基于BIM技术的单元幕墙深化技术研究

李蓓，陈炳任，李幸清，郑志成，钟依禄

摘 要：依托单元幕墙项目，开展基于BIM技术的单元式幕墙深化技术研究，对幕墙深化设计中的施工图和下料两个核心内容应用BIM技术。研究结果表明，该技术基本能够完成传统二维设计的工作内容，包括材料下单、施工图和加工图的生成工作，并从中总结出幕墙模型建立标准、材料编码标准，推动幕墙深化设计数字化转型升级。

关键词：单元式幕墙；BIM；模型提料；施工图

中图分类号：TU17                                 文献标识码：A                                  文章编号：2096-6903（2023）10-0104-03

0 引言

单元式幕墙是展现高层建筑外立面效果的不二选择。但单元式幕墙深化技术由于构造和图纸表达复杂的原因，经常因为提料繁琐、重复改图的问题而诟病，容易导致下错料单、延误工期等问题。因此，对单元式幕墙深化技术进行改进一直是从业人员的难题，也是幕墙行业数字化转型的契机。

在设计方案阶段，借助BIM可视化设计的特点，快速搭建BIM模型和进行复杂节点施工模拟，可直观地展示幕墙设计方案的合理性和施工的可建造性，为设计方案决策提供技术支撑[1，2]。在深化设计阶段，通过对BIM的可视化装配以及与不同专业的碰撞检查的方式，有利于提前发现设计方案的问题，提升设计质量[3]。在专业协同方面，与各专业模型整合在一起，方便展示建筑效果与发现碰撞问题[4，5]。在幕墙深化设计技术核心中的出图和提料两方面，BIM技术在其中都有着相应的应用。BIM软件的构件具有联动性，只要建模方法正确，可以很方便地借助软件中的物料统计表完成模型提料的工作[6]。

基于BIM技术的幕墙深化技术，借助实际幕墙项目试点运行，研究通过一套幕墙模型，可完成基于BIM模型的模型提料和施工图绘制的幕墙深化設计工作。并以此为基础，可建立基于BIM技术的单元式幕墙深化设计技术标准和重要流程，助力BIM技术在建筑幕墙行业中的推广应用。

1 传统深化设计

传统幕墙深化设计过程中，幕墙深化方要先了解项目的设计需求，并收集相关设计资料，展开内部评审会，对有疑问的部分向设计院提疑，没有异议则可以展开深化设计工作。在幕墙深化设计工作完成后，展开内部深化设计评审会，并对其进行检查，没有问题就可以进行施工蓝图的制作和材料下单。

当前的幕墙深化流程是基于二维软件产生的，鉴于二维软件图面表达存在一定不足，导致图纸中的各部分是割裂的。在遇到设计变更或者方案调整的时候，一方面需要修改大量图纸内容，徒增工作量，另一方面因为二维图纸信息无法与物资、商务、项目等系统进行联动调整，繁多的修改也容易导致图纸信息与材料清单容易发生偏差，从而造成材料采购成本突增。

2 基于BIM的深化设计

基于BIM的幕墙深化设计技术的工作需要BIM设计师，将自身提升至项目管理的角色中，主动介入方案设计、成本概算、施工建造等项目阶段，并运用BIM技术为项目管理决策提供数据支持。梳理BIM的幕墙深化设计技术中重要的工作标准和流程，可为后续幕墙数字化设计转型升级工作提供借鉴思路。

2.1 基于BIM的深化设计工作流程

基于BIM技术的单元幕墙深化设计技术中，核心主体是准确的幕墙模型。关键是通过软件的关联性，将模型数量和模型轮廓批量自动导出，让设计师可以聚焦于设计方案和内容审核上。由于BIM软件的关联性，构件项目信息、模型的数量统计表、型材加工图等导出物，都可以通过对模型的一次修改完成全局的调整，从而降低工作量。

根据需要交付的设计成果和模型阶段要求不同，可以将幕墙模型分成管理模型、提料模型和加工模型3种类型，3个模型精细程度依次递增，但都归属于同一事物在其生命周期内的不同表现样式，具有底层逻辑的一致性。当设计方案调整后，便可以直接修改对应阶段模型，然后自动更新对应的型材明细表、施工图和型材加工图等模型导出物，从而达到减少工作量的效果。基于BIM的幕墙设计深化流程如图1所示。

2.2 BIM提料

BIM提料是指通过幕墙模型导出符合商务要求的物料清单表，在技术层面上，Revit软件中明细表可以轻松实现，但是其中涉及建模标准和字段信息却是关键。前者确保构件的几何信息准确无误，后者保证构件的商务、加工、装配等信息正确，两者通过构件族融合成建筑信息模型，通过编码将具有的字段信息的准确模型汇总、分析，才能准确地实现BIM提料。

