BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的应用研究

朱志雄

浙江宝业幕墙装饰有限公司 浙江 绍兴 312030

幕墙是依附于建筑主体存在的不承重的外围护装饰性墙体，是建筑物的重要组成部分。幕墙集建筑美学、功能、节能和结构于一体，在设计、制造和安装过程中与各专业深度交叉相容。随着建筑行业的迅速发展，众多城市综合体、超高层和标志性建筑迅速涌现，建筑外观审美有进一步观念的改变，使得幕墙形状也日趋复杂，特别是异形场馆项目具有造型独特、结构复杂、设计施工难度大等特点，对能够支撑复杂幕墙工程的设计和施工技术提出了更大的挑战。BIM 技术作为一种与虚拟建设可视化集成的新技术，BIM应用的范围十分广泛，由三维模型的构建向性能化分析转变，由施工模拟向运行策划转变，由材料统计向项目成本管理的转变。基于当前幕墙建筑行业的发展现状，将BIM 技术应用于实际工程施工中， 发挥其在幕墙设计和施工的过程中，起到添砖加瓦的作用，从而全面提升建筑幕墙设计施工水平，具有十分重要的意义。

1 BIM技术优点

1.1 更具有时代性

BIM技术作为一项较为新兴的技术，有较强的科学性与时代适应性，他具有可视化的本质特征，将BIM设计应用于建筑工程当中，具有非常大的益处。幕墙设计过程中，可将BIM三维模型技术充分利用，可以向建设单位实时展示建筑效果并保持与竣工后实物的一致性，做到“所见即所得”；在设计过程中还能直观地感受到建筑施工是否可行；在施工过程中可以向施工人员做可视化的交底，比二维平面图纸更加直观，可谓是一举多得。碰撞检查，是BIM技术应用的基本功能之一，是建筑设计从二维时代转向三维时代的重要标志。通过全面的“三维校审”，在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题。在真实建造施工之前理论上能100%消除各类碰撞和缺失，减少返工，缩短工期，节约成本。通过这一系列的措施来提高工作效率，节约成本，因此BIM 技术也是解决建筑业资源浪费，建立建筑业低碳经济时代的有效方法。

1.2 设计智能化

智能化是当今时代的发展主题，已被广泛地应用于各领域，BIM 技术是促进建筑工业化、建筑信息化实现”两化融合“最有效的数据桥梁，能够更好的把场景、设备、产品、客户、数据紧密的融合起来，形成跨设备、跨系统、跨区域的互联互通，从而提高效率，推动整个建筑体系智能化。BIM技术的核心是智能控制，可以用于规划设计控制管理、建筑设计控制管理、招投标控制管理、造价控制、质量控制、进度控制、合同管理、物资管理、施工模拟等全流程智能控制，提高工作效率，增加经济效益。在传统的方案设计，建筑师使用SU等建模软件做出方案，再用出图软件出图，图纸修改再返回模型看外观，浪费大量的时间和精力。基于BIM技术的正向设计，图纸和模型是统一体，修改模型的同时，图纸随之更新，节省了大量的时间和精力，也不会产生各种图纸对不上的问题。模型搭建完成后，可以进行工程量统计、明细表统计、日照分析、能耗分析、太阳辐射分析、人流疏散分析、建筑外部风环境分析、建筑内部风环境分析、异型曲率分析、雨水汇流份等，分析结果形成分析报告。

1.3 对协同设计环节进行优化

在确保建筑设计中外立面幕墙的设计环节是否合理，更要把提高工程质量放在首位，BIM技术应用下，促进了设计使用效率，综合优化幕墙设计协同效率，完成相同建模形式BIM技术应用，才能科学，有效地获得宝贵的数据信息。在保证幕墙设计质量的前提下，需要加强对工程材料及工艺的控制力度，从而提高外立面幕墙的安全性与耐久性。另外，在幕墙结构设计过程中还应当充分考虑到其所需具备的功能以及具体特点，保证整个体系具有良好的功能性。在外立面幕墙的整体结构设计中，需要保证其符合各项建筑功能的基本需求。

1.4 项目管理的信息化

社会在不断地发展和变革，在科学技术方面也有十分卓越的成就，与此同时，社会发展到现阶段，信息技术已经得到了全面渗透，在建筑工程领域中，更加需要反映丰富的信息化建设内容。目前建筑行业中已经逐渐实现了建筑工程项目全过程管理以及信息化的实施。能够将BIM技术运用到建筑施工环节中，强调对外幕墙工程数据建设科学化，把信息建设工作全面展示出来，强调建设工具之重要性，坚持以科学化建设为根本目标，确保项目管理工作全面实现信息化，才能科学地组织和调整信息数据。BIM技术应用及改造，强调对项目建设的服务，从而提出了相关的要求，反映了信息共享效果，能彻底解决信息沟通方式问题，有效缓解了工程存在的科学性问题，形成了信息化建设格局，强调了信息资源的科学性，也便于部门间交流问题，从而有效地规避沟通问题带来的困扰，坚持以信息化建设为根本要求，充分实现了信息化建设，符合信息和资源共享性要求，才能够有效地保证BIM技术应用效率，降低了设计工作难度。

