王梓涵　毛鍇文　李國強　章雨晨　林王晨　李國文

摘要：如東某醫(yī)院外科大樓整體造型規(guī)則，其幕墻主要形式為花崗巖石材。結合工程實況，綜合運用BIM技術模擬施工全過程，從云平臺、碰撞檢查、深化設計、施工模擬、精細化管理等方面進行預施工。以達到零返工，進度快，成本低的目的，實現(xiàn)幕墻施工信息化管理，并以此為基礎推廣到更為復雜的異型多曲面幕墻工程中。

Abstract： Rudong a hospital surgical building has the overall modeling rules， and the main form of its curtain wall is granite stone. Combined with the project example， BIM technology is used to preinstall the curtain wall. Application results are presented from collision inspection， detailed design， construction simulation and fine management. In order to achieve the purpose of reducing rework， accelerating construction progress and saving cost， the informationized management of curtain wall engineering is realized， and based on this， it is extended to more complex special-shaped multi-curved curtain wall engineering.

關鍵詞：建筑信息模型;幕墻工程;信息化管理

Key words： building information model;curtain wall engineering;information management

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）28-0265-05

0? 引言

自2002年我國定義了建筑信息模型概念算起，BIM技術在我國國家政策的推動下轟轟烈烈的發(fā)展了十七年[1]。BIM的應用范圍從大型建筑逐漸向中小型基礎建筑普及，但在推行的過程中仍存在方方面面的問題，其中沒有統(tǒng)一的BIM技術應用流程是制約BIM全面推廣的重要原因之一，本文以如東某醫(yī)院外科大樓幕墻工程為例介紹一種比較合理規(guī)范的BIM技術應用流程，以期為更為復雜的異型多曲面幕墻工程施工提供借鑒。

1? 工程概況

如東縣某醫(yī)院外科大樓位于如東縣掘港鎮(zhèn)，該建筑為地上框架-剪力墻結構21層，總建筑面積51916.9m2，幕墻總面積19427.57m2。幕墻施工內(nèi)容包括背栓式石材幕墻、鋁合金門窗、入口玻璃雨棚、局部鋁板幕墻。該工程總工期為280日歷天，質(zhì)量目標“確保揚子杯，爭創(chuàng)魯班獎”，擬打造如東縣標志性建筑。石材幕墻安裝高度為85.3m，其系統(tǒng)面層材料為30厚花崗石，最大橫向分格寬度1025mm，縱向分格寬度700mm;骨架材料為鍍鋅鋼管立柱、角鋼橫梁，附件為不銹鋼背栓和鋁合金掛件。鋁合金窗為120系列明框玻璃窗，玻璃為鋼化中空玻璃，最大橫向分格寬度700mm，縱向分格高度2100mm;骨架為氟碳鋁型材，四邊支撐。石材及窗均安裝于1-21層外立面。

可見，幕墻工程如果按照常規(guī)“按圖施工”進行建造，其質(zhì)量和工期很難實現(xiàn)預期目標。因此，綜合運用BIM技術，不但可以實現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧、多方合作、互利共贏的目的，而且能夠確保工程整體目標的實現(xiàn)。

2? BIM技術應用流程

為了保證質(zhì)量和工期能夠達到預期目標，一個優(yōu)秀的BIM專業(yè)團隊更應合理規(guī)劃好時間空間，有組織的協(xié)調(diào)安排團隊隊員的各項任務，BIM技術的完整流程如下，流程圖見圖1。

①平臺的搭建：人民醫(yī)院外科大樓幕墻工程BIM技術應用廣聯(lián)達“三端一云”（桌面端、手機端、協(xié)筑云平臺）系統(tǒng)結構統(tǒng)籌各方行動。需要做好搭建BIM協(xié)同管理平臺的準備工作。②模型的創(chuàng)建：運用REVIT建模軟件建立專業(yè)三維數(shù)字化模型，通過碰撞檢查完成模型優(yōu)化，并對幕墻節(jié)點深化設計。③施工預算的編制：運用廣聯(lián)達BIM土建算量軟件（GTJ2018）和云計價平臺（GCCP5.0）完成施工預算。④進度計劃的編制：運用斑馬·夢龍進度軟件完成施工進度計劃的編制。⑤施工過程的模擬：運用BIM場布、BIM VR軟件完成動態(tài)模擬施工過程。⑥施工過程的管控：將調(diào)整后的數(shù)字化模型、施工預算、施工進度計劃、動態(tài)模擬施工導入項目管理軟件BIM5D中，從成本、進度、質(zhì)量、安全四個方面對項目實施階段進行管理控制。

