BIM技術(shù)在幕墻施工階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)在幕墻施工階段的應(yīng)用王偉BIM(BuildingInformationModelingBIM遇到的難題,使工程管理更精細、更高效.【期刊名稱】《建設(shè)監(jiān)理》【年(卷),期】2015(000)008【總頁數(shù)】5頁(P7-10,19)【關(guān)鍵詞】Revit;三維建模;幕墻工程;工程管理【作者】王偉【作者單位】北京帕克國際工程咨詢有限公司,北京100022【正文語種】中文【中圖分類】F407.9引言BIM起源于美國，于2002年被歐特克公司引入中國。BIM除具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性及可出圖性外，強大的信息整合能力為其最核心的競爭力。目前，BIM技術(shù)越來越受到國內(nèi)建筑行業(yè)的認可，已有不少建設(shè)項目在建設(shè)的各個階段不同程度地進行應(yīng)用，其中上海中心大廈是全生命周期應(yīng)用BIM技術(shù)的典型案例。BIM在設(shè)計階段使用較多，也取得了一些成果，但在幕墻施工階段如何運用BIM們進一步探索。幕墻的建模BIM技術(shù)的運用首先需要進行建模。如果項目已由設(shè)計院或開發(fā)商委托的第三方提前建好，則可以直接使用；如果沒有提前建好或者建模的深度達不到施工的要求，則需要根據(jù)施工圖先建模。BIM的建模軟件較多，如Autodesk公司的Revit系列軟件、Bentiey、ArchiCAD、CATIA、Rhino、Sketchup等等?？梢愿鶕?jù)項目特點、設(shè)計階段及軟件的適用范圍靈活選擇。本文只簡單介紹適合民用建筑且應(yīng)用較廣泛的Revit系列建模軟件。使用Revit系列軟件進行幕墻建模的思路有很多。在施工階段的建模，目前普遍采適用性強的嵌套族建模法。材料族的建模在使用嵌套族之前，需要對幕墻所使用的材料分別建模。首先在Revit中創(chuàng)建常規(guī)族，如果是釘子、鉚釘之類建模，則需要創(chuàng)建基于面的常規(guī)族或基于線的常規(guī)族；然后將施工圖中幕墻所使用的材料模圖(CAD版)分別導入到Revit中(見圖1)，再通過Revit中的拉伸、融合、旋轉(zhuǎn)、放樣等命令進行建模(見圖2)；最后對建好的模設(shè)置尺寸參數(shù)、添加材質(zhì)及控件(見圖3)。圖1材料模圖導入圖2通過各種命令建模圖3設(shè)置尺寸等嵌套族的生成(柱、梁、板、墻等系統(tǒng)族要除外)。如果是構(gòu)件式幕墻，僅需要完成一些組合構(gòu)件4)；如果是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且規(guī)格較統(tǒng)一的幕墻(如單元體幕墻)，可以先生成嵌套族，然后再以構(gòu)5)。45幕墻的建模在工程所需的所有材料建模完成以后，即可著手進行幕墻的建模工作了。首先選用與本工程其他專業(yè)相同的統(tǒng)一項目模版創(chuàng)建新的項目，在新項目中導入CAD版軸網(wǎng)(如已有可不用再導入)、幕墻的立面圖及剖面圖；然后將所建的材料模型載入到本項目中；最后根據(jù)立面圖及剖面圖進行定位即可完成幕墻的建模工作(見圖6)。圖6幕墻建模本文僅簡單介紹使用Revit進行幕墻建模的方法，具體如何操作還需要系統(tǒng)學習、多次練習、靈活運用?？梢暬募夹g(shù)交底與施工方案模擬可視化的技術(shù)交底常規(guī)的技術(shù)交底程序為幕墻單位的項目技術(shù)負責人填寫技術(shù)交底內(nèi)容，然后下發(fā)工長了解后簽字存檔。工長將大致了解的內(nèi)容口頭傳授給一線實際操作的工人。