趙耀龍，李亞煒，趙英杰，劉沖，紀(jì)春立，耿立超

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

幕墻工程是影響智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果的重要因素，為優(yōu)化智能建筑幕墻設(shè)計(jì)，相關(guān)人員嘗試將BIM技術(shù)滲透在幕墻設(shè)計(jì)的全流程內(nèi)，從而通過(guò)BIM技術(shù)的可視化、立體化特征，建立3D幕墻設(shè)計(jì)模型。借此加強(qiáng)幕墻設(shè)計(jì)中的質(zhì)量管理，設(shè)計(jì)出高水平、高質(zhì)量的智能建筑幕墻工程。

2 工程概況

某國(guó)家安全產(chǎn)業(yè)示范園二期B區(qū)工程總承包（EPC）項(xiàng)目位于濰坊市奎文區(qū)機(jī)場(chǎng)路以東、機(jī)場(chǎng)以西、民航街以北、規(guī)劃鳳凰街以南，項(xiàng)目承包范圍包括設(shè)計(jì)國(guó)家安全產(chǎn)業(yè)示范園二期B區(qū)施工圖（不含人防及室外配套設(shè)計(jì)），國(guó)家安全產(chǎn)業(yè)示范園二期B區(qū)施工準(zhǔn)備階段、施工階段、交工驗(yàn)收階段至保修責(zé)任期階段等內(nèi)容。該項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)范圍包括但不限于項(xiàng)目土建工程、裝飾工程、安裝工程、消防工程、暖通工程、設(shè)備安裝及采購(gòu)、強(qiáng)弱電工程、室外配套、景觀園林綠化等。

該項(xiàng)目在具體實(shí)踐中運(yùn)用BIM對(duì)幕墻工程進(jìn)行全參數(shù)化建模，并提出碰撞部位并生成報(bào)告，同時(shí)對(duì)幕墻工程進(jìn)行施工工藝模擬。隨后運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)幕墻工藝交底，包括工藝動(dòng)畫、現(xiàn)場(chǎng)圖紙等，施工人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各幕墻上粘貼的二維碼隨時(shí)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)的落實(shí)情況。在BIM技術(shù)的支持下，該工程項(xiàng)目中的幕墻設(shè)計(jì)效果尚佳，且幕墻后期施工設(shè)計(jì)符合業(yè)務(wù)要求。

3 BIM技術(shù)相關(guān)概述

BIM技術(shù)是各類信息化技術(shù)支持下的技術(shù)工具，其本質(zhì)是“建筑信息化模型”，多應(yīng)用在建筑領(lǐng)域，可模擬建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)，立體化呈現(xiàn)建筑項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，優(yōu)化建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案，使工程管理者有序落實(shí)各項(xiàng)管理措施[1]。隨著新時(shí)期對(duì)建筑設(shè)計(jì)效果、整體性能提出的更多要求，傳統(tǒng)管理工具已無(wú)法滿足當(dāng)前建筑工程的建設(shè)要求，因此可應(yīng)用BIM技術(shù)，建立可視化的智能建筑模型，幫助相關(guān)主體持續(xù)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，保障建筑物的建設(shè)質(zhì)量。在我國(guó)智能建筑發(fā)展中，BIM技術(shù)可憑借3D、5D的數(shù)字模型詳細(xì)呈現(xiàn)建筑物的結(jié)構(gòu)，用細(xì)節(jié)化的技術(shù)手段輔助智能建筑項(xiàng)目管理，彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的視圖缺陷，為建筑工程設(shè)計(jì)者提供更有價(jià)值的參考信息。

4 智能建筑幕墻設(shè)計(jì)中BIM的適用性分析

智能建筑顧名思義是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、建筑技術(shù)相互融合，使建筑物具有自動(dòng)化管理的基本特性。智能建筑中的通信、消防、暖通系統(tǒng)的智能化程度高，是新時(shí)期建筑物創(chuàng)新發(fā)展的新趨勢(shì)。幕墻設(shè)計(jì)是智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系中的重要內(nèi)容，BIM技術(shù)可結(jié)合建筑物幕墻設(shè)計(jì)需求、基本思路，快速繪制立體化的幕墻3D模型，提升建筑內(nèi)部空間的利用率，同時(shí)有助于保障幕墻設(shè)計(jì)的合理性，為幕墻安裝設(shè)計(jì)創(chuàng)造有利條件[2]。

