BIM技术在建筑幕墙设计中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

BIM技术在建筑幕墙设计中的应用

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：贾树仓

[导读] 摘要：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。

        天津华惠安信装饰工程有限公司天津 300201
        摘要：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。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、供货等综合性管理目标提供了技术平台和解决工具。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。
        关键词：BIM技术；建筑幕墙设计；应用
        1 建筑幕墙的分类及特点
        为了更好的对建筑幕墙的结构进行设计，实现设计优化，首先需要对幕墙的构成和分类等有明确的了解。明确好幕墙特点后，更有利于设计师进行幕墙结构优化设计。
        1.1 单元式幕墙
        单元式幕墙是当前建筑领域工程施工中应用比较普遍的一种，并且本身具有极大的发展潜力。单元式幕墙是在工厂进行统一生产，使用顶尖技术，质量完全能达到国家标准，工厂生产速度也非常有效率，因此在实际应用过程中备受推崇。单元式幕墙的特点是生产精度高、周期短，因为从头到尾都是在工厂进行工业化加工，能够保障大批量生产，可以为建筑领域带来较高的经济效益。另外，单元之间采用密封结构进行组装，因此，单元式幕墙是无需使用密封胶等材料的，这样也就不用考虑天气因素等影响到幕墙的质量。密封性较高的单元式幕墙拥有水密性、抗风等优势，非常符合当前社会号召的绿色发展理念。
        1.2框架幕墙
        框架幕墙是指将车间加工完成幕墙构建运输到工地后按照相应的施工工艺逐步将其安装在建筑结构上，最终完成了幕墙的系统。框架幕墙适应性强，其运用频率相对比较多，而且能够针对不同的外墙造型和装饰进行改善与统一，如果选用幕墙作为主材料的情况下，可以节省一定的经济成本。在具体施工的过程中都是在现场进行工作，能够针对当前墙壁上的结构特点以及内容进行设置以及控制，从而减少存在的问题，它可以根据当前的实质情况做出全面思考，以此完成相应的工作。框架的结构以及系统内容都是在现场完成的，一般情况下现场完成相关内容比较难控制，它自身需要考虑较多的问题，包括相应的制作以及调配等，在具体的施工过程中，为了更好地控制其自身的质量，需要满足当前的各项要求。
        2 BIM 技术介绍
        BIM（Building Information Modeling）即建筑信息化模型，是一种广泛应用于建筑设计和施工全生命周期中用于工程设计和建造管理的技术工具，利用建筑物的各种设计元素、组件信息、协作工序等信息搭建三维模型完成建筑对象数据化3D 展示。BIM 能可视化立体化地显示幕墙系统的设计效果，也能实现幕墙与其他专业设计施工之间的协调配套，从而能够保障幕墙系统的材料采购，利用建筑物数据不断地完善、丰富、理顺设计方案和施工时序，具有可视化、协调性、模拟性和关联性等特点。在复杂建筑幕墙系统设计中应用BIM 技术，为尺寸精准设计、材料采购、组件构件加工、质量控制、降低成本、方便施工装配和后期维护等提供了有效保障。基于BIM 技术开发的软件较多，通常工业基础设施设计时建筑设计公司使用Bentley 的Architecture 系列较多，建筑单专业或系统设计常使用Graphisoft 的Archi-CADBentley 和Autodestk 的Revit Architecture 等，民用建筑常选用Autodestk 的Revit 系列，建筑物复杂、异形程度较高的设计可选用Gehry Technologies 的Digitalproject 等软件。此类基于BIM 技术的软件可以支撑建筑设计及使用运维全生命周期，构建3D 数字模型、可视化绘制仿真建筑物的每一处设计细节，能够有效满足二维设计工具的不足。BIM 系统能使设计对象中各类管道、门窗、墙柱、内部构造、装饰物等参数化和图形化，从而达到材料、规格、外观、构造等精准设计，减少返工误时成本提高等不必要的损失，是当今设计师高效、低碳设计的最佳工具之一。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        3 建筑幕墙设计施工要点及BIM 工具应用案例
