BIM技术在幕墙施工中的应用

刘敏杰 朱旭升

摘 要：幕墙设计是现代建筑重要组成部分，在复杂幕墙工程设计中需要借助BIM工具实现，利用BIM技术的可视化、协同化以及虚拟化等优势技术完成复杂幕墙设计。为了满足人们日益增长的生活，建筑行业需要在固有的土地上建设更多的建筑空间供人们使用，于是高层建筑由此诞生。为确保高层建筑的结构稳定性、延长其使用寿命、节约建设成本，现高层建筑多以框架结构、框剪结构、筒体结构为主，高层建筑中除居住建筑外的公共建筑多使用幕墙作为其外部围护结构。BIM技术对于幕墙建造过程的辅助作用显著，近年来引起了国内外专家学者的广泛关注。

关键词：BIM技术;幕墙设计;应用

引言

幕墙是现代建筑空间及表皮特征的重要表现方式，随着高层建筑的普及，幕墙工程越来越复杂。传统的幕墙工程设计模式难以满足现代工程设计的要求，实践证明利用BIM技术能够有效促进幕墙工程设计质量。通过工程实践，总结复杂幕墙施工问题的BIM技术解决方案，可以为类似工程提供借鉴。

1 BIM 技术的概念及特征

BIM最早是由Autodesk公司提出的，其主要是指在建筑工程及设施全生命周期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。随着建筑技术的发展，BIM具有以下特征：一是可视化。BIM技术利用大数据技术可以实现对项目工程信息的可视化操作，例如在施工阶段可以通过BIM技术创建设备模型，通过虚拟施工环境完成并且组织施工，以此检验施工方案的可行性;二是参数化。通过参数构建数据模型，通过对BIM模型中的参数设计调整等实现对项目工程的自动化控制;三是协调性。协调性包括设计协调、整体进度协调以及成本预算协调等等。BIM模型可以完成对整个工程的协调设计。

2 BIM 技术在复杂幕墙工程设计中应用的优势

（1）能够很好地将设计理念体现到模型中，及时检验设计理念的完善程度。而BIM模型则可以很好地将设计师的理念转化到模型中，通过BIM 模型检验设计师的设计方案是否具有可行性。例如通过BIM模型可以及时发现幕墙工程设计方案所存在的问题，并且结合后续的施工等及时进行设计方案的调整，以此提升设计方案的可行性。（2）通过BIM模型可以将幕墙设计与后续的安装、施工等环节进行统一管理，实现幕墙工程的整体质量。幕墙工程设计是一项复杂的工作，尤其是在现代建筑格局下，一体化施工特征更为明显，通过BIM模型可以将设计、安装、施工以及后期维护等融为一体，这样有助于提升工程的整体质量。例如在传统的幕墙安装的过程中可能会发生因安装环境的因素而出现安装工程变更现象，但是利用BIM模型则可以将安装环境融入模型，这样在设计阶段就考虑了相关因素，有效地避免了后期出现施工变更问题。（3）BIM技术能够提升幕墙的环保性，达到绿色施工的要求。利用BIM技术可以准确地计算出工程相关的数据，有效地对幕墙的保温效果、室内外环境等进行虚拟环境构建，以此达到节能的效果。例如在进行玻璃幕墙设计时，可以通过BIM模型将当地的光照时间、周围建筑、建筑层高等数据统一输入到BIM模型中，这样能够准确地计算出幕墙的环保参数，从而达到节约资源的目的。例如在北京文化中心建筑幕墙设计中，设计人员通过利用DigtalProject发现幕墙表层存在大量的铝板，造成建筑成本增加，经过与幕墙设计人员沟通，利用BIM模型采取参数化、语言编程对幕墙基础建模进行分析，实现了项目的设计要求。