通过与设计、商务、物资、加工和项目等生产部门充分沟通交流后，明确了单元式幕墙模型中需要体现的信息和信息名称，制成幕墙模型信息总表。在幕墙构件建立后将型材的项目信息进行录入，单元板块的项目信息可以根据项目实际进度情况完成阶段录入，或后期在BIM管理平台录入。

2.3 BIM出图

幕墙深化过程中，需要出具的图纸有幕墙施工图和型材加工图，分别为幕墙安装施工、型材加工的参考依据。在基于BIM的深化设计工作流程中，幕墙施工图由提料模型导出，型材加工图由加工模型导出。这种情况下，图纸内容是由模型生成的，幕墙深化人员则可以聚焦于模型创建和图纸审核中，减少工作量。

3 实际应用

3.1 工程概况

顺泰中晟大厦位于龙华区大浪街道华荣路与龙观西路交汇处，包括1栋A座33层产品研发及办公，1栋B座为26层公寓及配套裙楼以及3层地下室组成。中晟大厦幕墙项目效果图如图2所示。

幕墙设计范围包括顺泰中晟大厦A座33层产品研发及办公的幕墙工程，幕墙系统种类有单元式玻璃幕墙、金属板幕墙、洞口+玻璃幕墙系统（避难层）等，共计约2万m2。其中按照总承包要求，全专业全范围应用BIM，幕墙施工范围即为BIM设计范围。中晟项目的主要特点是没有复杂的曲面造型，整栋塔楼都是规整的单元式幕墙，这给单元式幕墙数字化设计加工路径和标准的探索提供了极大的便利。

3.2 模型提料

Revit主要功能是完成材料下单和对接项目数字化管理平台，因此提料模型的精度可以满足材料套裁即可。由嵌板定位标准和设计方案搭建2～21层幕墙LOD300模型，幕墙提料模型建立如图3所示。在设计配合方面，在建模过程中，通过可视化装配方式发现设计问题，通过提疑的方式向设计方反应问题。在设计方案确定后，经图模审查后，提交审核报告，以便深化设计，提升设计质量。

在完成提料模型后，根现场进度按批次导出主要型材的明细表，快速统计主材的种类、个数、规格，协助主设完成主材采购单的制作，数据核查，有利于提高效率，降低设计师的工作量。在商务配合方面，结合项目商务所需材料的种类、名称、算量方式等内容，汇编成册，统一数据底层格式。通过模型导出数据进行核查比对，有利于降低商务工作量，详细把控项目过程成本。

3.3 模型出图

在LOD300的下料幕墙模型搭建完成后，可以根据需要划分出需要导出图纸的幕墙范围以及相应的施工图纸。

模型出图的另一方面是指根据加工模型完成加工图纸的导出和模型加工。在型材加工阶段，加工模型需要达到机床加工精度，对于模型型材的长、宽、孔位等尺寸精度具有更高的要求，如图4所示。

在完成加工模型的建立后，一方面通过自动出图插件完成型材加工图和组装明细表的导出，以便工人查看和检查；另一方面将加工模型进行格式转化，导入加工厂数控中心进行刀具加工路线的编程，对接机床进行型材二次加工。根据导出的加工图对构件成品进行检查，再依据组装明细表完成整樘幕墙单元的装配。

4 结束语

中晟项目单元式幕墙数字化设计、加工路径和标准的探索，验证了基于BIM技术的幕墙深化技术可行性，可以得出以下结论：①通过BIM深化设计的方式，可以实现单元式幕墙深化设计加工一体化的工作路径。②基于BIM技术的幕墙深化设计中，根据幕墙建立标准完成的模型，可以完成模型算量，按批次导出物料清单表，在对接BIM平台后也能实现型材线上下单。借助出图的插件可以自动批量导出型材加工图，BOM组装明细表。

参考文献

[1] 齐宝库，李长福.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].施工技术，2014，43（15）：25-29.

[2] 陳亮，王鸣，金舜杰，等.参数化BIM技术在复杂幕墙施工中的应用研究[J].建筑结构，2021，51（S1）：1239-1244.

[3] 刘翔，魏林涛，朱敏，等.基于BIM技术的自由曲面铝板幕墙施工项目中的应用分析[J]. 智能建筑与智慧城市，2022（6）：105-107.

[4] 王斌，王丽.BIM技术在幕墙结构施工过程管理中的应用研究[J].建筑技术，2017，48（4）：417-420.

[5] 程希奇，李蓓，陈炳任，等. BIM技术在襄阳东站幕墙项目中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2020，12（6）：12-19.

[6] 陈炳任，邱继衠. BIM融合工业数字化的创新技术在幕墙出图提料中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2019，11（3）：81-88.