另外，在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)活動(dòng)中，建設(shè)方會(huì)在完成幕墻設(shè)計(jì)工作后分析其成本損耗、能源損耗，容易引起一系列成本風(fēng)險(xiǎn)。而基于BIM技術(shù)的智能建筑幕墻設(shè)計(jì)活動(dòng)，設(shè)計(jì)者可利用BIM技術(shù)的模型優(yōu)勢(shì)，提前模擬幕墻設(shè)計(jì)方案，預(yù)算幕墻設(shè)計(jì)、安裝后的成本支出，為建設(shè)方成本控制打好基礎(chǔ)。不僅如此，BIM技術(shù)的兼容性較強(qiáng)，能夠與各類數(shù)據(jù)軟件聯(lián)合應(yīng)用，確保智能建筑幕墻設(shè)計(jì)效果。比如，BIM技術(shù)可與計(jì)算機(jī)軟件聯(lián)合應(yīng)用，并利用自身的可視化特征，動(dòng)態(tài)展示智能建筑幕墻結(jié)構(gòu)，便于設(shè)計(jì)人員整合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化幕墻整體設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目BIM技術(shù)支持下的建筑幕墻設(shè)計(jì)效果（見(jiàn)圖1）。

圖1 BIM智能建筑幕墻設(shè)計(jì)圖

5 BIM技術(shù)在智能建筑幕墻設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

5.1 構(gòu)建3D幕墻BIM模型

在智能建筑的幕墻設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)可聯(lián)合應(yīng)用3Dmax、CAD、Revit等軟件，構(gòu)建3D幕墻BIM模型。模型中包括幕墻設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而設(shè)計(jì)者可憑借模型中的圖形信息，以及各類參數(shù)，完成幕墻整體設(shè)計(jì)[3]。比如，BIM技術(shù)支持下的3D幕墻模型可呈現(xiàn)幕墻設(shè)計(jì)寬度、長(zhǎng)度、表面結(jié)構(gòu)、線形密度、色彩效果等參數(shù)，同時(shí)建立與之相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，生成立體化的智能建筑幕墻工程。

在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可借助Revit軟件輔助幕墻工程的設(shè)計(jì)，如圖2所示，在復(fù)雜的智能建筑幕墻設(shè)計(jì)中，Revit軟件可從基礎(chǔ)參數(shù)入手，分析幕墻工程在建筑外立面、內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的控制點(diǎn)，隨后擇優(yōu)選擇幕墻參數(shù)，制作智能建筑中的幕墻設(shè)計(jì)圖紙，呈現(xiàn)幕墻的立體效果。此外，對(duì)于部分雙曲面、扭曲的幕墻工程，傳統(tǒng)的二維圖紙無(wú)法精準(zhǔn)呈現(xiàn)幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所以需要利用Revit、Rhino等軟件繪制幕墻3D模型，提取幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的完整數(shù)據(jù)，為幕墻零部件的加工、排產(chǎn)打好基礎(chǔ)。

圖2 Revit智能建筑幕墻設(shè)計(jì)圖

5.2 利用模型繪制幕墻設(shè)計(jì)圖紙

傳統(tǒng)建筑幕墻工程繪制設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，幕墻圖紙多為二維圖紙，但二維幕墻圖紙指導(dǎo)墻體施工時(shí)卻具有較強(qiáng)的局限性。所以設(shè)計(jì)人員可利用幕墻BIM模型繪制3D幕墻設(shè)計(jì)圖紙，模型參數(shù)修改后，電子化的立體設(shè)計(jì)圖紙可隨之改變，施工人員可在施工現(xiàn)場(chǎng)掃描二維碼，查看立體化、可視化的幕墻圖紙，對(duì)比施工效果與設(shè)計(jì)圖紙的差異性[4]。

但是在具體繪制3D幕墻圖紙時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)基于Revit軟件，以及《BIM構(gòu)件庫(kù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》，多層次表達(dá)智能建筑項(xiàng)目中幕墻工程的立面層次、所用材質(zhì)、幕墻剖面結(jié)構(gòu)等信息，同時(shí)詳細(xì)標(biāo)好幕墻工程的實(shí)際標(biāo)高、各構(gòu)件的分布等。基于3D幕墻設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)人員可用清晰的圖紙表達(dá)方案，為幕墻構(gòu)建預(yù)制、加工提供有力支撐。比如，幕墻制作過(guò)程中，若描述不符合實(shí)際則會(huì)使幕墻構(gòu)件加工效果出現(xiàn)改變，所以需要利用設(shè)計(jì)圖紙有效說(shuō)明幕墻設(shè)計(jì)方案，拆分幕墻結(jié)構(gòu)[5]。

