何龍江 張忠仁 楊強(qiáng)

摘 要：由于國內(nèi)對幕墻的應(yīng)用還不夠成熟，對幕墻缺少系統(tǒng)性的認(rèn)知與掌握，導(dǎo)致了幕墻工程從設(shè)計到施工再到管理運(yùn)營的混亂。比如設(shè)計意圖不清晰、施工方無法準(zhǔn)確理解設(shè)計方的意圖，導(dǎo)致施工時造成幕墻材料的浪費(fèi)，以及幕墻完工所呈現(xiàn)的效果與設(shè)計意圖不一致等等一系列問題。本文通過BIM在幕墻工程中對節(jié)點(diǎn)控制的應(yīng)用來提高幕墻工程的品質(zhì)，不僅能為幕墻工程的施工過程降低成本，還能有效縮短工程周期，更能為幕墻工程的后期運(yùn)營維護(hù)帶來質(zhì)的提升，為今后的幕墻工程的建設(shè)提供參考意見與建議。

關(guān)鍵詞：BIM; 幕墻工程; 節(jié)點(diǎn); 模擬施工

中圖分類號：TU17;TU974? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1006-3315（2020）10-193-002

1.引言

建筑幕墻是建立在墻體外圍防止墻體損壞的外部結(jié)構(gòu)，幕墻的材料一般由玻璃、石材等材料制作而成。由于幕墻本身材料與鋼筋混凝土的差異性，除了幕墻自身的質(zhì)量安全要求高外，施工質(zhì)量的好壞也直接影響了建筑物整體的美觀。其中的最重要的原因就是由于二維圖紙的表達(dá)局限性，使得施工方對幕墻的細(xì)節(jié)要求把握不定，思路不夠清晰[1]。因此，幕墻施工工藝的高難度對施工方而言一直是個不小的挑戰(zhàn)。本文通過BIM技術(shù)的可視性，參數(shù)化建模以及施工模擬性在幕墻工程中的應(yīng)用來解決傳統(tǒng)幕墻工程建設(shè)過程中設(shè)計到施工再到管理的混亂，以此來為今后的幕墻工程的建設(shè)提供參考價值意義。

2.BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用不局限于單個階段，從幕墻的設(shè)計到施工再到后期的運(yùn)營維護(hù)各個階段都離不開BIM的應(yīng)用（圖1）。

2.1BIM在幕墻設(shè)計階段的應(yīng)用

BIM在幕墻設(shè)計階段的應(yīng)用十分顯著，由于BIM本身自帶的可視化功能，可以讓BIM所做的一切模型實(shí)現(xiàn)二維從三維的跨越，這就大大增強(qiáng)了幕墻工程在BIM作用下的直觀性[2]。此外，更重要的是，BIM不僅能最直觀的展現(xiàn)幕墻的三維效果，還能輸出各類報表，使得項(xiàng)目的設(shè)計、施工、運(yùn)營維護(hù)過程中的溝通決策都可以在可視環(huán)境下進(jìn)行。進(jìn)一步的，BIM可以通過數(shù)字信息仿真模擬來賦予幕墻大量可用的真實(shí)信息，除了直觀的三維信息，還可以賦予幕墻的材料信息，如材料的種類、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、造價等等。由于BIM的三維性能特點(diǎn)，使得BIM可以按照參數(shù)建模，之后在此模型基礎(chǔ)上按照幕墻的實(shí)際板塊進(jìn)行分格，最后從模型中摳出每一個板塊，直接生成加工圖，以此來對施工進(jìn)行指導(dǎo)[5]。

2.2BIM在幕墻工程招投標(biāo)中的應(yīng)用

設(shè)計方可以利用BIM建模的方式完美地展現(xiàn)幕墻工程完工后所能達(dá)到的效果來在招投標(biāo)中增強(qiáng)競爭力。例如對在設(shè)計階段進(jìn)行環(huán)境模擬，在招投標(biāo)階段中進(jìn)行5D模擬，控制成本。