3? BIM技術在協(xié)同管理平臺的應用

搭建BIM協(xié)同管理平臺是必不可少的準備工作，通過廣聯(lián)達公司的協(xié)筑軟件構件了一個集文檔共享、任務流程、BIM協(xié)作、團隊溝通等多功能的協(xié)同平臺。在這統(tǒng)一的平臺上，甲方、設計方、施工方、監(jiān)理方、咨詢方多方一體，桌面端、網(wǎng)頁端、手機端三端接口對接，實現(xiàn)BIM模型與施工信息數(shù)據(jù)聯(lián)動，共享項目信息和進展，及時溝通，高效的完成項目任務[2]，主要應用于以下幾個方面。

3.1 信息共享交互工作

項目參與方第一時間能夠獲取最新的、準確的、一致的信息是項目協(xié)作高效完成的保證。通過協(xié)同管理平臺的輕量化，實現(xiàn)了隨時隨地地訪問、瀏覽、剖切、漫游等功能來檢索所需要的信息[3]。通過協(xié)同管理平臺，相關人員無需安裝專業(yè)軟件，便可在線查閱工程的全部數(shù)據(jù)信息并實現(xiàn)交互工作?；趨f(xié)同管理平臺中精細的權限管控和版本管理功能，實現(xiàn)了信息安全高效共享，避免了使用錯誤或者舊版本信息帶來的返工等問題。

3.2 施工風險實時預控

項目團隊借助協(xié)同管理平臺實現(xiàn)BIM模型的可視化交流，直觀高效的發(fā)現(xiàn)、處理設計和施工問題。并實現(xiàn)對成本、進度、質(zhì)量的監(jiān)測、分析，從而有利于工程風險的事前控制。減少造成工程停工、返工等影響工程正常施工事件的發(fā)生，節(jié)約了資源，保證了工期。

3.3 工程變更動態(tài)管理

在協(xié)同管理平臺上，可通過批注方式記錄發(fā)現(xiàn)的問題并將任務指定給責任人，而且可以實現(xiàn)跟蹤監(jiān)督，直至問題解決。當文件需要在多方之間流轉(zhuǎn)審閱時，可以通過任務模塊快速發(fā)起一個任務流程，相關成員會在第一時間收到提醒并進行處理，提高辦公效率。

4? BIM技術在幕墻施工中的應用

本文以如東某醫(yī)院外科大樓幕墻工程為例，從其數(shù)字化模型建立、碰撞檢查及優(yōu)化、節(jié)點深化設計、施工動態(tài)模擬、施工過程跟蹤管理等五個方面詳細闡述了BIM技術應用實例，展示了BIM技術在幕墻工程中的應用正在逐漸推廣和完善。

4.1 REVIT幕墻模型的建立

REVIT 建模是BIM技術在幕墻工程整個應用體系中的基礎，建立精細的幕墻模型有助于施工單位更直觀的了解幕墻內(nèi)部構造，同時也為后期碰撞檢查及節(jié)點深化設計做好準備。

4.1.1 識別CAD施工圖

將不同的幕墻進行分類匯總，對材質(zhì)一致做法相同的幕墻進行編號，分割、定位每個幕墻的各節(jié)點，確定幕墻族類型與個數(shù)，為建立單個族模型做好前期工作，見圖2。

4.1.2 幕墻屬性族的創(chuàng)建

在REVIT軟件中，創(chuàng)建公制常規(guī)模型，將分割好的節(jié)點圖導入軟件，鎖定節(jié)點的位置，初步確定幕墻輪廓的形狀，再進行幕墻的創(chuàng)建。創(chuàng)建過程中，依次將幕墻材質(zhì)、大小等屬性進行參數(shù)化控制，最終使得建立的單個模型具有參數(shù)化[4]能力，見圖3。

