BIM 在建筑幕墙中的应用探析

周文瑜，俞岳泉

（杭州市建筑设计研究院有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

近年来我国经济取得飞速发展，人民生活水平也得到快速提升，因此，人们对建筑的外立面造型也有了更高的要求。21 世纪以来，我国建筑业发展迅猛，涌现越来越多先进的技术和工艺，同时材料也不断实现更新换代，极大地提高了建筑物的技术含量，出现越来越多的复杂造型和异性建筑，这无疑增加了建筑幕墙设计、施工难度。

1 BIM 的基本特征

BIM 的基本特征主要表现在模拟性、可视化、协调性及可优化性四个方面，具体分析如下：

1.1 模拟性

BIM 的最大特点之一是其强大的模拟能力，这体现在不仅可以模拟幕墙实际外立面效果，还可以模拟幕墙建造的整个过程，这意味着BIM 技术涉及过程和结果两个方面。具体而言，在设计过程中，可以使用BIM 对幕墙进行结构安全模拟、建筑效果模拟等；在施工过程中，利用5D 模拟可以对现场施工情况进行全面的模拟，以优化和完善施工计划，从而节省成本，并优化施工进度及项目计划，最后，可以使用BIM 和相应的灾难分析模拟软件对项目运营阶段的应急计划进行模拟。

1.2 可视化

BIM 的另外一大突出特点是可视化，可视化意味着“所见即所得”。可视化在建筑幕墙中的应用对于项目建设非常重要。例如，施工图纸中的节点信息均由二维线框表示，通过人类的想象和理解可以实现许多相对简单的结构和设计。但是随着各类不规则建筑物外立面或复杂形状的出现，仅靠大脑想象就很难直观地理解它们。目前，BIM 可视化的特征为此类问题提供解决方案。它的可视化体现在能够以三维物理图像表达复杂建筑物的能力。此外，BIM 可视化的特征还为项目工程整个的施工周期的正常运行提供便利，于项目而言十分有利。

1.3 协调性

当前社会各行各业的发展都离不开相关企业的通力合作，建筑幕墙行业亦是如此，设计及施工相关企业之间的协调和合作是至关重要的，可以说协调性是BIM 的基本特征之一。若在项目过程中发生问题，应立即召开协调会议，以找出每个施工问题的原因和解决方案，然后采取相应的补救措施来解决该问题。在具体的设计和施工过程中，受到各种客观原因的限制，幕墙与其他各专业之间常常会发生碰撞问题。过去一旦遇到碰撞问题，通常的解决措施是在问题发生后找方法解决问题，而BIM 的出现，对于解决这类碰撞问题提供一个有效的方法，BIM 可在建筑施工的早期就及时发现并解决问题，并且还能够生成并记录相关数据。

1.4 可优化性

实际上整个建筑幕墙过程都是一个不断优化的过程，无论是设计阶段，还是施工和运行阶段，虽然BIM 和项目优化之间没有直接联系，但是要想达到良好的项目优化目的，BIM 技术是极好的辅助工具，也就是说在BIM 的基础上能够实现更好的优化。一般来说，优化受到信息、复杂性和时间三方面的限制。优化一定是建立在准确的信息基础上的，BIM 模型能够提供建筑相关的各类信息，包括规则信息、物理信息及几何信息等，这些信息对于项目优化大有裨益。并且，近年来建筑呈现复杂度越来越高的趋势，复杂到即便是亲身参与者也无法掌握全部信息，因此，必须依靠某些科技手段辅助，BIM 及其支持的各种优化工具便在此时派上用场，为项目优化提供更多可能性。

2 BIM 在建筑幕墙中的具体应用

BIM 在建筑幕墙中的应用主要体现在：高质量的幕墙信息支撑和完善的技术验证；快速便捷地处理异形幕墙带来的问题；改变传统施工设计思维，幕墙设计更简单便捷；项目质量、造价管理等方面。具体应用如下：

2.1 高质量的幕墙信息支撑和完善的技术验证

在BIM 系列的许多软件中，Revit 和DigtalProject 可以快速实现建模和信息导出。在创建幕墙的整体模型的过程中，由于单元面板的尺寸和结构不同，因此形成多种单元类型。通过Revit同时创建由多个参数控制的高度适应性族文件，该文件可同时适应不同位置的单位结构。这些参数设置可以为早期对模型的创建和修改提供方便，在后期，可以通过Revit 列表提取每个单元块的不同参数数据，同时，在模型中为构件赋予相应的非几何属性信息，完善模型信息。基于该模型，可以准确地计算工程量，并可以从模型中得出材料消耗清单，也可以按类别计算各种材料的消耗。