        3.1 建筑幕墙设计施工要点
        （1）合理的建筑表皮分格。由于对幕墙结构、板材大小不熟悉，因此通常建筑结构设计师提供的模型对建筑表皮是不进行分格的。在异形幕墙设计时，为了精准展示出建筑物造型外观，需要由专业幕墙设计师根据幕墙板材实际的大小对建筑模型的表皮进行合理精确的划分、定分和深化设计，并以此优化形状规格，减少非标准、规则化面板、构件、卡扣的返工，提高弧形幕墙板材的利用率，达到降低工程造价的目标。
        （2）避免设计冲突和交叉。由于主体为钢结构的复杂建筑设计，通常涉及的专业多、综合程度高、时间要求紧，因此专业间的配合不会太通畅。会存在幕墙表面对建筑结构的尺寸不匹配、龙骨和结构之间有干涉、表面排水沟和主体桁架存在干涉等冲突交叉情况，需要设计师对幕墙和主体结构进行碰撞分析，避免主体工程完成时再次对幕墙面板或支撑结构进行调整。提高专业间的配合紧密度，有助于保证施工效率和质量。
        3.2 幕墙设计及优化的实践案例
        以某高层A 建筑物的幕墙设计为例，该建筑物造型独特新颖，建筑物外部幕墙主要使用异形的玻璃幕墙。幕墙设计过程为使用Autodestk 公司的Revit 专业BIM软件搭建该建筑物的公用轴网、标高等作为建筑结构三维模型，制作幕墙平面图纸并据此创建玻璃幕墙体量，利用幕墙设计图纸使用Rhino 犀牛软件借助Grasshopper插件创建玻璃幕墙表皮，将玻璃幕墙表皮导入建筑结构三维模型中，可以直观地看出关联设计的碰撞交叉问题，找出设计缺陷。幕墙设计优化过程：将曲面玻璃墙面板优化为平面，各类空间坐标为可自动更新，在Revit 软件中添加玻璃面板尺寸；在Rhino 中进行参数设计和表皮优化，将玻璃幕墙表皮优化成加工生产方便的平面玻璃面板，较大面积的玻璃面板可使用插件进行分割设计以便于生产和安装，重新生成新的建筑物三维模型和玻璃幕墙模型，优化之后再次检查设计交叉碰撞问题，确认无误后在图纸上标注各个立面。施工人员可以根据图纸进行放线，生产厂家可以根据幕墙面板清单进行生产，以此提高工作效率，降低设计和施工成本，确保A 建筑物的幕墙设计效果达到要求。同时Revit 可以导入其他协同软件如3DMAX 等获取更高品质的渲染图，精美直观地向业主方演示幕墙设计的效果和施工步骤。
        4BIM 技术在建筑幕墙设计中的应用效果
        4.1 精准的下料预加工
        在幕墙面板及支撑架构下料阶段，利用基于RIM 技术的软件提供的物料清单，可以快速生产玻璃、铝材、钢材、石材等的详细下料清单，提高下料和预加工的准确度，为复杂材料和规格的板面加工争取时间、提供精准的加工生产数据依据，提高人力、物料、时间的有效协同配置，减少误差大的废料、图纸重复修改和加工周期不足引起的建设成本增加。
        4.2 可视化精准设计
        能够深度全面完整地展示幕墙信息，包括基本的形状、尺寸、材质、幕墙的热传系数、防水性能、抗风压强度、施工工艺等多种信息，有助于幕墙板块、构件的无纸化工厂下料预加工。能够全方位呈现出复杂的施工节点、卡扣方案、更换维护工艺等，从而可以提前发现设计问题，及时对关联专业设计中存在的交叉工序、施工施工等位进行纠偏，具有精确、直观、清晰的特点。
        结束语
        随着新兴数字技术的日益发展和革新，如今的设计理念、方法和建造目标出现了一系列新的需求，传统制图方式已不能满足当今幕墙系统设计多元化、多软件协同化、操作简洁化的要求。建筑信息模型（BIM）作为建筑行业近年来新趋势下的数字技术，通过BIM 工具在幕墙可视化设计中的应用，可以提升设计成果的画面感，解决设计冲突、不同主体信息不通畅、施工方质量监控不足等现场问题。
        参考文献：
        [1]严志伟.BIM在商业建筑幕墙设计中的应用方法探究[J].四川建材，2020，46（08）：32-33.
        [2]陈纪欣，严丽，史曦东.BIM在建筑幕墙设计中的应用[J].工程技术研究，2020，5（01）：186-187.
        [3]杨柳.浅析建筑幕墙施工与设计中存在的问题[J].中国新技术新产品，2019（23）：110-111.
        [4]杨冠雄.BIM在建筑幕墙设计与项目管理中的应用研究[D].石家庄铁道大学，2019.