装配式幕墙工程BIM辅助设计

张夏辉

摘 要：科学技术的发展迅速，我国的装配式建筑的发展也有了改善。装配式建筑的智慧建造初始起源于智慧城市，在当前阶段，我们还没有对智慧建造这一理论有统一的定论，不过，可以通过智慧城市理解智慧建造的含义，智慧城市通过多种信息技术的融合可以广泛收集到建筑生产周期之内的所有建筑信息，通过这种方式来消除信息孤岛效应，使相关的建筑信息在建筑项目相关参与方之间进行信息共享。装配式建筑主要指的是将预制的建筑构件直接运输到项目的施工现场，通过特定的构件连接方式所形成的建筑，相比较传统的建筑物而言，建筑的连接方式以及建筑物的稳定性都有着严格的要求。由于BIM技术自身具有可视化强、协调性好的特点，就BIM技术而言，是一个强大的数据库信息系统，通过BIM技术可以使得建筑项目不同的参与方之间实时共享这些建筑信息。所以，将BIM信息技术应用于装配式建筑具有很大优势。在本篇文章中，以BIM技术为主要核心，并且集成了三维激光扫描、物联网技术等应用于装配式建筑生产中，与此同时，通过相关的技术可以广泛收集装配式建筑中的相关信息，从而满足建筑项目各个参与方的相关信息要求。

关键词：装配式;幕墙工程;BIM辅助设计

BIM是建筑信息模型（BuildingInformationModeling）缩写，顾名思义BIM技术是三维模型和建筑信息数据的集成体系。应用BIM技术可以在项目实施阶段从设计到施工、竣工、保修、运行直至建筑项目的全生命周期终结。从技术和管理层面看，建筑工程本身设计、预制件制造、施工安装三阶段分离，“4M1E”难以统一控制，各阶段成果可能出现矛盾导致工程变更及材料浪费，更可能影响工期及工程质量。BIM技术则可以有效解决以上问题，它最大的优势正是工程项目各阶段信息及数据的统一关联，方便项目管理者对施工计划进行彩排。幕墙是现代大型建筑常用的具有装饰效果的一种外围护构造。幕墙的设计需要相对主体有一定变形能力，但不承重，通常使用挂装方法安装，在某些复杂体型中，上百块幕墙各有各的样式，面积形状不同，每一块都需要根据各自编号进行设计安装，造成设计施工难度加大。而BIM技术就可以在施工前深化设计，在navisworks等可视化和仿真软件上进行碰撞检查，提前预判施工中可能出现的误差和矛盾，采取预制加工，节省人力物力。

1 装配式建筑的生产阶段

以往传统的预制构件的生产加工是通过二维图纸完成的，并且通过设计人员所提供的二维图纸进行设计的交底。另外，预制构件的生产人员会依据所提供的构件生产图纸加工以及生产预制构件。通过这种方法不仅无法保证预制构件的科学性以及合理性，与此同时，也无法有效确保预制构件的质量。如果采用基于BIM技术的设计方式进行预制构件的技术交底工作，可以使用三维立体的方式向预制构件的生产人员进行技术交底，可以向预制构件的生产人员直观的展现所设计的成果。通过BIM技术，从不同的方向观看预制构件的设计效果。三维可视化的BIM技术在装配式建筑中可以帮助预制构件的生产人员及时地查询到预制构件的相关信息。目前，设计人员主要使用的设计软件有CAD、REVIT等等，设计人员所使用的这些软件，具有良好的信息携带能力，还具有很好的二次开发能力。通过软件的二次开发，可以将建筑设计成果及时的转化为数字化的生产单，并且，也可以将这些数字化的生产单直接传输到预制构件的生产厂家进行生产。当装配式建筑的预制构件完成生产以后，通过三维激光扫描以及人工检查的方式对所生产的预制构件进行检查，对预制构件的尺寸和质量进行检验。对于预制构件的生产管理人员来说，可以通过手持的阅读器或者扫描设备及时的更改预制构件的状态。除此之外，在生产管理信息中心也会显示预制构件的具体状态，例如已经完成、未完成生产、生产中等等。通过BIM信息技术还可以有效的追踪预制构件的质量。