2 建筑幕墙设计对建筑外立面的重要性

2.1 能够较好地表现出整体结构和谐统一的特征

通常情况下，整体建筑进行设计之前，我们将对整个建筑结构节能效果进行充分考虑。因为只有通过合理有效的设计方案来达到良好的建筑节能效果才可以让整个建筑工程获得较高的经济效益和社会效益。整体建筑设计不仅需要符合人们对于建筑的实际居住需求，更重要的是能很好的体现现代节能、环保的居住观念。在整个建筑物的建设过程中，最重要的就是外墙保温、隔热和隔音等方面，这些都是影响建筑节能水平提高的关键因素。对整个建筑细节凹凸处，做出整体结构外表，有时难以实现实际理想设计目标，所以我们能够在建筑的外立面上设计幕墙，幕墙设计能够很好地缓和整体和细节在设计中的矛盾冲突，使得整个建筑结构实现了建筑整体的完美设计。幕墙设计不仅满足实际总体建筑结构需求，同时也能最大限度地美化建筑外立面。

2.2 幕墙设计可以较好地表现出美观和功能使用之间的完美融合

在中国经济日益发展的今天，社会在进步，所以人们对当前居住环境的要求也比较高。为了能够使居民们获得更好地生活条件和工作机会，就必须将现代的建筑设计融入到城市的整体布局当中。现代化建筑既要符合经济实用的居住特点，又要反映出舒适优美的居住环境。所以现代建筑在建筑设计中，一定要根据实际情况来确定建筑外墙和屋面的装饰材料以及施工方法，从而使建筑物更加符合现代人的需求，为他们创造一个健康、舒适、安全的生活空间。在我国现代化科技不断向前发展的今天，在进行建筑幕墙设计时，引用到许许多多先进设计理念，在当前我国建筑行业当中，建筑外立面设计成为了建设单位和业主关注的焦点工程。设计师在建筑外立面的设计中，业主基本功能要求需充分考虑，要在符合基本要求的前提下，运用创新思维开展把目前主流色彩元素运用于建筑外立面设计，还要注重对于建筑外表面材料和装饰艺术等方面的运用。

3 BIM技术运用于建筑外立面幕墙设计的优势

BIM技术实际上就是将含有物理特征，功能特征等信息模型运用于建筑项目工程之中，可以提供共享信息与数据，以便作出有关的决定，BIM技术包括建筑项目设计之初到每个工程项目完成的整个建设过程。在实际建设过程当中，为了保证建筑工程的整体质量以及进度，就需对其各个组成部分之间的关系有一个清晰全面的认识，从而为后期的工作开展奠定坚实的基础。BIM技术的推行，需具备下列前提条件，要求每一个施工单位在工程开展的各个阶段，都需给出一个通用的准则，并按照有关标准协同配合，每个施工单位都应该分享数字化模型，以增强单位间协同合作。

3.1 BIM技术能够实现设计的智能化

智能化设计为当前我国建筑外立面幕墙工程设计中的重点发展方向，伴随着我们国家科学技术的进步，智能化设计更能适应我们现代建筑工程发展的需要，此外，智能化也一定会成为今后现代化建筑工程的必然发展趋势。因此，我们必须要加强对于建筑行业的研究力度，只有这样才能不断推动我国现代化建设事业的快速发展。将三维立体技术运用到BIM技术当中，BIM技术和三维立体技术是以三维建模为手段，科学设计和建造建筑外立面幕墙，BlM技术能使有关建筑设计人员自动获取与建筑有关的所需数据和图形，这样才可以更好的促进我国建筑外立面幕墙的设计效果，以及建筑整体的设计质量，这也是BIM技术应用于中国现代化建筑最突出的优点[1]。比如BIM技术能够使我们在建筑外立面幕墙设计的模型构建，如果觉得大楼某处设计不科学、不合理就要加以改造，运用BIM技术，则可以让系统自动按照以往改造内容改造其他建筑设计，便免去了设计人员将有关设计对象一一进行改造的繁琐，还可以很好的避免修改对象漏掉，所以,BIM技术可以极大地促进建筑外立面幕墙设计效率和整体设计质量的提高。

