基于BIM技术的幕墙施工应用研究

基于 BIM技术的幕墙施工应用研究

张洪瑜

北京和平泛华建设集团有限公司 100076

摘要：

为解决幕墙在传统施工中易出现垂直度超差过大、零部件加工误差、玻璃位置偏斜等问题，利用Revit对幕墙建模，分析BIM技术在幕墙加工制作及施工过程中的应用。分析表明，利用BIM技术可有效控制幕墙零部件的加工精度和准确性，其进度调控功能使施工人员和项目管理者及时观察和掌握施工进度，调整不合理之处，最后对幕墙工程进行碰撞检测、安装及工期模拟，从而为施工组织提供切实可行的依据，同时解决多专业相互交叉过程中的管控问题。

关键词：建筑信息模型; 幕墙; 安装; 加工; 施工技术;

引言：

BIM起源于美国,于2002年被欧特克公司引入中国。BIM除具有可视化、协调性、模拟性、优化性及可出图性外,强大的信息整合能力为其最核心的竞争力。目前,BIM技术越来越受到国内建筑行业的认可,已有不少建设项目在建设的各个阶段不同程度地进行应用,其中上海中心大厦是全生命周期应用BIM技术的典型案例。

建筑行业中的幕墙专业与机械制造业很相似,使用BIM技术可以强化幕墙专业的这一特性,提高工程管理效率及工程质量。目前,BIM在设计阶段使用较多,也取得了一些成果,但在幕墙施工阶段如何运用BIM技术进行工程管理,则需要我们进一步探索。

1.3BIM技术在幕墙工程中的应用

1.1幕墙传统施工易出现的问题

1)节点螺栓连接处出现松动或过紧时，在任何外力作用下会发出异常的振动声。

2)安装后，玻璃幕墙面板尺寸间的垂直度超差过大。

3)零件加工时，可能出现较大精度误差，达不到产品设计标准规定。

4)对角接缝与墙面不平整。

1.2BIM技术在幕墙加工制作中的应用

BIM技术可有效解决幕墙传统制作图易出现较小零件几何尺寸较大误差的技术问题。BIM技术中的参数化信息能有效确保幕墙系统单元模块材料制作精度，进而对单元板块的大小、组件加工精度及尺寸材料制作过程精度和精准性进行指引。利用BIM技术可使材料制作过程规划及制作方式更加合理，将工程中材料实际使用率达到最高，降低消耗。利用BIM模型设计软件中的数据分析信息，直接将数控加工板块的幕墙材料制作尺寸传输至CAD或其他设计软件内，经过分析确定板块加工尺寸和数据，最终传输至数控加工机械设备，然后直接驱动数控机床、加工处理中心等数控设备对幕墙材料进行深加工。

1.3BIM技术在幕墙成本控制中的应用

利用Revit对幕墙建模时，需对幕墙单元面板、龙骨和连接件等构件进行唯一编码，其次利用Revit软件提取唯一编码构件的数据，生成材料表单，如表1所示。造价人员利用材料表格统计的构件数量及几何尺寸，通过计算分析得到幕墙成本信息，然后对比分析实际成本与计划成本，如有偏差立即修正，防止造成损失，而整个过程都是动态变化的。利用BIM技术可动态对比实际成本与模型预算成本，发现成本误差后分析原因，从而控制成本，提高项目管理水平。

表1根据BIM模型统计的玻璃参数    

1.4BIM技术在幕墙施工中的应用

BIM模型分析软件借用自身功能自动调控分析玻璃幕墙后，即可比较玻璃幕墙施工情况、客户预期情况、所需工期情况，最终形成幕墙施工进度调控分析报告，该项目节省工期约1个月，有效提高幕墙施工水平，加快整体施工进度。

利用BIM模型可快速预测和剖析软碰撞流程，根据需要，按照幕墙真实状态及时进行自动调节。使用Revit软件中的碰撞侦测功能，可进行不同专业间的碰撞检查。

利用参数可视化的BIM幕墙模型分析系统，分析相互存在联系的幕墙特征构件，从而及时进行剖析，达到幕墙方案设计和替换的可视化目的。

2.特殊结构和复杂节点的幕墙辅助设计

2.1特殊结构幕墙的辅助设计

随着经济的发展以及人们对建筑美学的更高要求,建筑的设计越来越追求个性,从而促使幕墙的设计也不断创新。幕墙结构由原来的简单、规整变得越来越复杂、多变,单曲、双曲等造型特殊的幕墙形势层出不穷,传统的二维绘图方式已经很难表达。

