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BIM在商业建筑幕墙设计中的应用方法探究崔长虹1

发表时间：2021/5/14 来源：《基层建设》2021年第2期作者：崔长虹1 唐建程2

[导读] 摘要：幕墙设计工程已在中国的建筑项目中得到广泛应用。

        青岛腾远设计事务所有限公司山东省青岛市 266000
        摘要：幕墙设计工程已在中国的建筑项目中得到广泛应用。BIM是基于模型数字化和三维数字技术等先进技术的一种信息建模技术，可以构建建筑项目模型，模拟建筑细节和模拟建筑工地。应用BIM技术可以大幅度减少建筑行业的技术难度，减少人力、材料和财力浪费以及提高建筑效率和质量。目前，BIM技术在中国的幕墙装饰工程中并未得到广泛关注，但是BIM技术的特点可以解决当前幕墙装饰工作中的许多技术问题，尤其是对于商业建筑幕墙设计具有辅助作用。BIM技术在中国建筑行业的应用还缺乏经验，与国外还存在一定差距，但是中国经济的发展，建筑业规模的扩大以及建筑复杂性的增加都意味着BIM技术的未来发展前景广阔。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对BIM在商业建筑幕墙设计中的应用方法探究提出了一些建议，以供参考。
        关键词：BIM；商业建筑；幕墙设计；应用方法
        引言
        商业建筑幕墙工程现场施工涉及的要点内容较多，如果不严加把控，就很容易出现质量问题。对此，现场参建人员都应确立高度的质量管理意识以及合理设计意识，重点针对幕墙建设设计工作存在的问题进行统筹规划与合理部署。其中，对于幕墙工程设计而言，设计人员应立足于建筑幕墙工程整体运行特点编制科学合理的设计方案，确保建筑幕墙施工设计效果得以达到预期。
        1、建筑幕墙设计现状
        为使建筑外墙具备节能、安全、美观等多个功能，现代大空间、大跨度和高层建筑的设计常采用带有装饰效果的轻质幕墙作为建筑物的表面墙体。幕墙一般由结构框架（支撑装置和系统）和镶嵌版材组成，对主体具有一定的位移能力和形变能力，具有强劲、轻盈、美观、安全、吸声、设计灵活等特点。幕墙范围主要包括建筑的外墙、采光顶和棚顶及室内装饰墙，支撑结构现在广泛使用钢结构，面板按材质一般分为玻璃、金属板、石材板等。建筑幕墙作为建筑的“面子”，建筑设计师和业主越来越重视提高建筑的使用及观赏价值。形状不规则新奇的外墙一般称为异形幕墙，其材料复杂、有凹有凸、有曲有折。建筑造型新颖多变、标新立异、环境色彩鲜艳明快，为现代化城市面貌增加了艺术效果。但是在异形幕墙的设计过程中，传统软件其二维表现方式已难以满足当前复杂、多样的造型设计要求，不能清晰简洁地呈现出设计意图和创意。对于某些没有重复模块的异型建筑，由于每个构件的编号必须保证唯一性才能保证现场准确安装施工，而传统的纸质记录保存混乱无序很容易导致失误和返工，因此二维的设计显然完全无法满足现代建筑设计需求。
        2、BIM技术的应用
        为确保建筑幕墙设计效果得以达到预期，建议工程设计人员应该利用全新的技术方法，实现对建筑幕墙设计流程的优化处理。传统设计图纸往往会利用二维方式进行表达，在表达方式方面多存在抽象性与信息量有限的特点，因此常常会出现大量信息分散在其他资料的情况。而BIM技术通过利用自身可视化、虚拟化的功能特点，基本上可以实现对项目设计、建造以及运营全周期的管理过程。最重要的是，通过合理利用BIM技术可视化功能，可以初步满足三维可视化管理要求，利于提高设计审查效率以及优化设计质量。以幕墙设计为例，方案设计阶段通过合理利用BIM技术基本上可以按照局部调整的方式或者软件制作方式，实现对建筑幕墙项目设计方案的优化处理。如利用可视化三维场景综合对比各项设计方案，选定最为合理的设计方案进行应用，提高决策效率。与此同时，借助BIM技术可视化功能特点，针对结构改造问题、幕墙结构优化等问题进行可视化仿真分析，解决以往设计效率不高的问题。最重要的是，BIM软件所具备的剖切功能可以帮助设计人员在短时间内完成设计出图工作。如建筑幕墙效果图、平面图等都可以在短时间内生成。最重要的是，如果出现设计变更问题，系统会自动更新图纸内容，减少以往人为操作带来的误差影响。此外，图纸格式兼容CAD软件，便于设计方、施工方进行参考。