4.1.3 幕墻附件族的創(chuàng)建

在模型中插入背栓、金屬掛件族，使之與幕墻施工圖一致，見圖4。

4.1.4 幕墻模型批量生成

將繪制好的幕墻單元批量繪制在醫(yī)院大樓的體量模型上，形成專業(yè)的幕墻系統(tǒng)，見圖5。

4.2 碰撞檢查及優(yōu)化

碰撞檢查是深化設計的重要部分，使用Revit軟件碰撞檢查功能后形成碰撞報告，針對碰撞檢查報告有明確性的進行下一步節(jié)點深化設計。在此幕墻工程中針對不同專業(yè)間的碰撞和相同專業(yè)內(nèi)的碰撞兩個層次發(fā)現(xiàn)所存在的沖突[5]，錯位，重疊，缺失等問題，再根據(jù)系統(tǒng)的碰撞檢查報告結合具體的施工工藝進行交互式調(diào)整。這些空間碰撞問題在施工前期就發(fā)現(xiàn)并解決，避免了施工過程中不必要的人力物力的損失，加快了施工進度，也實現(xiàn)了BIM技術帶來的效益最大化。

4.2.1 不同專業(yè)間的碰撞

以層為單位，分別將土建，結構，暖通，給排水，機電作為不同集合進行碰撞。結果顯示，在幕墻與標準層樓面連接、幕墻與主樓頂部連接、幕墻與雨篷梁連接、幕墻與管道連接這幾處的節(jié)點需優(yōu)化，見圖6。

4.2.2 相同專業(yè)內(nèi)的碰撞

以層為單位，分別將所有的同種構件作為一個集合進行碰撞。結果顯示，在幕墻轉(zhuǎn)角連接、幕墻與鋁合金窗連接、幕墻橫豎龍骨連接這幾處的節(jié)點需優(yōu)化，見圖7。

4.3 幕墻節(jié)點深化設計

此工程采用背栓式干掛石材幕墻結構，由“干掛石材幕墻安全檢測鑒定與評級建議”顯示：背栓式工藝的結構有松動，但面板未破壞[6]?；谌S模型和現(xiàn)場制作的樣板，針對碰撞檢查報告，對原有設計所存在的節(jié)點問題進行優(yōu)化調(diào)整。在本項目原先設計圖紙中，幕墻窗戶的窗臺板設計為水平狀，見圖8，裝飾單位到現(xiàn)場進行考察后，將原本的幕墻模型進行改良測驗，最后將窗臺板設計向下傾斜8°，見圖9，經(jīng)過重新設計，不僅能夠有利于窗臺的排水，同時也能延長窗臺的使用壽命。另外在窗臺板下部增加一橫不銹鋼條，承受窗臺板自重和負壓，同時當窗臺板損壞需要更換時，擰開不銹鋼橫條上的螺栓，直接更換，方便快捷，更加人性化。

4.4 BIM施工動態(tài)模擬

4.4.1 施工場地布置

采用BIM技術建立起三維模型，根據(jù)施工進度，劃分流水段，將模型依次進行施工動態(tài)模擬，模擬出大樓幕墻安裝施工的先后順序。施工場地、機械運行、材料堆放等方面都結合在一起，BIM技術自動生成施工動態(tài)情景，并進行實體渲染，通過3D演示的效果，直觀地展示出與安裝施工相關的流程，從而找出其中可能不合理的布置，加以改善，使得幕墻施工與其他各方面施工之間更協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于管理。

4.4.2 動態(tài)漫游

在REVIT軟件中，合理運用漫游工具，可以更加直觀的查看幕墻所處位置，檢查幕墻系統(tǒng)轉(zhuǎn)角、內(nèi)部是否存在問題，實現(xiàn)項目可視化預管理。創(chuàng)建漫游，需要在REVIT軟件的平面視圖中繪制正確路徑，針對此項目，繪制內(nèi)外兩條獨立路徑，更有利于動態(tài)觀察。在繪制外部漫游路徑時，以人眼的水平高度作為相機的高度，以醫(yī)院大樓外部首層為起點，逐層環(huán)繞向頂部移動，將關鍵幀設置在幕墻轉(zhuǎn)角以及外墻特殊部位處，同時將相機的視角對準幕墻窗戶及轉(zhuǎn)角處，設置合理的幀數(shù)。內(nèi)部漫游路線同理，以首層大門為入口，圍繞幕墻內(nèi)部從樓梯依次向上，在幕墻與梁柱交界處設置關鍵幀，調(diào)整相機視角并設置幀數(shù)。完成內(nèi)外部漫游路徑后，依次導出視頻，經(jīng)過后期的制作。在實際施工中，施工員能夠清楚掌握幕墻的位置，及時發(fā)現(xiàn)連接的錯誤，裝飾單位也能將視頻作為展示成果的另一種方式。（圖11）