传统的做法为设计人员先规划大概做法,现场施工人员根据实际情况自由发挥,在框架完成后进行测量,根据测量数据,设计人员再进行面材的下料加工工作。由于处于失控状态,这种做法既无法保证工程质量和外观效果,又无法保证工期。使用BIM技术,根据现场实测的数据进行建模,通过三维建模可以全角度展示出幕墙的外观效果,并根据Revit中的材料统计命令进行材料的采购及下料加工工作。这样既可保证工程质量及外观效果,又可保证工期。

2.2复杂节点幕墙的辅助设计

对于复杂的幕墙节点,在二维图纸的识图中,很难想象其空间逻辑关系。通过三维建模模拟施工(见下图1),可以提前发现型材之间“打架”现象,在施工开始前调整设计方案,避免因图纸原因耽误施工。

图1三维建模模拟施工   

3.施工过程中的质量监管

质量管理是现场施工管理中最重要的工作内容之一,质量管理的好坏直接决定了最终工程质量的优劣。在日常的施工质量管理中,各方质检人员检查发现问题后,会发工作联系单要求施工单位整改,但由于工期紧张、施工方故意拖延等原因,造成整改工作滞后。因滞后时间太久、工作联系单中的质量问题部位表述不具体、积累的质量问题过多等原因,易造成后期整改找不到具体位置和遗漏整改项等情况发生。

3.1质量问题精确定位

工作联系单中关于质量问题位置的表述常规为某层某轴线,最多再附上一张照片。如果时间过久,现场环境已变化,再加上位置表述不清,在后期整改的时候很难找到质量缺陷的具体部位。使用BIM的模拟建造,在日常的模型维护中,将现场检查的施工质量缺陷随时标注在模型中,对质量缺陷部位采用不同颜色的参数进行表示,可以精确到一根钉子,这样就不存在后期找不到质量缺陷在哪的问题了(见图2)。直到整改完成后,再在模型中进行参数更改。

图2质量问题精确定位   

3.2质量问题精确统计

近几年幕墙工程的体量越来越大,墙型及构造也越来越丰富,相应的质量问题也越来越多。在整改过程中,进行质量缺陷的精确统计就成了问题。特别是材料方面的统计(如破损玻璃、型材划伤数量等方面),费时费力还容易统计漏项和统计错误。

通过BIM创建的施工模拟模型,根据日常维护中设置的质量缺陷参数,通过过滤器功能进行筛选,可以很容易地统计出质量缺陷的数量、尺寸及具体位置。既省时省力,又统计精确,提高工程管理效率。

结语：

1)BIM技术在幕墙材料加工制作过程中，直接将储存在BIM加工模型中的建筑材料幕墙数据导入自动化数控机械加工设备，进行数字化加工和生产，避免零件几何形状和尺寸出现较大误差。同时，用户根据项目情况和需求，合理安排设计和加工次序，保证项目设计和加工次序按进度计划进行调整。

2)利用BIM技术对幕墙进行实际成本与模型预算成本的动态对比，可及时发现成本误差并分析原因，从而完善成本目标，提高项目管理水平。

3)利用BIM技术的幕墙施工进度分析调控功能，对幕墙施工单元、配件装配和施工次序做出精准的分析和界定，按照现场幕墙施工情况，对幕墙施工进度进行分析，使幕墙施工人员和项目管理者提前观察和掌握每个项目的施工进度，及时调整不合理之处，对后续施工起指导辅助作用。

4)利用BIM模型信息化及可视化的技术特征，对幕墙工程零部件进行碰撞检测、安装模拟，对幕墙施工过程组织和计划提供指导与依据，同时解决多部门专业相互交叉过程中的管控问题。

参考文献

[1]白思敏，李松晏，秦传明，等．基于BIM技术的预制梁中幕墙预埋件精准定位研究与应用[J]．施工技术，2020,49(2):107-109.

[2]刘旭冉，侯春明，戴超，等．重庆来福士广场风帆塔楼弧曲面幕墙施工关键技术[J]．施工技术，2019,48(18):1-3,15.

[3]罗兰，赵静雅.幕墙工程BIM应用流程初探---基于Revit的幕墙模型建立和应用流程[J].土木建筑工程信息技术，2015(6):81-88.

[4]龙文志.中国建筑幕墙行业应尽快推行BIM[J].建筑节能,2017(1):53-56.