BIM技术在异形幕墙施工中的应用

BIM技术在异形幕墙施工中的应用

魏志锋

魏志锋

中建二局第二建筑工程有限公司河南郑州450000

摘要：当今技术的发展让越来越多的建筑摆脱传统技术的束缚，以更加自由的姿态展示其独特的个性。令人炫目惊叹之余，异形建筑也给建造者带来了一系列需要解决的“新问题”：很多部位用传统的“二维施工图”无法清晰表达设计意图，这正促使建筑界采用更加有效的手段进行设计、施工与管控，由此，BIM应运而生。基于此，本文主要对BIM技术在异形幕墙施工中的应用进行分析探讨。

关键词：BIM技术；异形幕墙；施工应用

1、前言

幕墙是依附于主体存在的不承重的一种外围装饰性墙体，是建筑业中专业交叉最多的分支。随着对建筑外观审美观念的改变以及新材料新技术新工艺的不断出现更新，使得幕墙的规模及形状也日益复杂，从而使得现场安装尤为困难，如果交货顺序和安装过程稍有不慎，极可能造成工期延误及资源的浪费。BIM技术与幕墙业务的工业化逻辑高度契合，借助BIM模型这一建筑信息载体，采用BIM进行幕墙预装配，从而可以合理的安排幕墙施工计划和安装工作顺序，科学地规划现场场地，合理的安排施工工期，提高安装质量，减少多工种同时作业容易发生的窝工现象。

2、BIM技术在异形建筑幕墙中的应用

2.1BIM技术对异形幕墙的优化设计

随着计算机技术的飞速发展，建筑业已经步入了异形空间、异形表皮的设计阶段，三维曲面的幕墙设计已比比皆是，但受限于三维曲面幕墙成本高昂的限制，总是需要进行优化设计。如BIM可以通过调整逻辑公示及其参数可以尽量使曲面有理化，使组合单元尽量的标准化，既能保证最终效果的顺畅自然又能降低建造成本及施工难度。

下面以汉街万达广场为例来说明BIM在异形幕墙中的优化设计及应用。武汉汉街万达广场是万达广场的全国一号旗舰店，是万达集团创新产品模式的辉煌代表作品。建筑设计新奇绚丽，内部装修极为奢华。项目总建筑面积15万平方米，其中包括全国最大的万千百货店；将引进超过60个奢侈品品牌，成为奢侈品品牌在中国的大集合。数据显示，武汉万达广场总投资400亿元，武汉将成为万达在全国投资规模最大的城市。购物中心总建筑面积达9.3万平方米。其中五星级酒店和超高层写字楼面积15万平方米。万达广场是历史上首个采用单元式幕墙系统的设计，9个球形成一个单元，采用外墙模块化生产。并且它是中国商业建筑史上第一个采用了外立面和泛光一体化的设计，是中国真正意义上的“媒体幕墙”商业建筑。

很多异形建筑都要寻找规律，找到一个可以定义的体量，用一段弧线生成好的边界，再由边界生成面，通过基于BIM平台的参数化设计能够精准的划分曲面幕墙表皮，计算出最合理的方案。然而，对于异形建筑项目的难点，例如采光顶部分，BIM能对整个采光顶进行参数化设计。由于圆中庭和椭圆中庭的尺度差异较大，被钢结构分隔成的玻璃大小各异，在后期施工时将耗费巨大的成本。使用BIM技术可以使采光顶曲面每块玻璃尽量标准化，异型玻璃数量减少，可以大大节约成本，达到优化设计的目的。

2.2BIM技术对异形幕墙的预制装配应用

在传统异形幕墙制作中未对模型深化进行加工，而是将模型展开成平面进行下料，然后利用钢化炉自动拱起一个适合的弧度。这种方法在用到双曲面幕墙时，加工难度大，容易造成幕墙渗漏等问题而经常返工。然而，BIM介入预制异形幕墙，能够保证项目全生命周期的顺利完成。BIM通过参数化建模极大地提高工作效率，又能精细到曲面幕墙表皮的划分，还可以减少预制幕墙的出错率。