4.5 BIM施工過程跟蹤管理

4.5.1 施工進度管理

基于BIM5D對幕墻安裝施工進行進度管理，事先編制好施工進度計劃，再輸入到BIM5D，把建立的模型與施工進度計劃聯(lián)系在一起，軟件中生成大樓幕墻的虛擬施工過程，動態(tài)顯示進度執(zhí)行情況，從而對整個過程進行分析，尋找出施工進度中可能存在的弊端，并及時變更不合理的施工進度，保證現(xiàn)場更好的施工與安裝。同時，可以通過云平臺共享建設規(guī)劃進度和實際進度。根據(jù)時間表，每日施工的數(shù)據(jù)內(nèi)容將與時間表同步。通過將計劃中的進展與實際進展相比較，及時提醒延遲工作的完成并指出可能被延遲的工作，確保幕墻的施工按時完成。

4.5.2 施工成本管理

基于BIM5D對幕墻安裝的過程進行成本管理，根據(jù)施工過程的進展，利用BIM建立的模型能夠精確地獲取某一時間點或某一時間段的工程數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計匯總與整理，最終導出表格，使得工程數(shù)據(jù)計算的工作變得簡單快捷。將幕墻實際施工需要的資源和產(chǎn)生的損耗情況編入到BIM模型中，以時間為統(tǒng)計單位生成表格，從而進行對比分析，清楚了解施工過程中的成本分布情況，實行成本動態(tài)管理。

4.5.3 施工質(zhì)量、安全管理

基于BIM5D對幕墻安裝施工進行質(zhì)量安全過程管理，將移動通信設備（例如手機移動端）與BIM模型相結合，及時找出施工過程中的質(zhì)量問題和安全隱患，并進行標注備案，安排相應責任人及時處理，問題處理的過程中也需要實時跟蹤，直至問題得以解決，避免不確定風險的發(fā)生與經(jīng)濟的損失。施工質(zhì)量、安全管理能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、處理問題并解決問題，管理統(tǒng)一，實時有效，減少諸多不可預見情況的發(fā)生，排除施工安全風險[7]。

5? BIM技術在幕墻工程的前景展望

5.1 BIM與預制裝配技術結合運用

近幾年來運用BIM技術繪制預制加工圖的精度越來越高，加工的預制件更加精準。未來在幕墻施工這一方面，可以先運用BIM技術對幕墻的結構作出深化設計，繪制出預制加工圖，再根據(jù)導出的成果圖進行預加工，這樣可以形成一種標準化的生產(chǎn)流水線，最后將成品一起運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，進行拼接安裝。安裝過程中一旦出現(xiàn)幕墻損壞或因擠壓安裝不上等問題，可以及時聯(lián)系廠家，根據(jù)現(xiàn)場具體情況，再生產(chǎn)出與其配套的幕墻配件，極大的縮短了施工進度。

5.2 BIM與3D打印技術結合運用

3D打印技術能夠迅速地打印出軟件生成的虛擬模型，而現(xiàn)在的BIM技術也正好可以建立起立體的三維模型，這兩種技術注定可以完美的融合在一起，前景非常樂觀。首先，繪制出三維模型，對其數(shù)據(jù)進行精確分析與改進，再利用3D打印技術按相應的比例打印出各個部件。3D打印的優(yōu)勢在于可以打印出形狀多樣化的產(chǎn)品，成本也較低，綠色環(huán)保。BIM技術與快速打印相結合，設計階段可以通過BIM繪制出幕墻的形狀，建立細致的數(shù)字模型，再進行深化設計，精確到各個節(jié)點的連接，提高了幕墻構件的加工精度，避免打印出來的幕墻不符合施工要求。施工現(xiàn)場也可以實時打印各部件，打印好的幕墻構件就進行現(xiàn)場拼裝與固定，有利于節(jié)約成本，減短施工工期，高效又快捷[8]。

6? 結語

這套完整的BIM技術應用流程在如東某醫(yī)院外科大樓幕墻工程施工中，實現(xiàn)了零返工，成本低的效果，充分展現(xiàn)了可視化、數(shù)字信息化和協(xié)同管理的重要價值。相信其在更為復雜的異型多曲面幕墻工程中的應用價值會更高。

參考文獻：

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