺寸后創(chuàng)建模型。之后在對(duì)明細(xì)表和板塊進(jìn)行優(yōu)化，具體就是通過利用明細(xì)表對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，確保數(shù)據(jù)的精確性。設(shè)計(jì)師要依據(jù)BIM模型計(jì)算工程量，確定幕墻施工材料的明細(xì)表。 最終基于BIM模型對(duì)其進(jìn)行加工組裝作業(yè)，通過應(yīng)

10、用相關(guān)軟件進(jìn)行加工圖紙的科學(xué)構(gòu)建，同時(shí)動(dòng)畫形式進(jìn)行科學(xué)呈現(xiàn)4。 3.3 BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的保障對(duì)策 基于BIM技術(shù)在冗雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為了保證應(yīng)用效果，需要做好以下工作： 一是要加強(qiáng)BIM技術(shù)人才培育，尤其是培育復(fù)合型專業(yè)人才。將BIM技術(shù)融入到幕墻工程設(shè)計(jì)中離不開優(yōu)秀的人才，因此在幕墻設(shè)計(jì)人才培育方面要加大BIM技術(shù)的融入，以此增添幕墻設(shè)計(jì)人員操作BIM技術(shù)的能力。幕墻設(shè)計(jì)公司要定期組織設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的相關(guān)學(xué)問，通過校企合作的方式引進(jìn)高素養(yǎng)的幕墻設(shè)計(jì)人才。 二是不斷完善幕墻BIM工具軟件。雖然BIM軟件在冗雜幕墻設(shè)計(jì)中發(fā)揮巨大的作用，但是依據(jù)調(diào)查目前BIM模型所提供的功能還難以全面滿足冗雜的幕墻設(shè)計(jì)要求，例如在幕墻收口部位其設(shè)計(jì)比較繁瑣，目前我國的BIM模型還不能為其提供精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)幫助，所以我國要加大完善幕墻BIM工具軟件的設(shè)計(jì)研發(fā)力度。 三是要加強(qiáng)宣揚(yáng)，提高BIM技術(shù)在幕墻工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。雖然我國始終強(qiáng)調(diào)應(yīng)用BIM技術(shù)，但是畢竟其屬于新興事物，相關(guān)方面的人才數(shù)量缺乏，導(dǎo)致BIM技