2 标准化设计

从装配式施工的角度出发，幕墙单元组件需要满足结构、防水保温、外装饰等功能在专业工厂设备中实现一体化，板块一体化生产。通过分析本次施工特点，提出使用幕墙分类中工厂加工程度最高的单元板式设计。单元板式幕墙作为装配式施工的其中一块构件，幕墙板块出厂后即应该满足这个单元幕墙的全部功能及结构要求，每一个单元板幕墙的主要工作量都安排在工厂生产阶段，在工地现场只需依靠吊装定位，相邻的单元板幕墙通过对插完成接缝，大大缩短工期。对于建筑幕墙，完成如此大体量的模型设计需要标准化BIM構件库。每一块单元板幕墙对应有立柱、横梁、表面面板材料以及其他五金配件等。立柱与横梁都属于铝型材，在模型信息上主要体现型材长度与数量，尽量还原出截面形状（revit软件中线段长度不得小于0.8，导致截面形状无法照搬CAD，需要稍作修改再导入）。表面面板材料有石材、铝板、玻璃，模型信息除了要表现数量以及面积外，在建模时注意区分了各种表面面板材料的不同厚度，模型更加拟真，方便建筑师查看截面效果。对幕墙构件进行拆分设计，尽量减少建模数量，同时减少工厂开模数量。

3 预制混凝土幕墙的支撑与连接

3.1 吊顶装配式施工

在建筑装饰工程中，吊顶是一项重要的施工环节。经过实践研究，在建筑装饰工程中，约80%的饰面施工可采用装配式施工方式，尤其在吊顶施工中最为常见，如吊顶工程中应用较为广泛的金属饰面、纸面石膏板及矿棉板。此外，在吊顶施工中，纸面石膏板施工只需做好二边端石膏板的安装，若采用总成装配式施工，对现场测量、收边处理、吊顶排版等施工流程进行设计，可进一步提升装配式施工效率。考量传统的吊顶施工方式，其施工过程较为繁琐，且材料损耗量较大，若采用装配式施工技术，不仅可以降低材料损耗，还可有效提升施工效率。具体而言，针对吊顶装配式施工，其预制构件均拥有配套装置。故而，在吊顶施工前，为促进吊顶工作的顺利进行，应先对龙骨进行精确测量。例如，在建筑装饰工程中，金属吊顶施工存在一定的难度，这是由于金属吊顶的质量较重，且该情况常常会导致施工过程中的各种差错。故而，在金属吊顶装配式施工过程中，施工人员应保证相关计算的精确度，并依托配套装置，实现装配构件的精确加工及高质量安装。

3.2 支撑与连接要点

装配式幕墙在连接施工环节，为了能够使得该部分达到稳定性与牢固性的要求，在支撑结构部分连接的条件下，应该注意几点：一是预制混凝土幕墙的连接位置应该进行必要的承载力数据计算，此时需要分析外墙挂板种类、外部荷载与地震载荷的影响等;二是预制混凝土幕墙与主体结构连接可以采用柔性连接的形式，如果发生地震灾害，可以允许在一定程度上的变形以消除地震力的影响;三是在进行连接结构部分设计时，要确保其具备一定的变位要求，要按照技术规范要求进行处理，保证其具备一定的调节能力，能够适应多种条件的使用;四是连接件与外挂件的极限使用温度要达到要求，能够具备抗变形能力，可以将刮板荷载直接传递到建筑主体结构上进行承载，进行垂直变形与层间位移的调节。

4 结语

综上所述，装配式幕墙结构形式是一个整体结构，虽然具备工期短、自重轻、质量高等明显的优势，但在施工过程中，也容易受到很多外部因素的影响，所以需要加强技术的分析和应用，严格按照设计方案进行施工，切实提升幕墙结构质量，确保建筑工程运行的安全性与稳定性。

参考文献：

[1]吕晰，谭禹波.基于BIM技术的幕墙工程施工技术研究[J].环球市场，2016（17）：203-203.

[2]王赓，张猛.影响工程质量因素（4M1E）的新思路分析与研究[J].天津城建大学学报，2014，20（2）：96-100.