BIM技术在建筑幕墙设计中的应用

BIM技术在建筑幕墙设计中的应用

董青

深圳市博大建设集团有限公司 广东 深圳 518000

摘要：伴随着新兴数字技术的不断发展，现阶段的设计理念以及方法跟建筑目标上都出现了崭新的需求。以往的制图方式已经没有办法对现阶段幕墙设计要求进行满足。BIM作为建筑行业近些年新趋势下的数字技术，通过BIM工具在幕墙可视化设计过程之中的有效应用，能够提升设计画面感，解决设计冲突，施工方质量监控不足等问题。

关键词：BIM；建筑幕墙；应用

引言：伴随着目前建筑风格的需要，BIM技术将对更多，更大面积，更复杂的建筑给予帮助。BIM技术将在国内市场变得更加的稳定和成熟。

1. 建筑幕墙设计现状及BI M技术介绍

1.1建筑幕墙设计现状

为了使建筑外墙具有节能、安全、美观等多种功能，现代大空间、大跨度、高层建筑的设计往往采用具有装饰效果的光幕墙作为建筑的面墙。幕墙一般由结构框架（支撑装置和系统）和镶嵌板组成，对主体具有一定的位移和变形能力，具有坚固、轻便、美观、安全、吸音、设计灵活等特点。幕墙的范围主要包括建筑物的外墙、采光顶、棚顶和内部装饰墙。支撑结构目前广泛应用于钢结构中，面板按材质一般分为玻璃、金属板、石板等。

作为建筑的“面子”，建筑设计师和业主越来越重视提高建筑的使用价值和装饰价值。不规则和新颖的外墙通常称为异形幕墙，其材料复杂，凹凸、弯曲乃至折叠。建筑造型新颖多变，富有创意，环境明亮明亮，为现代城市的外观增添了艺术效果。

然而，在异形幕墙的设计过程中，其传统软件的二维表示已经难以满足当前复杂多样的造型设计要求，无法清晰、简洁地体现设计意图和创意。对于一些没有重复模块的异形建筑，每个组件的数量必须唯一，以确保现场准确安装和施工，同时保留传统的纸质记录混乱和无序很容易导致错误和返工，因此二维设计明显无办法满足现代建筑设计的需要。

1.2BIM技术介绍

也就是说，建筑信息模型是在建筑设计和施工的整个生命周期中广泛用于工程设计和施工管理的技术工具。它使用建筑物的各种设计元素、组件信息、协作过程和其他信息来构建三维模型类型完成建筑对象数据的三维显示。BIM可以直观、立体地展示幕墙系统的设计效果，也可以实现幕墙与其他专业设计和施工的协调，从而确保幕墙系统的材料采购，并利用建筑数据不断完善、丰富和理顺设计方案和施工顺序。它具有可视化、协调性、模拟性和相关性的特点。BIM技术在复杂建筑幕墙系统设计中的应用，为准确的尺寸设计、材料采购、构件加工、质量控制、降低成本、方便施工装配和后期维护提供了有效保证。

有许多基于BIM技术开发的软件。通常，建筑设计公司在工业基础设施设计中使用Bentley的Architecture系列较多。这种基于BIM技术的软件可以支持建筑设计和运营维护的全生命周期，建立三维数字模型，直观地绘制模拟建筑的每个设计细节，可以有效地满足二维设计工具的不足。BIM系统可以对设计对象中的各种管道、门窗、墙柱、内部结构、装饰等进行参数化和图形化设计，从而实现对材料、规格、外观、结构等的准确设计，减少返工、延误和成本增加等不必要的损失，它是设计师高效低碳设计的最佳工具之一。

2. 建筑幕墙设计施工要点

2.1合理的建筑表皮分格

因为对幕墙结构、板材大小不够熟悉的原因。为此建筑结构设计工程师一般提供的模型对建筑表皮是不进行分格的。在异型的幕墙设计过程之中，为了可以将建筑物的外观造型进行展示，需要通过专业化的幕墙设计师结合幕墙板材实际的大小对建筑模型表皮进行合理的划分，减少非标准，将弧形幕墙板材利用效率进行提升，达到降低工程造价的基本目标。