3 幕墙三维设计分析

在传统的工程方案设计中，建筑主体结构图纸绘制完成后，才可进入机电、给排水、幕墙装饰等专业的设计，设计周期较长，过程中需面对面进行沟通的内容较多、专业涉及范围广、易存在沟通不及时表达不准确等问题。随着时代的发展，传统的设计工作运行速度深度均已无法满足项目需求，在工程项目设计阶段推广使用BIM技术，刻不容缓。利用BIM模型， 将设计阶段中的各专业设计信息和关键节点信息进行汇总，最大限度的将设计信息传递至施工阶段，以三维信息模型的方式移交至施工阶段，由施工单位结合现场实际情况，收集现场实际数据，在设计模型的基础上开展施工阶段的深化设计工作。随着现场土建结构的进度，在设计的基础上， 结合现场实测实量数据，在正式施工之前，在BIM模型上开展幕墙深化设计工作。随着现场土建结构的进度，在设计的基础上，结合现场实测实量数据，在正式施工之前，在BIM模型上开展幕墙深化设计工作，在BIM模型中进行施工演示、预施工及施工模拟。前期与土建结构专业协调，进行前期埋板预埋工作。

4 BIM 技术在复杂幕墙工程设计中的应用方案

4.1 幕墙构件智能拆分与加工

BIM技术使用可视化方式进行施工交底更易于把设计信息传递给合作方。按照传统的下料方式，项目部提供测量尺寸、给厂家画加工图，然后项目部进行确认，厂家进一步深化成切割排版图，再上CNC机器生产。新型构件加工，通过精细化模型与工厂建立物联网连接，即通过统一的建模软件或者进行二次转换的方式，使幕墙的建模的复杂构件和主要构配件， 直接通过模型导料，与工厂数控机床同频联网，由数控机床大规模的进行生产，减少人为的加工偏差，极大的提高加工效率和降低成本。对幕墙施工BIM模型的建模软件所生成的构配件、单元体图元进行软件二次开发， 使得施工模型及数据能被加工深化所用的数字样机建模、分析软件所识别，并可进行编辑、修改深化、分析等，从而在信息传递方面彻底打通加工制造—安装施工这一幕墙生产的关键技术链条，即给材料供应商订货单、给加工厂的排版图、给现场班组的安装图均出于参数化BIM深化中心，实现一次建模，多方统一应用。

4.2 BIM技术在复杂幕墙工程设计中应用的保障对策

基于BIM技术在复杂幕墙工程设计中的应用，为了保证应用效果， 需要做好以下工作：一是要加强BIM技术人才培养，尤其是培养复合型专业人才。将BIM技术融入到幕墙工程设计中离不开优秀的人才，因此在幕墙设计人才培养方面要加大BIM技术的融入，以此增强幕墙设计人员操作BIM技术的能力。幕墙设计公司要定期组织设计人员学习BIM技术的相关知识，通过校企合作的方式引进高素质的幕墙设计人才。二是不断完善幕墙BIM工具软件。虽然BIM软件在复杂幕墙设计中发挥巨大的作用，但是根据调查目前BIM模型所提供的功能还难以全面满足复杂的幕墙设计要求， 例如在幕墙收口部位其设计比较繁琐，目前我国的BIM模型还不能为其提供精准的设计辅助，所以我国要加大完善幕墙BIM工具软件的设计研发力度。三是要加强宣传，提高BIM技术在幕墙工程设计中的应用。虽然我国一直强调应用BIM技术，但是毕竟其属于新兴事物，相关方面的人才数量不足，导致BIM技术在幕墙设计中的应用比例还不高，所以我国要加强宣传，提高幕墙设计单位应用BIM技术的积极性。

5 结语

综上所述，BIM技术在建筑行业、施工阶段、建筑施工相关专业的应用都仍处于入門状态，仍存在诸多技术难点待实践解决，每一个与建筑相关的从业者，都有责任和义务去解决应用过程中的难点、挖掘BIM技术的价值，推动建筑行业走向CAD之后的又一次大变革。

参考文献：

[1] 杜显林.基于BIM技术的幕墙施工应用研究[J].施工技术，2020，49（24）：66-68.

[2]付智勇.BIM技术在复杂幕墙工程设计及施工中的应用分析[J].四川水泥，2020，（12）：341-342.