5.3 優(yōu)化幕墻工程設(shè)計(jì)方案

在智能建筑的幕墻設(shè)計(jì)活動(dòng)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值不僅集中在設(shè)計(jì)表達(dá)方面，同樣體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案的持續(xù)優(yōu)化上。首先，基于BIM技術(shù)立體化特征的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)人員可直觀、完善呈現(xiàn)幕墻工程的3D模型，與建筑工程師、業(yè)主進(jìn)行互動(dòng)交流，及時(shí)修改幕墻設(shè)計(jì)方案，提升設(shè)計(jì)活動(dòng)的整體效率。其次，智能建筑項(xiàng)目對(duì)幕墻能耗、節(jié)能效果會(huì)提出一定要求，BIM技術(shù)支持下的3D幕墻模型可幫助設(shè)計(jì)人員從不同角度優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)全面展現(xiàn)幕墻設(shè)計(jì)方案的綠色、節(jié)能優(yōu)勢(shì)[6]。

最后，設(shè)計(jì)階段的BIM幕墻模型可實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的銜接，推進(jìn)設(shè)計(jì)交互，使幕墻設(shè)計(jì)方案、智能建筑設(shè)計(jì)方案、智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互銜接，有序完成智能建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)任務(wù)。不僅如此，幕墻設(shè)計(jì)中各個(gè)構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，所以在優(yōu)化智能建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，BIM技術(shù)可詳細(xì)地表達(dá)幕墻工程的“構(gòu)造節(jié)點(diǎn)”，用360°無(wú)死角的設(shè)計(jì)模型預(yù)防幕墻工程中細(xì)節(jié)區(qū)域存在的漏項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)，保證智能建筑工程的建設(shè)進(jìn)度。

5.4 落實(shí)幕墻設(shè)計(jì)的碰撞檢測(cè)

智能建筑幕墻工程設(shè)計(jì)屬于綜合性的設(shè)計(jì)活動(dòng)，只有落實(shí)幕墻設(shè)計(jì)中碰撞檢測(cè)，才能進(jìn)一步規(guī)范幕墻工程的設(shè)計(jì)管理、施工管理、幕墻構(gòu)件加工管理，使幕墻工作中各專業(yè)相互銜接。但傳統(tǒng)幕墻施工建設(shè)中卻存在“信息反饋不及時(shí)”、“設(shè)計(jì)交底不到位”、“幕墻結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在矛盾”等情況。因此，在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可利用3DBIM幕墻設(shè)計(jì)模型，為幕墻工程建設(shè)進(jìn)行施工指導(dǎo)，并通過(guò)與智能建筑設(shè)計(jì)圖紙的聯(lián)合分析，加強(qiáng)幕墻設(shè)計(jì)中的碰撞檢測(cè)[7]。

同時(shí)，針對(duì)預(yù)防幕墻結(jié)構(gòu)加工、施工設(shè)計(jì)中的“錯(cuò)漏”、“缺失”問(wèn)題，節(jié)約返工、材料使用中的成本損耗，設(shè)計(jì)出更合理的智能建筑幕墻工程施工設(shè)計(jì)方案，讓施工人員在幕墻安裝、施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)BIM模型、BIM平臺(tái)中的數(shù)據(jù)信息，安全有序地建設(shè)幕墻工程。進(jìn)行碰撞檢測(cè)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可將幕墻工程設(shè)計(jì)圖紙、智能建筑施工方案內(nèi)的平面立體圖共同發(fā)送到BIM平臺(tái)上，平臺(tái)中的Rhino軟件能夠與Grass‐hopper平臺(tái)聯(lián)用，建立不同類型幕墻在智能建筑結(jié)構(gòu)中的立體模型。

之后，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)Navisworks軟件，分別對(duì)幕墻工程、智能建筑工程中的各個(gè)專業(yè)模型進(jìn)行整體碰撞檢測(cè)，自動(dòng)生成碰撞檢測(cè)報(bào)告。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)具體的碰撞檢測(cè)報(bào)告，快速識(shí)別設(shè)計(jì)圖紙中的碰撞現(xiàn)象，從而調(diào)整幕墻設(shè)計(jì)圖紙，優(yōu)化幕墻工程的整體設(shè)計(jì)。同時(shí)，模擬幕墻工程施工流程，為后期的幕墻工程建設(shè)提供專業(yè)化、直觀的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，有效協(xié)調(diào)智能建筑、幕墻工程設(shè)計(jì)的基本關(guān)系，助力我國(guó)智能建筑幕墻工程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展[8]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能建筑作為未來(lái)城市化建設(shè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，將BIM技術(shù)引進(jìn)智能建筑幕墻設(shè)計(jì)中有利于提升智能建筑設(shè)計(jì)管理的自動(dòng)化程度，用一體化的3D模型，模擬幕墻設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從而針對(duì)性地幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化幕墻設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出更優(yōu)質(zhì)、符合智能建筑要求的幕墻工程，提高業(yè)主滿意度，保障智能建筑幕墻設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。