2.3BIM在施工管理中的應(yīng)用

由于BIM的可視化技術(shù)，可以將一個幕墻項(xiàng)目所包含的完整信息都充分地展現(xiàn)出來，如材料結(jié)構(gòu)、尺寸、成本、工期、運(yùn)營等[3]。通過BIM提供的這些信息指導(dǎo)幕墻施工，可以使得施工過程減少不必要的返工，既保證了工期的順利進(jìn)行，又可以節(jié)約經(jīng)濟(jì)與時間成本。此外，BIM還為各單位提供了一個協(xié)作共享平臺，例如施工方可以進(jìn)行幕墻施工模擬，進(jìn)度控制等等[4]。在后期運(yùn)營階段甚至可以為之后可能進(jìn)行的維修、改建等提供數(shù)據(jù)參考。

3.實(shí)例分析

3.1項(xiàng)目介紹

該大樓位于南京某大學(xué)內(nèi)，地上8層，地下1層，采用點(diǎn)支式玻璃幕墻。幕墻整體呈曲面，高約40米，曲面寬度以高差10米的趨勢呈階梯式從下往上減少，幕墻總面積約為800平方米。

3.2土建模型的建立

首先用REVIT軟件根據(jù)圖紙要求建立大樓土建模型，完成大樓的初步模型（圖2）。

傳統(tǒng)幕墻在設(shè)計時，往往板塊的分格優(yōu)化精度欠缺，并且設(shè)計方、加工方與施工方?jīng)]有辦法進(jìn)行太多的關(guān)聯(lián)[7]。因此經(jīng)常出現(xiàn)板塊的加工質(zhì)量問題以及安裝缺乏精度等。運(yùn)用BIM技術(shù)建立的模型，可以清晰地呈現(xiàn)出幕墻的分格以及工程量。

3.3節(jié)點(diǎn)族的建立

土建模型完成后，對幕墻各節(jié)點(diǎn)的族進(jìn)行創(chuàng)建。建立幕墻節(jié)點(diǎn)時，將幕墻材料要求進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注，由此通過查看族保證材料在進(jìn)入場地時不會出現(xiàn)錯漏等現(xiàn)象[6]。以下通過大樓幕墻的一個玻璃幕墻單元和石材節(jié)點(diǎn)的建立，展現(xiàn)其節(jié)點(diǎn)族。

在玻璃節(jié)點(diǎn)模型建立完成后（圖4），將玻璃幕墻中運(yùn)用到的材料的要求進(jìn)行標(biāo)注，例如立柱以及鋁合金橫梁氟碳噴涂面積、層數(shù)等信息（如圖3所示）。保證之后在施工時不會暴露出材料表面噴涂層屬性以及厚度不符合規(guī)范等問題[8]。

以下建立的是其中一個石材節(jié)點(diǎn)模型（圖5）。

節(jié)點(diǎn)模型的建立，使得幕墻完工后的效果清晰的展現(xiàn)在工作人員面前，對之后的施工階段具有重要指導(dǎo)意義。通過節(jié)點(diǎn)模型的建立，使得材料的管理更加可控。此外，還可以展示施工工序，極大地避免了在安裝時各構(gòu)件的連接錯誤，如龍骨體系中轉(zhuǎn)接件與橫梁立柱連接錯誤問題。節(jié)點(diǎn)模型完成后，將BIM與加工工序結(jié)合，進(jìn)一步單獨(dú)對節(jié)點(diǎn)各點(diǎn)的材料加工分析，減少加工時的人為誤差。

3.4幕墻模型的建立

節(jié)點(diǎn)模型完成后，將各節(jié)點(diǎn)相互組合形成幕墻大樣，然后再將組合好的幕墻大樣進(jìn)一步與土建模型相結(jié)合，形成完整的大樓幕墻模型（圖6），以此來對之后的施工、管理、運(yùn)維帶來實(shí)際指導(dǎo)意義。

3.5施工模擬

在大樓幕墻模型完成后，導(dǎo)出視圖文件，進(jìn)行施工模擬。對幕墻工程的各個工況進(jìn)行編號處理，在施工過程中井然有序地進(jìn)行施工，避免工序錯亂引起的幕墻玻璃、石材等材料的浪費(fèi)損壞，提高幕墻施工品質(zhì)（圖7）。

本文通過運(yùn)用BIM技術(shù)來對幕墻設(shè)計過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，如玻璃節(jié)點(diǎn)模型＼石材節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行應(yīng)用，使得幕墻工程的可施工性、質(zhì)量安全性、安裝精度、成本控制等等都得到明顯提升。充分驗(yàn)證了BIM技術(shù)在幕墻工程中有著廣大的應(yīng)用前景。

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