技術(shù)交底能否到位受限于技術(shù)負責人的文字表達能力、工長的理解能力和口頭表達能力以及工人的理解能力。由于語言描述抽象、理解能力的差異，往往導致節(jié)點復(fù)雜、特殊要求多的幕墻技術(shù)交底工作達不到預(yù)期的目標。運用BIM技術(shù)可以將構(gòu)造復(fù)雜的幕墻節(jié)點通過模型和模擬施工形象的展示。根據(jù)構(gòu)造要求進行模擬施工，在演示的過程中，可以針對每道工序的技術(shù)要求、注意事項進行特別的說明。工人在觀看的過程中，可以直觀地了解整個施工過程，掌握各道工序的技術(shù)要求(見圖7)。圖7模擬施工施工方案的模擬隨著建筑外立面造型的復(fù)雜多變，單位工程的幕墻墻型越來越多，幕墻的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，僅僅憑借以往的施工經(jīng)驗安排施工，往往會出現(xiàn)問題。有時即便是造型規(guī)整的幕墻，按照常規(guī)的工序進行施工，也會出現(xiàn)意想不到的問題。如某工程轉(zhuǎn)角為干掛石材幕墻，四邊為單元體幕墻(見圖8)，因造型簡單構(gòu)造也不復(fù)雜，先施工哪個墻型都可以，所有沒有引起管理人員的重視，未進行樣板施工，也未進行施工模擬，現(xiàn)場依舊按照常規(guī)做法進行施工。由于石材供應(yīng)不及時，現(xiàn)場先安裝單元體，后裝干掛石材，結(jié)果層間位置的干掛石材膠因受單元體板塊影響，無法施打。圖8干掛石材幕墻BIM技術(shù)進行施期，降低安裝施工樣板的成本。在工程進度控制方面的應(yīng)用建筑施工是一個高度動態(tài)的過程。隨著幕墻工程規(guī)模的不斷擴大，施工項目管理變得極為復(fù)雜。然而，當前幕墻工程項目管理卻相對落后，通常用橫道圖表示進度計劃，用直方圖表示資源計劃，無法清晰地描述施工進度以及各種復(fù)雜關(guān)系，難以準確表達工程施工的動態(tài)變化過程，更不能動態(tài)地優(yōu)化分配所需要的各種資源和施工場地。施工進度計劃的編制施工進度計劃作為進度控制的重要文件，在編制和調(diào)整時，要考慮以下幾個方面：(1)資金、材料、人力、作業(yè)面等各方面因素；(2)保證施工工序正確；(3)考慮周全，避免丟項；(4)避免與其他專業(yè)交叉施工。BIMRevit完成的幕墻三維NavisworksNavisworks中進行進度計劃的編制，原先證正確的工序；與其他專業(yè)的三維模型綜合，可以有效地避免交叉施工；在Navisworks施工進度控制施工進度控制是當前工程管理的薄弱環(huán)節(jié)。由于施工進度信息滯后，各方在工期已經(jīng)延誤了一段時間后，才著手尋找解決辦法或者重新調(diào)整工期。通過BIM的施工模擬技術(shù)，安排BIM專業(yè)人員根據(jù)現(xiàn)場實際施工進度對三維模型數(shù)據(jù)進行每天進并標明在建時間；“延誤”的采用半透明的紅色實體表示。通過這種“清晰直白”的表示方式，可以讓各方隨時了解工程進展情況，對工期滯后情況及時了解，及時采取措施。4D施工模擬技術(shù)可以在幕墻施工過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度、優(yōu)化施工資源，對整個工程的施工進度、資源進行統(tǒng)一管理和控制，可以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。特殊結(jié)構(gòu)和復(fù)雜節(jié)點的幕墻輔助設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)幕墻的輔助設(shè)計隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人們對建筑美學的更高要求，建筑的設(shè)計越來越追求個性，從而促使幕墻的設(shè)計也不斷創(chuàng)新。