3.2 BIM技术能够使设计可视化

我国建筑工程始终以安全为重，人民群众生命财产安全和建筑工程施工质量之间存在着千丝万缕联系。所以说建筑外立面幕墙对于建筑施工来说具有非常重要的作用，它不仅可以为人们提供良好的居住环境，同时也能给人们带来更加舒适、美观的生活环境。要采取科学，合理的设计，同时还要采取施工手段，建筑物外立面幕墙的施工建设，从而更好的保证建筑外立面幕墙施工的质量，提升了建筑外立面幕墙整体安全性能，才能避免后期返工。将BIM技术运用于国内建筑外立面幕墙设计的时候，利用3D图形可反映项目的实体，以期能使大家在设计的过程中更能找出其中的误区和不合理性，我们能用3D图形模拟出建筑工程的实体，从而能够较好的对建筑外立面幕墙设计进行直观的展示，此外，建筑外立面幕墙设计中，我们也可借助BIM技术来模拟展示现场施工流程，这就能够较好的确保建筑项目施工标准制定的科学性，更好的提高外立面幕墙建设的科学准确性，提高建筑项目整体安全性。

4 BIM技术在外立面幕墙设计上的实际运用

4.1 利用BIM技术设计曲面

开展建筑外立面幕墙设计工作时，设计人员在进行建筑外立面幕墙曲面设计时，常会碰到，由于曲面设计的理论性强，从而对建筑外立面幕墙设计造成极大困难。为了提高建筑外墙体面幕墙曲面设计质量，需要相关工作人员加强研究力度，将现代计算机技术引入到建筑外装修面幕墙曲面设计当中去。BIM技术的三维功能，能够很好的解决我们这个设计难题，三维功能能够按照建筑外立面幕墙曲面的设计思路来模拟建筑，在遵循建筑设计意图的前提下，运用BIM 软件对表皮进行了优化，首先消除了原模型中的部分突变缺陷，使得造型更加顺滑，提升了整体美观度。其次基于施工高效和材料可生产性，对分格进行了优化调整，将无法生产的面板进行了分格优化，使得抽象设计理念得以展现，有利的保证了工期和整体效果。

4.2 利用BIM技术建立幕墙系统模型

利用BIM技术，能够直观地展现建筑外立面幕墙实体，能较好地让设计人员对建筑外立面幕墙系统进行建模工作。因此，在进行建筑设计之前就应该做好建筑外立面幕墙建模工作，为后期的建筑施工打下坚实的基础。我们也可以将BIM技术运用到建筑三维模型中，快速建立建筑模型，三维模型还可用于碰撞检查，这就能够让我们及时发现建筑中出现的各种问题，并针对发现的问题，采用了科学有效地方法加以解决，从而较好的保证建筑工程整体施工质量，提高工程效率。

4.3 将BIM技术用于深度建模

建筑外立面幕墙设计要取得成功，关键一步是进行深度建模，深度建模又是BIM技术施工方式。通过深度建模可以有效提高幕墙工程的质量，减少不必要的浪费。在深度建模时，设计人员可以使用BIM技术对建筑物进行建模，绘制节点图等。在建立了三维立体模型后，还可以根据实际需要将其转化为二维平面图或者施工图文件。幕墙制作公司在制作幕墙的同时，一定要根据自动建模的图纸数据，严格做好幕墙的制作和现场的安装工作，从而较好的满足了建筑外立面幕墙外形设计的要求[3]。

4.4 将BIM技术运用于信息模型的建立

建筑外立面幕墙设计过程中，信息模型的创建同样具有十分重要的意义，形成信息模型。传统的商务核算工作中，商务人员以设计图纸为依据进行商务统计、测算和汇总，却往往因为设计图纸不完整、图纸表达不清楚、图纸相互矛盾或者不同人员对图纸的理解不同而产生分歧，也会因为商务人员的错算、漏算而产生争议，这种情况在异形项目商务核算中尤为明显，施工单位的商务人员和审计咨询单位的商务人员经常达不成一致，导致项目结算工作无法推进。而设计阶段采 用BIM模型的项目很好解决了这种问题，BIM模型可以完整、准确的包含工程量、材料规格、使用部位、使用含量等信息并直观展示给相关人员，BIM软件可以自动快速导出商务人员需要的信息，避免了漏算、错算的情况发生。以BIM为基础的商务核算工作减少了对人的依赖，不仅减轻了商务人员的工作负荷，而且能够快速完成成本管理或者结算工作。

5 结语

BIM 技术以其三维可视化、信息化的先进技术优势，贯穿方案设计、施工深化、数 字化加工和施工落地的全过程。从整体造型到细部选型，再到内部构造及加工制作，在 包括造型优化、曲率分析、参数化设计、辅助输出二维图、错漏碰缺协调、模型节点深化、数字化加工和可视化指导安装等应用中，都体现了极大的价值。BIM技术的运用，可以较好地解决设计人员设计过程中遇到的种种难题，BIM技术也可以模拟建筑的整体，并且可以排除很多设计上的阻碍，BIM技术可以降低设计人员的繁重劳动，这样才能够使设计人员展现出最为完善的建筑工程设计。