基于 BIM 技术的幕墙项目管理

徐永刚（上海市建筑装饰工程集团有限公司， 上海 200072）

建筑行业是一个历史悠久的传统行业，在信息化高速发展的今天，建筑行业与其他传统行业相比（如制造业），浪费严重，效率低下。据有关资料显示，2009 年我国建筑业总产值达到 76 807.74 亿元，同比增长 22.0%，而与建筑业总产值不断升高相对应的是建筑工程企业的利润率不断下降，2009 年建筑施工行业的产值利润率约为 3.59%，低于工业行业平均 7.00% 的产值利润率水平。

为解决建筑业长期以来效率低下、浪费严重的问题，我国住建部于 2011 年 5 月发布《2011～2015 建筑业信息化发展纲要》（简称《纲要》）。《纲要》明确指出，在施工阶段开展建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术的研究与应用，推进 BIM 技术从设计阶段向施工阶段的应用延伸，降低信息传递过程中的衰减；研究基于BIM 的 4D 项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程有效的可视化管理等，拉开了 BIM 技术在中国应用的序幕。在《纲要》的推动下，上海市于 2014年 10 月 29 日发布了《关于在本市推进建筑信息模型技术应用的指导意见》（简称《意见》）。《意见》中详细规定了必须采用 BIM 技术的项目规模、性质等，旨在打造一批 BIM应用试点项目，为 BIM 应用的下一步发展奠定基础。

2014～2017 年，上海工程界在上海中心大厦、迪士尼乐园、前滩中心等一系列标杆性项目的带动下，培养了一大批能熟练使用 BIM 技术的设计单位与施工单位，业主方也积累了一定的 BIM 项目管理经验。3 a 的沉淀，使得上海工程界走完了 BIM 的技术积累阶段，正在向流程再造阶段迈进。在流程再造阶段，BIM 技术将进一步向建筑全生命周期延伸，向各个分包单位延伸，这就要求分包单位也要逐步掌握 BIM 技术，一则提高企业自身的信息化水平与工作效率，二则便于分包单位能够顺利纳入总包的 BIM 管理体系当中。幕墙企业作为重要的分包单位，也要积极探索适合企业自身的 BIM 发展之路。目前，一些幕墙企业的业务通常在土建设计完成之后开始介入，业主根据建筑设计对幕墙分包进行招标。本文就从投标开始，以幕墙公司的业务流程为主线，挖掘 BIM 技术在每个阶段的应用价值。

1 投标阶段

1.1 以 BIM 应用作为投标亮点

一般情况下，业主根据建筑设计图纸出具幕墙方案图纸，将其作为招标依据。幕墙分包在不改变方案系统的原则下，对招标要求作出响应。在此阶段，除了传统的幕墙设计专篇、幕墙施工方案专篇等项目外，还应对 BIM 技术在该项目中的应用做专篇介绍，专篇中应对

BIM 实施规划、BIM 团队、BIM 案例、BIM 拟应用要点等作出详细介绍。

投标阶段的时间都很紧张，在这个阶段的 BIM 配合主要以效果展示为主，BIM 模型的搭建精度做到 LOD100～LOD200 即可，如图 1 所示某项目裙房 BIM 模型案例。通过 BIM 模型能直观表现幕墙的整体效果以及与土建结构的关系等，如果业主提供了土建结构的 BIM 模型，也可以将幕墙整体模型与土建模型合并，对整体建筑做立面分析与剖面分析，提前查找可能发生的碰撞问题，有助于后期施工减少隐患。