幕墻結(jié)構(gòu)由原來的簡單、規(guī)整變得越來越復(fù)雜、多變，單曲、雙曲等造型特殊的幕墻形勢層出不窮，傳統(tǒng)的二維繪圖方式已經(jīng)很難表達。如圖9所示，幕墻交接位置呈現(xiàn)X型，且三維尺寸均為變量。圖9“X”型幕墻傳統(tǒng)的做法為設(shè)計人員先規(guī)劃大概做法，現(xiàn)場施工人員根據(jù)實際情況自由發(fā)揮，在框架完成后進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，設(shè)計人員再進行面材的下料加工工作。由于處于失控狀態(tài)，這種做法既無法保證工程質(zhì)量和外觀效果，又無法保證工期。使用BIM技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)進行建模，通過三維建?？梢匀嵌日故境瞿粔Φ耐庥^效果，并根據(jù)Revit中的材料統(tǒng)計命令進行材料的采購及下料加工工作。這樣既可保證工程質(zhì)量及外觀效果，又可保證工期。復(fù)雜節(jié)點幕墻的輔助設(shè)計對于復(fù)雜的幕墻節(jié)點(見圖10)，在二維圖紙的識圖中，很難想象其空間邏輯關(guān)系。通過三維建模模擬施工(見下圖11)，可以提前發(fā)現(xiàn)型材之間“打架”現(xiàn)象(見圖12)，在施工開始前調(diào)整設(shè)計方案，避免因圖紙原因耽誤施工。圖10復(fù)雜幕墻節(jié)點圖11三維建模模擬施工圖12發(fā)現(xiàn)“打架”現(xiàn)象5施工過程中的質(zhì)量監(jiān)管質(zhì)量管理是現(xiàn)場施工管理中最重要的工作內(nèi)容之一，質(zhì)量管理的好壞直接決定了最終工程質(zhì)量的優(yōu)劣。在日常的施工質(zhì)量管理中，各方質(zhì)檢人員檢查發(fā)現(xiàn)問題后，會發(fā)工作聯(lián)系單要求施工單位整改，但由于工期緊張、施工方故意拖延等原因，造成整改工作滯后。因滯后時間太久、工作聯(lián)系單中的質(zhì)量問題部位表述不具體、積累質(zhì)量問題精確定位工作聯(lián)系單中關(guān)于質(zhì)量問題位置的表述常規(guī)為某層某軸線，最多再附上一張照片。如果時間過久，現(xiàn)場環(huán)境已變化，再加上位置表述不清，在后期整改的時候很難找到質(zhì)量缺陷的具體部位。使用BIM的模擬建造，在日常的模型維護中，將現(xiàn)場檢查的施工質(zhì)量缺陷隨時標注在模型中，對質(zhì)量缺陷部位采用不同顏色的參數(shù)進行表示，可以精確到一根釘子，這樣就不存在后期找不到質(zhì)量缺陷在哪的問題了(見圖13)。直到整改完成后，再在模型中進行參數(shù)更改。圖13質(zhì)量問題精確定位質(zhì)量問題精確統(tǒng)計近幾年幕墻工程的體量越來越大，墻型及構(gòu)造也越來越豐富，相應(yīng)的質(zhì)量問題也越來越多。在整改過程中，進行質(zhì)量缺陷的精確統(tǒng)計就成了問題。特別是材料方面的統(tǒng)計(如破損玻璃、型材劃傷數(shù)量等方面)，費時費力還容易統(tǒng)計漏項和統(tǒng)計錯誤。通過BIM創(chuàng)建的施工模擬模型，根據(jù)日常維護中設(shè)置的質(zhì)量缺陷參數(shù)，通過過濾器功能進行篩選，可以很容易地統(tǒng)計出質(zhì)量缺陷的數(shù)量、尺寸及具體位置。既省時省力，又統(tǒng)計精確，提高工程管理效率。6結(jié)語BIM技術(shù)作為計算機信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，以其可視化、協(xié)同效率高、參數(shù)化和對項目全生命周期的關(guān)注贏得了建筑行業(yè)市