2.2避免设计冲突跟交叉

因为主体属于钢结构的复杂建筑设计，所涉及的专业非常多，综合程度也非常的高，时间紧任务重，为此专业之间的配合会显得不顺畅。会有可能存在幕墙表面对建筑结构的尺寸不匹配，龙骨跟结构之间有干涉、表层排水沟跟主体衔接架存在干涉等冲突的突发情况。需要设计人员对幕墙和主体结构进行喷桩深入分析，当值主体工程完成的时候再次对幕墙面板或者是支撑结构作出调整。将专业间的配合密切度进行提升，以此确保施工整体质量和效率。

3. BI M 技术在建筑幕墙设计中的应用效果

3.1精准的下料预加工

在幕墙面板和支撑结构的下料阶段，使用基于rim技术的软件提供的材料清单，我们可以快速生成玻璃、铝、钢、大理石等的明细下料清单，提高下料和预处理的准确性，为复杂材料和规格的加工争取时间，提供准确的加工和生产数据基础，改善人力、材料和时间的有效协同配置，减少因误差产生浪费大、图纸重复修改和加工周期不足而导致的施工成本增加。

3.2可视化精准设计

能够深入、全面、完整地显示幕墙信息，包括幕墙的基本形状、尺寸、材质、传热系数、防水性能、风压阻力、施工工艺等信息，这有利于无纸化工厂幕墙板件的下料和预处理。能够全面展现复杂的施工节点、扣方案、更换和维护过程，提前发现设计问题，及时纠正相关专业设计中存在的交叉工序和施工部位，准确、直观、清晰。

3.3参数化虚拟建造

利用材料成本、重量、材料质量、热通用性、数量等真实的非几何属性参数，快速模拟计算幕墙的形状、节能、经济、疏散、安全等重要指标，模拟施工进度、系统协调运行等，及时优化相关指标，采用最合适的设计方案，提高设计与施工协同工作的效率和质量，提前确认位置关系，减少技术干扰和冲突，为幕墙的实际安装施工提供良好的工作环境。

3.4相关专业一体化

它帮助幕墙设计师在相关设计工作中共享信息，促进墙造型、外部空间、内部结构、材料等多学科参与者之间的顺畅沟通和高度一致。借助BIM系统，它可以有效解决集成和纠错、板材优化设计、，多学科设计中的计算与剖面、参数调整等，为促进幕墙系统的精细施工，确保相关结构的施工质量达到标准奠定了基础。

3.5全方位出图自动化更新

BIM可以在幕墙设计结果中自动生成多角度平面图、俯视图、剖面图、轴线侧视图等。当修改幕墙龙骨或构件或建筑结构参数时，所有相关结果都将自动进行可视化修改，从而提高了幕墙设计的效率，避免了传统方法中的遗漏、错误纠正和其他设计疏忽。数字化和可视化设计深化内容可以指导施工，确保施工人员掌握关键点，利用坐标数据控制安装精度和允许偏差，提高施工效率，确保可靠性和可控工期。

结束语：在建筑幕墙设计的整个过程之中，建造绿色建筑是每一位业主、设计、施工共同的目标。BIM三维虚拟建筑模拟技术的发展，有效提升了设计工作模式跟建筑质量的技术改革。立足于BIM技术开发的软件成为建筑行业的主流设计软件是其主要发展方向。BIM技术应用在幕墙系统设计的整个过程之中，实现了技术管理的科学合理性，可以有效对异形复杂的幕墙工程设计进行深化，对施工材料损耗高，信息化程度不够等问题进行解决。BIM技术在高层复杂建筑设计中的应用，为有效实现设计，施工，供货等综合性的管理目标提供了良好的技术平台。设计公司以及相关单位应当共同深入把握和引领BIM技术应用优势，对其引起重视，以此带动国内建筑行业信息化，绿色化发展。

参考文献：

[1]冀国明.刍议BIM技术在建筑幕墙设计中的应用[J].散装水泥,2022(02):142-144+147.

[2]韩富永.BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的应用框架[J].居业,2022(01):64-66.

[3]李超. 基于VPL技术建筑幕墙设计方法及其应用研究[D].沈阳建筑大学,2021.DOI:10.27809/d.cnki.gsjgc.2021.000364.

[4]赵水波.浅谈BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的应用[J].居业,2021(01):50-51+53.