图1 某项目裙房整体 BIM 模型

1.2 异性曲面的精确算量统计

在传统的投标报价中，异形曲面的工程量统计是一个难点。在只有 CAD 图纸的情况下，预算人员只能根据CAD 图纸对曲面进行拟合，然后根据数学公式计算曲面面积，该方法精确度不高且容易出现人为错误。通过 Rhino/Grasshoppe 作为幕墙算量平台，在幕墙建模时候采用单面建模方式，将幕墙面板按材质进行分类，设置不同颜色或图层加以区分。再通过自定义程序，读取已建立模型的面积、长度、数量等信息，进行汇总算量，输出 Excel 统计表格；同时能直观显示已算量内容，便于发现是否有漏算及多算部位存在；模型在建模过程中记录对应的模型信息，图纸变更仅对模型变更内容进行修改，因此建立的 BIM 模型保持信息的可追溯性，可以贯穿运用整个投标、施工及结算全生命周期过程。避免不同阶段手工多次重复算量，降低算量误差，提高工作效率与准确性。

2 设计阶段

2.1 项目中标

在幕墙方案也基本确定后，幕墙进入施工图设计阶段。在这个阶段，设计师可以通过 BIM 模型直接进行幕墙正向设计，依靠 BIM 模型的三维可视化提高设计的精确程度，不留死角，尤其避免在传统设计中容易出问题。如幕墙转角、百叶搭接等部位。如图 2 所示案例能直观展示玻璃安装，将玻璃副框用结构胶粘接，通过铝合金压板紧固连接的工艺流程。相当于在 BIM 模型中做了一次预拼装。如图 3 所示将石材面板采用挂机和螺丝安装到龙骨框架上，进行安装模拟，可以提前预见安装时可能出现的问题，并提前给出解决方案。

图2 玻璃面板安装

图3 石材面板安装

2.2 出 图

三维设计完成之后，可以直接通过模型切出平立面图、大样图与墙身图，导出立面图。实践经验表明，REVIT （建筑业 BIM 软件，可帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。）出具的平、立、大样图纸完全可以满足审图要求。此外，REVIT 出图最大的优点在于图纸与模型之间的联动性，即设计师在对模型进行更改之后，相应的平、立、剖面图均会自动发生变化，不会出现传统设计中由于频繁修改而人为导致的平、立、剖图纸之间的不一致现象，极大地提高设计的质量与效率。

2.3 算量控制

在施工图设计完成之后，施工队进入现场之前，幕墙公司需要对该项目进行总体预算控制，此时从 BIM 模型中生成的材料用量应该是最精确的。在实践中，BIM 算量分析应以统计面板和龙骨等主材为主，辅材不建议用 REVIT 出量，因为辅材建模工作量巨大，且对现场材料管控的指导意义有限，该项工作的性价比不高。

3 施工阶段

当项目进入到施工阶段之后，如果前期 BIM 工作规划得到了较好的实施，那么此时的 BIM 模型应该能够反映正确的幕墙设计，进入工地之后，幕墙公司的 BIM 模型势必要在总包的统一安排与调度之下，并入总包的总体 BIM 规划流程。

3.1 与总包的土建模型合模

已经完成的土建工程是幕墙安装的基础，土建的施工质量与准确度对幕墙分包有着重要的影响。在以往的项目中，由于土建施工变更、施工质量等问题而导致幕墙无法安装的情况时有发生，如图 4 所示，在 BIM 工作环境下，可以在施工现场预先对这类问题做出排查。

图4 土建与幕墙碰撞

3.2 施工模拟

传统施工管理中，施工进度用横道图的方式展示，这种方式对于经验丰富的施工管理者来说，是一种直观明了的管理方式，但对于没有施工经验的业主来讲，其对横道图的理解相当有限。在 BIM 工作环境下，基于横道图与 BIM 模型共同完成的施工进度动画模拟，可以让业主直观地感受到建筑生长的全过程。这项应用在实际项目管理演示中，得到了良好的效果与业主反馈。

3.3 质量管理与监控

在传统的项目管理中，对质量的监控与管理记录都是通过文档的形式实现的，由于施工现场参与者众多，文档的存储分散且不直观，难以将项目经理的思路清晰一致的传达给所有参与者，出现问题时，经常会有相互推诿扯皮的现象，项目经理的很多时间都耗费在协调各方关系上。在 BIM 工作环境下，项目经理可以用 BIM 模型与施工成果进行比对，将检查结果公布在 BIM 管理平台上，即便各参与者当时不在现场，也可以通过远程终端对质检结果进行查看，在信息统一发布、统一管理的环境下，所有的质检结果都清晰可见、有据可查，相关参与方也就无法再推卸责任。

