BIM技术在建筑幕墙上的应用探讨

闫涛

摘要：BIM建筑信息模型技术是以三维数字技术为基础，集成建筑工程项目设计、建造、管理、运营等各种相关信息的工程数据模型，也是对工程项目相关信息的详细表达。文章就此对幕墙BIM技术的作用、幕墙的建模过程以及具体的工程实例进行了分析，希望对建筑幕墙施工管理提供一定的借鉴。

关键词：BIM技术；建筑；幕墙；应用

前言

BIM技术实际上是一种建筑信息模型技术，其典型的操作特点就是协同化、参数化和可视化，同时该技术也是信息化技术在工程管理中得到应用的典型体现。对于建筑幕墙工程来说，其施工工序的繁多使得工程管理难度增加。因此，在其工程管理过程中，合理运用先进的计算机智能技术，能够显著提升管理效率，因此，将其运用到建筑幕墙工程管理中显然是十分必要的。

一、幕墙BIM技术的作用

第一，利用模型的成本控制功能对设计和施工进行评估；第二，使业主、设计方和施工方获得较低的成本和风险；第三，可视化设计和有效的监测有助于降低运营成本；第四，可在施工之前解决各种碰撞冲突；第五，因为可视化使各方容易理解好的设计建议；第六，创建一个四维时间表，优化施工顺序，提高管理项目水平；第七，使用3D和4D模型，明确各方的工作界面，消除歧义。

二、幕墙的建模

BIM技术要想真正落到实处，首要任务之一就是做好建模工作。如果事先已经构建好了相应的模型，则可以直接在工程管理中应用BIM技术。若建模尚未完成或者还存在诸多细节问题，则应该优先完成建模工作。首先施工技术人员要根据建筑设计人员出具的钢结构设计施工图，运用建模绘图软件Auto CAD、M-steel进行三维节点放样，从而将节点的空间几何尺寸和关系进行有效获取。接着运用大型通用有限软件ANSYS14.0、ETABS、SAP2000等专业数值分析软件来模拟分析施工，并和设计结果进行比對，将钢结构节点在具体施工过程中的各种内力变化状况进行获取，从而对各个节点在施工中的敏感度有所了解。最后运用深化软件TEKLA20.0进行深化出图，并直接运用到加工生产中。此外还综合运用相应的辅助软件来指导施工现场和技术交底等活动。

（一）材料族的建模

若建模操作采取的是嵌套族方式，则需要优先结合幕墙工程所需要的材料开展建模工作。通常可以运用Revit系列软件来进行常规族的创建，若需要针对铆钉或者钉子等各个元件进行建模，则可以在线或者面的基础上来创建常规族。利用Revit程序来处理事先结合幕墙施工需求所需要运用到的材料模因，运用程序中本身设置的拉伸、融合以及旋转等来实现建模工作。然后将模控件、材质和尺寸等数据进行设置，最终实现对材料族的建模工作。

（二）嵌套族的生成

嵌套族顾名思义就是在一个族中镶嵌另外一个族，进而促使各族均能够实现相互镶嵌。如果幕墙结构属于构件式幕墙，当完成部分组合构件的设置后，就可以开展幕墙的建模工作。如幕墙的结构较为复杂，则需对比幕墙规格，若一致则也可以生成嵌套族，最后再将构件导入即可实现建模工作。

（三）幕墙的建模

材料建模完毕后，就可以开展幕墙的建模工作了。设计人员应先统一处理项目模板，然后待新项目创建完毕后，及时导入立面图、幕墙剖面图和CAD版轴网。然后在项目中将材料模型导入，最后定位处理立面图和幕墙剖面图。

三、具体应用案例分析

（一）“上海中心”工程

如图1所示为中国第一高楼“上海中心”工程，该工程有双层呼吸式幕墙结构，每一层的100多块的玻璃幕墙各有各的样式，大小规格均不相同，且每一个板块都有自己的编号，安装的精度要求非常之高。要知道，安装这样的板块是最叫人头疼的，如果运用传统的施工方法，就算是现场配备再多的人，也无法保证安装的精度，势必会造成人、材、物的浪费。但其采用了世界上最为领先的BIM技术，在施工阶段对原有设计进行深化，同时提前对施工进行三维成像模拟，预判施工中可能出现的碰撞和矛盾，采取预制加工的方式，每一板块配以唯一编号分别对应自己的安装位置，使得实际的安装中，每一层楼只要15人左右就可以顺利进行施工，成本降低，效率斐然。

在该项目中，还有一点充分的体现了BIM的价值。众所周知，项目的施工过程中，设计变更是常常发生的，这直接影响工程造价，也会导致工期的不可控性和成本的增加。但因使用的BIM模型共享，整体的变更都可以有效控制，这种动态的管理，规避了很多相互信息沟通不及时造成的风险损失，它通过设计模型文件数据的关联和远程更新，使得建筑信息模型随着设计的变更而更新，消除了壁垒。经后期测算，该项目的设计变更因BIM的使用减少了变更内容10%左右的成本损失。

（二）建筑工程凤凰国际传媒中心

凤凰中心是国内建筑最早应用BIM——建筑信息模型技术的项目之一，项目管理团队建立了高精度的全信息模型，并实现了信息的集成管理与模拟测算，进行型体、生态、遮阳、热力学等方面的评估。首次实现了国内建筑利用数字化技术对工程项目的全面深入控制，为工程从设计到施工一系列流程建立了准则。首创了以“建筑系统划分”为依据的“三维协同”的工作模式，并且利用参数化技术大大降低了工程成本，提高了工作效率。如图2所示为“凤凰中心”工程外罩幕墙框架图。

四、BIM技术应用措施分析

我国的BIM应用目前正处于发展阶段，而幕墙行业的BIM应用刚处于发展的初级阶段，因此要想改变BIM在我国建筑幕墙行业的现状，提高行业整体的技术水平和管理水平，因此应该采取如下必要的手段：

第一，政府的行业主管部门、协会的大力推进和支持；

第二，要培养专业的幕墙BIM的复合型人才；

第三，幕墙施工企业要认识到BIM可以带来的潜在利益，不能被眼前的损失迷惑，正确看待BIM与幕墙企业的关系；

第四，专业软件开发企业，要结合我国的实际情况，开发专业的幕墙BIM的软件和系统，整合幕墙BIM从设计到施工的全过程，完善这些系统与国内外主流BIM软件的接口；

第五，行业主管部门和协会积极制定我国的幕墙BIM标准，从而指导行业的发展。

结束语

综上所述，将BIM技术运用到工程幕墙施工过程中，不仅能够提高施工效率、质量、精度，还能够促进幕墙工程的可持续发展，进而为我国建筑行业的发展添砖添瓦。

参考文献：

[1]林远.BIM技术在幕墙结构施工过程管理中的应用简述[J].门窗，2017（12）：3-4.