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        3、BIM在商业建筑幕墙设计中的应用方法探究
        以某商业工程为例展开具体分析。项目玻璃面板最大板块位于主楼玻璃幕墙部分，尺寸：3000*1085mm，重约1.085*3*（6+6）*2.5kg=97.65kg；石材板块最大为：600*900mm，重约：78kg*0.6*0.9=42.12kg。玻璃与石材板块尺寸重量都为一般普通工程数据，并没有特大，特重的板块。实际建筑工程在建设过程中，商业工程为了进一步提高施工效率，一般会选择单元结构式的幕墙施工方式，将BIM技术应用到单元结构幕墙的设计和施工当中，以保证节能和可视化的实际效果。
        3.1设计阶段
        BIM技术的出现，设计已从二维发展到三维。直接从数据和信息中构建工程建筑模型，并形成三维图像，使设计人员可以从三维的角度创建视图并减少设计工作，提高设计效率和有效性。此外，三维可视化设计图，使设计人员、施工人员和业主之间的交流更为顺畅，解决了许多概念问题。对于幕墙结构，则通过BIM技术软件在三个维度上表示由弧引起的幕墙板的尺寸、角度和布置的多种变化。
        3.24D模拟施工
        施工过程中的复杂幕墙施工可以利用Navisworks，将信息数据中的设计需求进行模型与实际进度之间的高效连接，从而实现3D和4D结合实践维度下的施工模拟。目前工程实际施工之前，可以利用4D技术对施工模型进行充分的了解，并且及时在施工过程中进行进度调整，除此之外，还可以通过施工模拟更加准确的对实际施工进度进行组织和安排，从而保证在施工过程中整体施工时间的安排更加合理高效。
        3.3施工界面分割
        建筑过程十分复杂，施工需要与其他专业之间进行紧密的联合，在此过程中，若结合不当，则会造成非常大的冲突，甚至会对整个建筑工程带来非常大的消极影响。通过BIM技术的应用，可以减少这种现象的产生，在BIM软件使用过程当中，利用大数据分析功能，为整个施工工程提供更加详细精准的施工数据，实现施工现状与有效的数据模型进行结合，在模拟的过程中进行合理的划分，从而保证施工工序可以有效进行，进而保证整个工程的顺利推进。
        结束语
        在建筑幕墙设计方面，建设绿色建筑是每位业主、设计、物资、施工的共同目标，BIM技术应用在幕墙系统设计中实现了技术管理的合理性、精准性和科学性，能够有效解决异形复杂幕墙工程设计深化不足、施工材料损耗高、信息化程度不够等实际问题。设计公司、业主单位和政府单位应共同深入把握和引领BIM技术的应用优势，重视BIM技术在幕墙系统设计、施工安装和后期维护中的重要意义，推动我国建筑行业信息化、绿色化、科技化健康平稳发展。
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        [4]谢逸.BIM自适应模型在异形幕墙施工中的应用[J].广东土木与建筑，2019，26（06）：80-84+88.
        [5]李凯凯.BIM在商业建筑幕墙设计及施工中的应用方法[D].天津大学，2018.