4 结 语

BIM 技术在工程行业中的发展已经势不可挡，尽管如此，工程界由于具有体量大、资产重、产业链过长等特点，因此每一次变革都是一个漫长的过程，不会一蹴而就。BIM的发展之路，是一条收获与阻力并存的路。

（1）思维惯性。目前在工程界担任主力军的从业人员年龄为 35～45 岁，这部分从业人员是在固有的设计、施工、管理体制下成长起来的，形成了一套完整的游戏规则。BIM 技术的应用，却是一个重新建立规则的过程，如在传统投标过程中，时间紧，任务重，很多具体情况并不明了，大多数工程采取低价中标，以期后期通过变更获得利润。但是BIM 的工作思路是，前期多花一点时间，通过 BIM 招标，大多数材料的用量已经明确，施工方难以通过大量变更来寻找获利点。这是 BIM 技术在工程中难以得到全面推行的第一层阻力。

（2）人才青黄不接。BIM 是一种全新的管理理念，随之而来的是一系列新型的软件，比如目前最常用的 BIM 软件 REVIT、Naviswork（能对多种不同格式的三维设计模型进行可视化与仿真的 BIM 模型。） 等。这些软件的基本元素是带有信息的三维实体，与 CAD 时代的线条思维有着本质的不同，很多实战经验丰富的从业者由于管理工作过于繁杂而无法脱身来了解这些软件，那些掌握了软件的从业者多是一些刚毕业的学生，项目经验匮乏，使得软件的作用无法在项目中得到更好的发挥。因此，在实际中，经常会听到老工程师抱怨 BIM 操作繁琐，不如 CAD 效率高，但实际上，这仅是从画图这一个方面来考虑，而并未从项目的全生命周期来考虑 BIM 软件给行业带来的益处。同时，BIM 软件的操作者由于没有项目经验，往往不知道如何在现有的工程条件下，寻求合适的切入点，逐步发挥出 BIM 的价值。

（3）行业的共同努力。BIM 理念的着眼点是建筑项目的全生命周期，因此 BIM 的价值绝不仅仅体现在某一个单位、某一个环节。目前，由于合作模式的原因，BIM 应用往往局限于某个单位内部，当信息需要向其他单位流转时，就会遇到巨大的阻力，原因有：① 各个单位之间只与业主发生合同关系，于是合同作为一道边界，阻碍了信息在设计单位与施工总包之间的流转，简言之，双方并没有进行 BIM信息交流的义务和意愿，虽然业主或管理单位会组织设计单位和施工单位在 BIM 工作中进行配合，但这种配合是一种很弱的配合，常常流于形式，难以真正有所作为；② BIM对整个国家监管部门而言，也是一种全新的理念，目前对于BIM 在行业内的交付，尚无统一标准，各个单位按照自己的理解和立场，搭建 BIM 模型，以期 BIM 模型能对其单位的业务有所帮助，在实际中，很好的设计 BIM 模型并不一定满足施工单位的要求，而双方也没有统一协调的标准，因此，只能是各玩各的，无法让 BIM 模型在整个产业链上实现顺畅的流转。目前，我国《建筑信息模型交付标准》已经有了初稿，正在审批中，相信不久就能问世，用于指导整个行业BIM 工作。

综上，BIM 的发展之路一定不会一帆风顺。在实际工作中，对于 BIM 给企业与行业带来的价值，业内普遍已经有了深刻的认识，接下来，就是要思考如何进一步让 BIM 从技术积累跨越到产业重组，从技术层面突破到行业管理层面，重新调整产业链、理顺上下游的合作关系，让新技术新理念能更好地为工程界服务，整体提高工程界的生产效率，实现行业的升级与转型。