在国内，大家对于预制构建有很多不同的看法，追溯其因，主要是在做之前，不能进行预先分析，无法预测完成后是怎样的效果，这才是我们需要正视的问题。然而，值得一提的是，国内很多企业已经开始了这方面的尝试。比如，BIM项目的典范——上海中心的每一块幕墙不光是预制的，而且是预装配的。1000多块幕墙，每块幕墙的形状都是不一样的。为解决这一问题，项目采用了BIM预制和预装配。在工厂里，将准确的幕墙属性信息（无论是裁制的尺寸，还是曲变的弯度）输入到机械制造的生产软件当中去，生产这样的幕墙，然后按照BIM模型的指导模拟现场实际情况进行预拼装。这些装配好的幕墙运到现场之后，无论是运输成本，还是返工成本都急剧的下降了。因此，用BIM做预制，使所有的构件都能够做到能量化、能准确预估，那么将会给我们带来无法估计的效益，也能保证最基本的施工安全问题。

2.3施工模拟

施工计划是指导施工的核心文件，包含施工段划分、施工时间、手工工艺、机械布置、人员配置等施工所需的大量信息。该模型的四维模拟通过定义构件之间的绑定关系来模拟整个工程施工顺序。与其他传统的模型软件不同，BIM软件通过数据信息的共享，可以随时提取施工过程中的构件信息，还可以反复指导施工过程。四维施工过程将使用空间模型来表达冗长的施工计划，实现施工过程的合理化、项目进度的控制和人力资源的配置。在施工开始时，视觉效果会显示给所有参与施工的单位。

单元幕墙安装流程，是指将单元构件提升到预定位置后，进行安装、调整、固定等详细节点的操作过程。主要工艺流程如下：测量放线→连接件安装→防雷安装→单元板块吊装→防火件安装→单元幕墙封口处理→幕墙封边处理→清洁→工程验收。

2.4进度控制

施工进度对于建筑工程而言都是一项十分重要的内容，其对于整个计划的开发和推进，是具有指导意义的。故而将项目计划进度表作为项目开发的核心看来，其意义重大，但是，在现实中，该类项目计划表也较为难懂，就其类型而言，已是十分复杂，再就其可变可调整的空间看来，是少之又少。也就是说，该类项目计划进度表是不会根据现场施工状况的实际来进行变更和调整的，这对于项目管理人员来说，是难通过查看工程施工进度表就对整个工程施工进展有一个较为精细准确和具体的了解。故而就难以对该工程进度表进行审查和跟踪。而将BIM技术引进幕墙工程施工建筑过程中，相当于对静态的三维模型加入了以时间轴作为工程项目的推进工具，从而使得原本晦涩难懂又不能实时更新的项目进度推进表变得更加人性化，符合整个工程推进任务的进行，使得相关的管理人员可以较为容易就看出整个工程的施工进度，并且可以就BIM技术提供的信息对建筑趋于进行各种标记，从而更清晰地了解整个推进过程，对整个工程的控制更加有效。

通过对幕墙的设计，利用BIM技术，将数据信息集成到BIM模型中。在施工仿真阶段，信息模型通过navisworks软件与施工进度信息相关联，形成4d（三维模型+时间维度）施工进度仿真。通过4d模型可以直观地查看施工进度，调整施工进度中不合理的地方，细化施工步骤，使施工组织方案更加合理。绵阳市科技城异形幕墙项目使用navisworks软件来跟踪基于BIM技术的施工顺序和过程，采用划分施工区域、分段分片安装、全楼封闭的施工方案。由于单位幕墙的安装比较简单，假设5天为施工周期，每层为施工段，然后进行分段验收。对下一个过程的模拟。在Navisworks中记录工程各个阶段的实际开始时间与实际结束时间，状态栏会显示不同的进度状态，知道工程的施工进度并对其进行相应的调整。

3、结语

综上所述，加强对BIM技术在异形建筑幕墙中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的BIM技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]何清华，钱丽丽，段运峰，李永奎.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报，2016（10）：60～62.

[2]王珺.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D].成都：西南交通大学，2017（01）：115～116.