2.2 快速便捷地处理异形幕墙带来的问题

随着科技的发展及人们对建筑需求的提高，近年来兴起了异型幕墙，而异型幕墙的设计和施工较之传统幕墙难度极大。异型幕墙的设计复杂，传统的二维图纸已经无法准确的表达出设计师的设计意图，但BIM 技术则能够简单的处理这一问题，轻松地优化异型建筑设计。BIM 能够快速轻松地构建建筑幕墙，还可以与其他模型进行碰撞检测。

异形幕墙板块之间经常会出现交接难处理的问题，二维图纸上很难表达清楚，甚至设计师都无法正确的表达，使用BIM 能让此轻松展现在各方面前，在处理交接位置时能够游刃有余。

异形幕墙的龙骨制作安装和面板的放样是最让施工人员头痛的地方如果上述工作不准确就会导致后期施工的偏差，需要在后期面板安装过程中不停调整甚至出现龙骨返工、面板报废等糟糕的情况。BIM 技术能清晰给出龙骨和面板的各项数据，让复杂的事情简单化。

2.3 改变传统施工设计思维，幕墙设计更简单便捷

人们一旦熟悉BIM 思维和软件，就会发现使用信息思维和使用传统的二维思维相比，前者的设计更为简单和轻松。例如，遇到造型复杂外立面时，可以使用DigtalProject 演示三维动画，这不仅能够清楚观察许多细节，特别是各种交接部位，还能够准确捕捉各种关键信息，不仅效率更高，而且效果更好。

BIM 技术还可用于表现建筑外立面的特征，在设计幕墙时，通过模拟展现不同面板材料的完成效果，来最终确定材料的选取。对于受力构件，如果所选材料的强度偏低或不符合幕墙的规定，则BIM 技术会给出相应的提示。

2.4 项目质量、造价管理

基于BIM 技术的管理模式与传统的管理模式相比，由于更加系统化和智能化，不仅效率更高，而且管理效果更好。具体表现在以下方面：

（1）从深化幕墙设计的角度看：在传统二维工程图中，若工程中出现更改很难体现出来，而BIM 直观的3D 模型能够及时发现问题，BIM 技术的应用大大避免可能会因此引发的质量问题。

（2）从控制幕墙型材的质量的角度看：幕墙型材种类多样，且各类幕墙型材的加工精度不一，BIM 模型能够将其与现场测量控制方案相结合，确保对型材加工质量的精确控制。

（3）从控制幕墙施工方案的角度看：BIM 模型可用于制定和优化幕墙施工方案，幕墙施工流程更便捷，施工作业过程更顺畅，施工质量更有保证。

（4）从控制幕墙施工现场质量的角度看：针对一些比较复杂的工程项目，二维图无法准确的表达出来，而BIM 虚拟模型可有效解决上述问题，清晰地分析复杂节点的三维情况，BIM 模型可以虚拟指导施工，如此可有效保障工程的高质量施工，实现对工程项目的精细化管理。

如在施工过程中，由于各种问题，施工结束后，发现幕墙间隙不符合要求，或者交接位置碰撞需要开孔影响建筑外立面的整体美学。而BIM 技术的运用，会避免现以上类似的错误，有利于改善幕墙施工工艺。

（5）从造价管理的角度看：在幕墙工程造价管理中应用BIM，不仅有利于提高数据计算的准确性，还易于保存数据。在工程成本数据计算中，BIM 模型可以根据实时情况处理不同的问题，并且可以实时保存相关数据，从而准确计算市场价值和工程成本，最终结果可以存储在BIM 中。此外，BIM 中存储的数据将根据市场价值进行实时更新，这大大减轻了幕墙工程相关工作人员的压力。

3 结语

BIM 技术在幕墙设计中的应用确保了每一步工作的合理性、科学性和可控性。简而言之，BIM 给建筑设计和施工带来了许多便利。随着3D 技术的应用日趋成熟，幕墙和BIM 技术不断发展，我相信它给建筑行业和幕墙行业带来的更高效率与方便，促进幕墙的长足发展。这项技术的应用将成为建筑行业的主流，前景无限，这将是建筑行业的一次伟大革命，值得庆贺！