基于BIM的幕墙参数化设计技术及应用

基于BIM的幕墙参数化设计技术及应用

陈炜, 李名直, 李礼, 张博

（重庆市设计院有限公司  重庆 400015）

摘要：BIM技术是建筑设施的数字化和智能化表示，可用于模拟、规划、建造和运营建筑物，其核心是为不同组织在不同阶段提供与建筑产品相关的各种信息。BIM的基本价值在于，通过提高协作集成水平，从而提高行业生产率，它可以显著改善建筑行业的流程、专业知识和组织碎片化。BIM技术逐步广泛应用于复杂幕墙工程的形体表现、结构辅助设计和建造过程的管理中。

关键词：BIM技术；幕墙；参数化设计；

引言：

BIM技术应用于建筑幕墙工程，有利于提高总体设计水平和工程建设质量，对推动幕墙工程跨越发展具有重要意义。建筑企业与设计人员应重点研究BIM技术，建立以BIM技术为核心的现代化建筑幕墙设计体系，提高设计方案的科学性和实用性，充分发挥BIM技术的优势。

1概述

1.1BIM技术

BIM技术作为一项信息技术，应用最多的行业就是土木工程行业。所谓的BIM技术，就是BuildingInfor⁃mationModeling，在当前的发展过程中，也被称为建筑信息管理，主要在施工项目前期进行项目的设计、施工、维护等全周期可视化模型应用。通过建立三维模型，就可以模拟一个建设项目的所有指标。有了有关建设项目的更准确信息，规划人员可以更轻松地处理这些信息，并根据这些信息进行设计分析。

1.2BIM技术特征

1.2.1可视化

视觉上的可见性，就是呈现给观看者的视觉形象。过去的设计技术无法对设计师和业主产生视觉影响。AutoCAD、PKPM、天正建筑配筋图生成的平面图、立面图、剖面图和结构图，都是二维平面图，供人们在脑海中构建最终模型，但是这就需要设计人员需要有很多想象力，即使有3D模拟能力，也无法观察到建筑物的真实情况，它代表的是只有在项目完成后才能看到的线性图。

1.2.2协同设计

利用BIM平台的技术协调性，将各个专业的设计方案和信息模型中的信息数据上传到BIM数据库进行汇总整理，以保持各专业模型之间的连接，在任意BIM模型信息与方案内容发生变动时，平台将对其他专业模型进行实时更新，并使用软件自带的碰撞检测工具检查构件是否存在软硬碰撞问题，缓解专业冲突，避免在后续设计方案整合环节产生过多的设计错误

1.2.3关联性

在BIM中，建筑与结构模型的维度不同，整体等价，相互关联。使用已建立的模型，设计人员可以获得所有相关的对象，在原有模型数据库的基础上，当设计者对建筑的某一部分进行改动时，其他相关部分和最终的仿真结果也得到动态跟踪。

2简要介绍参数化设计

近年来，建筑信息模型技术在国内外建筑行业得到广泛关注和应用。在信息化发展的大背景下，非线性建筑设计正由过去的边缘状态逐渐走上主流的设计舞台，国内外出现了许多外形构造奇特的建筑，建筑曲面的非线性和不规则性特点日益突出:如北京凌空SOHO、奥地利格拉茨美术馆、上海中心等建筑都是属于典型的非线性建筑，它们的背后正是依托参数化设计以构建参数控制模型的优势，才能较好地应对非线性和不规律的复杂性问题。参数化设计是指一种将全部设计要素作为某个函数的变量，通过设计函数或者算法将相关变量关联起来，通过输入参数便可自动生成模型的设计方法。其最大价值在于以独特的方式完整记录起始模型和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型的相关变量就能改变模型最终形态的效果。其优势是:用参数和程序控制三维模型，相比手工建模进行模糊的调整更加精确、更具逻辑性:突破传统设计手法的局限，灵活应用非线性建筑形式:可快速实现建筑模型和结构模型的有效互动，提高模型的生成和修改速度，从而提高了工作效率。

3工具介绍

3.1Revit及自适应族的介绍

（1）Revit软件可以按照建筑师和设计师的思考方式进行设计，可以提供更高质量、更加精确的建筑设计。通过使用专为支持建筑信息模型工作流而构建的工具，可以获取并分析概念，并可通过设计、文档和建筑保持您的视野。强大的建筑设计工具可帮助您捕捉和分析概念，以及保持从设计到建筑的各个阶段的一致性。

（2）自适应族：

3.2简要介绍Revit中dynamo参数化设计平台

Dynamo是参数化建筑设计软件中的一种高效的计算机辅助设计工具，是基于AutodeskRevit信息管理平台的开源式插件。它是通过计算式设计方法和可视化编程语言。

4参数化建模流程

4.1基础概念

Dynamo作为Revit的插件，当它与Revit交互时，Dynamo图形显示区的原点与Revit项目样板原点是在同一位置，当Revit项目内某个坐标的构件被Dynamo关联读取时，Dynamo图形显示区就会出现在相应的坐标位置(图2)。最后Revit项目样板中的信息被Dynamo数据驱动后便获得三维建筑模型，而Dynamo里保存下来的是驱动三维模型生成的程序代码。

4.2具体实施

（1）读取二维图纸：根据二维图纸获取幕墙设计信息

（2）创建Revit模型线：根据第一步获取的信息创建幕墙底部的模型线：

（3）确定参数：确定幕墙整体的高度、（以常规方形嵌板为例）每块嵌板的长宽、嵌板的厚度。

（4）获取模型线：在Dynamo中通过SelectModelElement节点获取模型线图元，通过Element.Curves节点获取模型线的几何信息，按照幕墙设计信息，将曲线按嵌板长度值进行一定向量的偏移从而生成嵌板的其他边线，组成按从低到高的曲线列表。

（5）数据处理导出点坐标：将曲线列表按照嵌板宽度分割出一个一个等距离的点，将第一条线和第二条线的第一个点和第二个点依次连接组成四个有序点坐标组，以此类推，组成点坐标组列表，并将每个点进行嵌板厚度偏移，从而得到每个点坐标组有八个有序点。

（6）自适应族制作：因本次讨论按照方形嵌板讨论，所以在Revit中制作一个有序的具有八个坐标点的自适应族。

（7）根据点坐标放置自适应族从而形成幕墙嵌板：通过节点Adaptive Component.By Points根据有序点坐标列表、自适应族创建出参数化幕墙。

结束语

目前，我国建筑业对参数设计的理解仍然存在一些误解。我们需要采用这种合理的方法进行参数设计，并以更科学的方式有效地使用该技术介质，以实现更深入的应用。加快建筑业计算管理与建筑系统的集成，有效地将现有习惯与新的设计模型联系起来，依靠科学技术的飞速发展和进步来解决实际问题。随着BIM参数化技术的发展，复杂工程设计将变得更加容易，并且将真正满足每个追求幕墙参数化设计师的需求！

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.